輸電線路巡檢信息管理平臺技術研究

班衛(wèi)華 黃瑛杰 黃明德

摘要：針對傳統(tǒng)輸電線路巡檢方式存在的人為因素多、管理成本高、無法監(jiān)督巡檢人員工作狀態(tài)等缺點，為了提高輸電線路巡檢工作的科學管理水平，并對巡檢數(shù)據進行集中數(shù)字化統(tǒng)一管理和統(tǒng)計分析，實現(xiàn)巡檢工作的電子化、信息化和智能化，提出一種高效、實時的智能化巡檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)由巡檢機器人和巡檢信息管理平臺組成，本文主要介紹巡檢信息管理平臺。

關鍵詞：巡檢；輸電線路；智能化；高效；信息管理

0引言

隨著無人機技術在輸電線路巡檢方面的應用，本文提出一種高效、實時的智能化巡檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)由巡檢機器人和巡檢信息管理平臺組成，本文主要介紹輸電線路巡檢信息管理平臺。該平臺能夠實現(xiàn)架空輸電線路數(shù)據分析，完成架空輸電線路巡檢采集的數(shù)據自動識別輸電線路典型異常缺陷等復雜工作，從而為巡檢機器人在電力線路巡視和大范圍篩選缺陷設備提供了有力的輔助工具，巡檢機器人通過前端智能升-抓-爬機構進行線路故障排除，滿足智能化、機械化、自動化、遠程化要求，通過智能機械裝置設計、采用大數(shù)據智能分析技術、利用無人機的便捷性、旋翼可操作性，解決依靠人工進行帶電作業(yè)的危險性工作，同時通過信息管理平臺數(shù)據的收集，依故障樹的方式進行故障分析、分類、提高輸電運維智能化及修復速度，推動機器人巡檢、輸電運維智能化及帶電作業(yè)技術實用化進程，提高智能化巡檢水平[1]。

1研究背景

輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，由于長期暴露在自然環(huán)境中，不僅要承受正常機械載荷和電力負荷，還要經受污穢、雷擊、強風、洪水、滑坡、沉陷、地震和鳥害等外界因素的危害。這些因素會使線路上各元件逐漸老化、疲勞，如不及時發(fā)現(xiàn)和消除這些潛在隱患，則可能由量變發(fā)展到質變，并最終發(fā)展成各種嚴重故障，對電力系統(tǒng)的安全運行構成嚴重威脅。線路巡檢管理是有效保證輸電線路及其設備安全的一項基礎工作。通過巡視檢查能掌握線路運行狀況及周圍環(huán)境的變化，及時發(fā)現(xiàn)設備缺陷和危及線路安全的隱患，提出具體檢修意見，以便及時消除缺陷、預防事故發(fā)生或將事故限制在最小范圍內，從而保證輸電線路安全和穩(wěn)定運行。

傳統(tǒng)輸配電線路巡檢普遍采用巡檢人員現(xiàn)場手工紙質記錄線路缺陷，然后再人工進行統(tǒng)計，該工作方式存在以下明顯缺點：

1) 對現(xiàn)場巡檢人員缺乏科學的監(jiān)督和考查手段。巡檢人員是否到了每基桿塔以及是否對應檢設備進行了認真查看，管理人員無法考查，因此存在巡檢人員責任心不高造成輸電線路上桿塔等設備的漏檢情況，故很難確保巡檢質量。

2) 人員素質是影響巡檢質量的重要因素，巡檢人員各自知識、經驗的積累參差不齊，每個人對應檢設備、應檢項目的理解各不相同，因此檢查質量和現(xiàn)場檢查記錄也就可能大相徑庭。

3) 巡檢資料以紙質方式保存，存在統(tǒng)計和查詢困收難。每次巡檢后都會產生大量的巡檢記錄，要對這些記錄的數(shù)據進行收集、匯總、分析和統(tǒng)計，工作量相當大，并且紙質資料存在長期保存比較困難和容易遺失的缺點。

4) 運行管理人員僅靠檢查巡檢記錄，很難對巡檢人員的工作質量和數(shù)量做出準確、定性的評價。

5) 輸配電桿塔資料手工管理，差錯缺漏時常發(fā)生。手工查詢資料不方便，統(tǒng)計報表費工費時。

由于傳統(tǒng)輸電線路巡檢方式存在人為因素多、管理成本高、無法監(jiān)督巡檢人員工作狀態(tài)等缺點，因此為了提高輸電線路巡檢工作的科學管理水平，有效督巡檢人員的工作，杜絕巡視不到位情況的發(fā)生，并對巡檢數(shù)據進行集中數(shù)字化統(tǒng)一管理和統(tǒng)計分析，實現(xiàn)巡檢工作的電子化、信息化和智能化，開發(fā)一種高效、實時的智能化巡檢系統(tǒng)具有重要現(xiàn)實意義。

2平臺介紹

輸電線路巡檢信息管理平臺由運動控制系統(tǒng)、圖像視頻采集系統(tǒng)、電源控制系統(tǒng)及通信系統(tǒng)4個部分構成。根據中國輸電線路的實際情況，為了降低機器人結構的復雜程度和生產成本，提高工作效率，選擇采用人機交互智能控制方式，即操作人員在地面控制臺進行操作控制機器人完成相應的帶電作業(yè)。機器人本體控制系統(tǒng)基于WinCE6.0系統(tǒng)，采用++開發(fā)，具備系統(tǒng)穩(wěn)定，響應速度快，支持多線程，故障自恢復等特點，平臺開發(fā)基于面向對象的方法，具備良好的可擴展性，系統(tǒng)維護簡單?；具\動交互控制系統(tǒng)是基于MFC的，VC++開發(fā)的控制界面，整個系統(tǒng)采用的是基于Socket的網絡通信模式[2]。

圖像視頻采集系統(tǒng)主要是機器人本體上搭載的4微路型攝像機和視頻服務器對作業(yè)現(xiàn)場進行視頻圖像采集并通過以太網傳遞到地面基站，以便用戶在控制機器人時做出相應控制決策。電源管理系統(tǒng)，主要對機器人的電源分配進行統(tǒng)一有效地管理，保證系統(tǒng)的電源供給可控與復位操作，電源控制模塊采用的是ARM芯片為主控制器，此外ARM芯片還負責采集電壓檢測、干路電流檢測、傾角傳感器、溫濕度傳感器的信息。通信系統(tǒng)主要負責機器人各電氣系統(tǒng)部件與地面基站之間的互聯(lián)通信。在機器人內部采用電纜互通，在機器人外部采用的是WIFI無線局域網互通[3]。

下圖1為平臺結構框圖。

3 平臺功能

（1）智能報表系統(tǒng)

本平臺基于綜合數(shù)據管理功能，實現(xiàn)多來源數(shù)據的有機結合，系統(tǒng)管理電網系統(tǒng)的基礎數(shù)據，并通過系統(tǒng)數(shù)據集成服務，整合電網運行中各相關系統(tǒng)的實時數(shù)據。在此基礎上，平臺提供了智能報表系統(tǒng)?？梢允褂脩舴奖憧旖莸亩x工作中需要的各種類型的報表，并提供多種報表展現(xiàn)形式[4]。

下圖2為智能報表示例圖。

（2）移動APP

本平臺提供基于Android和ios系統(tǒng)的電網業(yè)務移動端服務，移動端的功能包括三維模型的加載、展示及功能處理，電網數(shù)據的綜合調用，數(shù)據與模型的連接，輸電相關業(yè)務在移動端的實現(xiàn)。

（3）大數(shù)據功能模塊

本平臺在實現(xiàn)現(xiàn)有的電網功能、數(shù)據及業(yè)務整合的集成上，基于大數(shù)據理論提供更加豐富的三維數(shù)據深度挖掘功能?？梢詫崿F(xiàn)輸電線路全生命周期管理、運行情況全景展示、設備壽命周期預測、風險分析及預警[5]。

4平臺技術特色

（1）完全基于圖紙設計文檔，現(xiàn)場實物開展建模工作；

（2）模型1:1呈現(xiàn)，真實還原現(xiàn)場狀況；

（3）模型細節(jié)豐富自然；

（4）所有業(yè)務相關部分就采用實模，可實現(xiàn)復雜操作；

（5）基于模型庫的系統(tǒng)架構，可以實現(xiàn)系統(tǒng)模型的靈活修改維護；

（6）實現(xiàn)數(shù)據的統(tǒng)一與融合；

（7）方便快捷實現(xiàn)各項業(yè)務功能；

（8）自由靈活的報表定制功能；

（9）于實際現(xiàn)場完全一致的虛擬仿真系統(tǒng)；

（10）基于大數(shù)據的分析預測功能。

5 結語

輸電線路巡檢信息管理平臺能夠客觀掌握巡檢機器人巡檢到位情況、真實可靠地記錄并保存輸電線路以及附屬設施的運行狀況、有效利用輸電線路和附屬設施的運行狀況、運行參數(shù)等歷史數(shù)據，查詢并對設備的缺陷分析，設備選型提供輔助決策，降低成本、提高工作效率以及管理水平。

參考文獻：

［1］舒男.GPS在輸電線路巡檢中的應用［J］，云南電力技術，2003，31 (4) : 50-51.

［2］張海軍，趙雪松.基于CPS 的輸電線路巡檢管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［J］，電網技術，2005，29 (7) : 78-81.

［3］鄭三立，張錦孚，周仲暉.基于GPS和單片機的智能線路巡檢管理系統(tǒng)［J］， 電工技術雜志，2004 (9) : 54-57.

［4］鄭三立，李正強，趙偉.基于GPS和網絡技術的線路智能巡檢管理系統(tǒng)［J］，電力系統(tǒng)自動化，2004，28 (5) : 90.

［5］申曉留，周長玉，雷瓊.全球定位系統(tǒng)（GPS) 在電力系統(tǒng)中的應用［J］，現(xiàn)代電力，2003，20 (6) : 74-78.