基于無人機(jī)的變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測探究

彭永祥，陳曉躍，陳晨

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430000）

1 變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

隨著無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟，變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測中通過無人機(jī)的使用大大提升了變電站環(huán)境監(jiān)測工作質(zhì)量、效率。就此，本文筆者基于無人機(jī)使用，設(shè)計(jì)出一套變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，通過傳感器技術(shù)，采集變電站中運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)，并通過無人機(jī)技術(shù)將所有采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)回傳。在這一套監(jiān)測系統(tǒng)中，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，將所有收集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)收集主節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的整合，并顯示整合以后的信息，將其中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)防報(bào)警，幫助相關(guān)人員進(jìn)行異常診斷，確保變電站的運(yùn)行安全。具體的系統(tǒng)原理框圖如圖1 所示：

圖1 系統(tǒng)原理框圖

基于無人機(jī)的變電站環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中，整體包括三大部分：

（1）數(shù)據(jù)采集從節(jié)點(diǎn)：在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集從節(jié)點(diǎn)部分，通過濕溫度傳感器、煙霧傳感器、噪聲傳感器以及TN901 紅外測溫傳感器的使用，大大提高運(yùn)行環(huán)境檢測的可靠性以及裝置設(shè)備使用的可靠性，從而增強(qiáng)監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性；

（2）數(shù)據(jù)收集主節(jié)點(diǎn)：在這部分系統(tǒng)的使用過程中，主要作用在于收集系統(tǒng)中各個(gè)從節(jié)點(diǎn)、無人機(jī)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、顯示、上傳，最終完成變電站運(yùn)行環(huán)境的預(yù)防報(bào)警；

（3）無人機(jī)：在變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測中，使用人工監(jiān)測容易受到各種因素的限制，影響監(jiān)測結(jié)果。而通過無人機(jī)能夠?qū)ψ冸娬经h(huán)境監(jiān)測工作中一些比較危險(xiǎn)、不容易被監(jiān)測到的區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的監(jiān)測。另外，當(dāng)遇到異常天氣時(shí)，通過無人機(jī)監(jiān)測能夠大大降低人工巡查危險(xiǎn)，保證變電站人員的安全。

2 傳統(tǒng)變電站運(yùn)行環(huán)境人力巡檢問題

據(jù)了解，在傳統(tǒng)的變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測過程中常常使用人力巡檢的方式保證變電站的運(yùn)行安全，但是，在巡檢過程中，人力巡檢只能是通過定期監(jiān)測或不定期監(jiān)測的方式，沒辦法做到每天監(jiān)測，導(dǎo)致變電站環(huán)境數(shù)據(jù)的變化無法得到及時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測，影響變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，還有可能出現(xiàn)漏檢的情況，嚴(yán)重影響變電站的正常運(yùn)行，導(dǎo)致供電事故的發(fā)生。隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，智能化的監(jiān)測系統(tǒng)逐漸被研究、使用，如攝像機(jī)監(jiān)測。盡管有效提高了變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，保證了全天24h監(jiān)測時(shí)間，但是，在實(shí)際的監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行中存在不少問題。

比如，在獲取監(jiān)測結(jié)果后，需要由人工進(jìn)行數(shù)據(jù)的篩選與對比，繼而從大量的數(shù)據(jù)中篩選出異常數(shù)據(jù)，由于人工篩選的局限性，導(dǎo)致在篩選過程中很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)遺漏的現(xiàn)象，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常。另外，變電站運(yùn)行中發(fā)生事故，事故變電站的調(diào)控不及時(shí)，所有處理只能等到相關(guān)人員到達(dá)現(xiàn)場后才能解決，大大提高了事故損失，影響了電力企業(yè)效益。

3 基于無人機(jī)的變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測優(yōu)勢

基于無人機(jī)的變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在運(yùn)行工作過程中，首先，由工作人員設(shè)定本次環(huán)境監(jiān)測的監(jiān)測路線，無人機(jī)在獲取指令后飛行到指定的區(qū)域，再通過自身攜帶的各路傳感器對每個(gè)需要檢測的環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測出的數(shù)據(jù)通過主處理器模塊處理，傳回至地面監(jiān)測云系統(tǒng)。目前，所使用的監(jiān)測云系統(tǒng)架構(gòu)主要包括DB 服務(wù)器、PC 采集終端以及WEB 檢測平臺(tái)。監(jiān)測云系統(tǒng)架構(gòu)中每個(gè)系統(tǒng)都有著不同的作用，其中DB 服務(wù)器主要用于數(shù)據(jù)庫的連接、備份，PC 采集終端以及WEB 檢測平臺(tái)主要作用在于對數(shù)據(jù)進(jìn)行提示、分析、預(yù)警。PC 采集終端與WEB 檢測平臺(tái)兩者之間是相互作用的關(guān)系，PC 采集終端所接收到的信息都將會(huì)傳輸?shù)絎EB 監(jiān)測平臺(tái)，由WEB 監(jiān)測平臺(tái)對所有監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的展示。如此一來，變電站運(yùn)行管理人員便可以通過所有展示的數(shù)據(jù)信息對變電站運(yùn)行環(huán)境實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)的掌握，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警，完成相關(guān)的安全防范工作，確保變電站的安全運(yùn)行，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行環(huán)境的全天24h 不間斷監(jiān)測。

4 基于無人機(jī)的變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測實(shí)施方式

第一，本次研究中的無人機(jī)變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在通信模塊上主要采用的是北斗通信模塊，通過串口與主處理器模塊進(jìn)行相互連接，另外，無人機(jī)中還安裝有供電系統(tǒng)，分別于主處理器模塊、通信模塊以及各路傳感器檢測進(jìn)行供電連接。無人機(jī)在飛至既定路線以后，完成了相應(yīng)的運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測任務(wù)，之后，系統(tǒng)通過主處理器模塊完成數(shù)據(jù)的采集，并將所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到WEB 監(jiān)測平臺(tái)，管理人員在獲取監(jiān)測結(jié)果后，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行災(zāi)害的提前預(yù)防。

第二，無人機(jī)在對變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測過程中，系統(tǒng)預(yù)警方式較多，其中比較常見的包括短信預(yù)警、郵件報(bào)警以及語音播報(bào)等。在方式的選擇上，可以根據(jù)不同客戶的不同需求進(jìn)行合適的預(yù)警方式選擇，或者采用多種報(bào)警方式結(jié)合的方法，保證客戶能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地收到預(yù)警信息，從而建立高效、多樣的信息發(fā)布通道，提高信息的實(shí)時(shí)性。常用的預(yù)警方式有以下幾種：①通過無人機(jī)與廣播站系統(tǒng)的接口，無人機(jī)監(jiān)測云系統(tǒng)在獲取預(yù)警信息后，向廣播站發(fā)送相應(yīng)的信息，廣播站在接收相應(yīng)的信息后進(jìn)行及時(shí)的播放；②基于LED 遠(yuǎn)程播報(bào)系統(tǒng)的接口，無人機(jī)監(jiān)測云系統(tǒng)將信息發(fā)送至LED 屏終端，由LED 屏幕播放；③短信發(fā)送，無人機(jī)監(jiān)測云系統(tǒng)通過短信平臺(tái)接口，將預(yù)警信息發(fā)送至相關(guān)用戶。

第三，無人機(jī)飛行過程中，足夠的電力是保證變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測的重要因素。因此，無人機(jī)中采用的是太陽能控制器與蓄電池電連接的方式，不僅能夠?qū)π铍姵剡M(jìn)行有效的充電保護(hù)，并且還能夠大大延長無人機(jī)蓄電池的使用壽命。另外，無人機(jī)在飛行過程中，利用太陽能控制器還能夠根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際耗電量、日照情況對太陽能功率、蓄電池容量進(jìn)行具體的調(diào)節(jié)，確保無人機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行的用電需求。

5 結(jié)語

總而言之，變電站運(yùn)行環(huán)境的運(yùn)行情況是保證居民用電的重要因素。變電站在運(yùn)行過程中，需要通過不斷的監(jiān)測才能確保變電站的運(yùn)行安全。然而，在以往的運(yùn)行監(jiān)測中，基本上是通過人工巡檢的方式完成，該方式由于各種因素的影響，監(jiān)測效果不佳。隨著無人機(jī)的發(fā)展應(yīng)用，基于無人機(jī)的變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)大大提高了變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測的監(jiān)測效果，完成了全天候、無死角的監(jiān)測，并且所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)都能夠非常及時(shí)地反饋到相關(guān)人員手中，幫助相關(guān)人員完成變電站運(yùn)行環(huán)境安全的保障工作。因此，在未來的無人機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展中，相關(guān)人員還應(yīng)當(dāng)不斷加大力度，完成無人機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行，并將無人機(jī)應(yīng)用到更加廣泛的行業(yè)中，推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步。