輸電線路智能巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用研究

金 鷹

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司通城供電公司，湖北 咸寧 437400）

輸電線路是電力基礎(chǔ)設(shè)施，主要負(fù)責(zé)將電能從發(fā)電廠輸送到用戶端，是確?？煽颗c持續(xù)供電的重要保障。輸電線路在露天環(huán)境中，易于受到各種因素的影響出現(xiàn)故障，如果不能做好巡檢，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決，將會使供電無法正常進(jìn)行，對生活與生產(chǎn)用電產(chǎn)生影響，也存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。過去線路巡檢以人工為主，具有耗時(shí)長與勞動強(qiáng)度大的問題。智能巡檢是一種新型巡檢方式，綜合了無人機(jī)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、可視化技術(shù)、智能技術(shù)、無線傳輸技術(shù)等，在輸電線路巡檢中合理應(yīng)用，可使得巡檢智能化、高效化、流程化、動態(tài)化、可視化，輸電線路巡檢的效率和質(zhì)量會提高，這樣就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路運(yùn)行隱患進(jìn)行處理，強(qiáng)化線路運(yùn)行安全與可靠性，為更好地輸送電能保駕護(hù)航。

1 智能巡檢系統(tǒng)應(yīng)用必要性與優(yōu)勢

輸電線路有兩種類型，一種是電纜線路，另外一種是架空輸電線路，從目前我國的輸電線路情況看，以架空輸電線路為主。這類線路受自然環(huán)境干擾和影響大，常常會因?yàn)闃淠尽ⅧB害、雷擊等出現(xiàn)運(yùn)行故障，還會因?yàn)槿祟惿a(chǎn)活動與各類建設(shè)發(fā)生故障。這種情況下輸電線路運(yùn)行維護(hù)與管理難度大，既要防止自然環(huán)境對線路產(chǎn)生破壞，又要防范人類活動對線路運(yùn)行造成影響。一般情況下，電企會安排人工巡檢，要求開展相關(guān)的檢測與檢修工作，如果巡檢人員專業(yè)能力不足和責(zé)任心不強(qiáng)，存在巡檢不到位，未能發(fā)現(xiàn)隱患和問題，將會引發(fā)線路故障，導(dǎo)致電能輸送中斷和誘發(fā)事故。此外，巡檢人員對于輸電線路問題判斷具有主觀性，缺乏準(zhǔn)確性，未從根本上解決缺陷的情況下，也會使得線路輸送電能出現(xiàn)問題。

隨著我國供電需求不斷增長與輸電線路越來越密集，傳統(tǒng)人工巡檢方式已經(jīng)不能滿足要求，必須要加強(qiáng)新技術(shù)與新設(shè)備的應(yīng)用。智能巡檢系統(tǒng)具有自身優(yōu)勢，在輸電線路巡檢中應(yīng)用，能夠解決傳統(tǒng)巡檢各種問題和突破自然環(huán)境限制。智能巡檢下可自動與智能檢測，采用GPS 技術(shù)精準(zhǔn)定位，確定故障點(diǎn)，然后實(shí)時(shí)傳輸相關(guān)信息，并與GIS 結(jié)合，針對數(shù)據(jù)信息展開分析處理，在快速發(fā)現(xiàn)問題同時(shí)，防止錯檢與漏檢。智能巡檢具有電子化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化的特點(diǎn)[1]，可自動與準(zhǔn)確記錄線路缺陷與問題，效率十分高，而且準(zhǔn)確性強(qiáng)，可為故障診斷與處理提供可靠依據(jù)。智能巡檢中可數(shù)據(jù)信息會自動存儲，也支持查詢與分析，也可自動生成報(bào)表，由此實(shí)現(xiàn)對巡檢全過程監(jiān)督，從排查檢測到發(fā)現(xiàn)再到解決。此外，智能巡檢能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控與調(diào)度，具有實(shí)用性與可靠性強(qiáng)的優(yōu)勢，同時(shí)可減少對巡檢人員的需求與節(jié)約巡檢成本，與現(xiàn)代化巡檢需求高度契合，故而要加強(qiáng)對智能巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用研究。

2 智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 依據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)

電企要做好輸電線路智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一方面要結(jié)合《專業(yè)移動巡檢需求規(guī)范》，另一方面要依據(jù)線路實(shí)際情況與業(yè)務(wù)需求，綜合分析與考量基礎(chǔ)上系統(tǒng)的架構(gòu)。智能巡檢系統(tǒng)需構(gòu)建不同模塊，共同構(gòu)成一個(gè)完整系統(tǒng)，支持與促進(jìn)輸電線路實(shí)時(shí)與智能化巡檢[2]。一般情況下，系統(tǒng)既要建立人機(jī)協(xié)同智能運(yùn)檢管理與控制平臺，又要建立人巡智能移動終端與無人機(jī)智能操控終端，還要滿足線路隱患、故障、缺陷智能分析的要求，通常要由智能分析軟件負(fù)責(zé)該項(xiàng)工作。智能巡檢系統(tǒng)功能要齊全，契合無人機(jī)巡檢要求，并要引入視頻在線監(jiān)測設(shè)備，以及與智能運(yùn)檢中心聯(lián)系起來，能夠?qū)旊娋€路問題和故障進(jìn)行識別。

智能巡檢系統(tǒng)要滿足非功能性需求，既要確保性能穩(wěn)定，又要易于操作與實(shí)用性強(qiáng)，數(shù)據(jù)存儲可靠性高。設(shè)計(jì)中智能巡檢系統(tǒng)性能指標(biāo)需要從可用性、可靠性、響應(yīng)實(shí)時(shí)性等方面考慮。易用性需要結(jié)合安裝與升級、用戶交互界面、使用操作、系統(tǒng)支持、維護(hù)等方面考量。數(shù)據(jù)存儲可靠則需要防范不可逆故障，導(dǎo)致系統(tǒng)巡檢相關(guān)數(shù)據(jù)丟失或錯誤。智能巡檢系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用之中，將會獲取兩種數(shù)據(jù)[3]，一種是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，另外一種是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，前者包含巡檢記錄、問題與缺陷記錄，后者則涉及塔桿圖片、缺陷圖片等。針對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)將其傳入數(shù)據(jù)庫中，采用數(shù)據(jù)冗余技術(shù)和可用存儲技術(shù)；非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)要傳入文件系統(tǒng)進(jìn)行保存，同時(shí)要采用冗余技術(shù)，通過這種辦法確保數(shù)據(jù)不會丟失、破壞、惡意篡改。

2.2 系統(tǒng)框架確定

智能巡檢系統(tǒng)總體架構(gòu)要從多個(gè)方面分析和考慮，一般要由兩個(gè)部分構(gòu)成，一個(gè)是PC 端，另外一個(gè)是智能終端，不同部分需要滿足對功能的需求。PC 端要提供數(shù)據(jù)服務(wù)、通信服務(wù)、地圖服務(wù)，每個(gè)功能為一個(gè)模塊。工作人員可通過系統(tǒng)查詢到所需要的數(shù)據(jù)信息，并且可更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。服務(wù)功能具體來說主要涉及查詢巡檢記錄與缺陷記錄，此外應(yīng)當(dāng)具備定位信息管理功能，以及要執(zhí)行消缺任務(wù)與支持軌跡回放。PC 端平臺巡檢系統(tǒng)是由不同層級構(gòu)成的，主要有支撐層、功能支撐層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、UI 層[4]。支撐層包含硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)，這里要注意軟件應(yīng)為第三方提供的；功能支撐層以功能支撐系統(tǒng)為主，依靠的是本地?cái)?shù)據(jù)庫管理工具；數(shù)據(jù)層除了中心數(shù)據(jù)庫，還包含空間數(shù)據(jù)庫與平面數(shù)據(jù)文件；應(yīng)用層有巡檢管理、數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計(jì)分析、缺陷管理等；UI 層為巡檢系統(tǒng)PC 端平臺。

導(dǎo)航終端軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包含智能終端平臺、應(yīng)用API 層、智能終端硬件平臺、安卓操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等。智能終端確定十分重要，必須要與PC 平臺具有匹配性，有助于巡檢現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。巡檢系統(tǒng)架構(gòu)要設(shè)置應(yīng)用軟件，既包含導(dǎo)航定位和數(shù)據(jù)管理，又涉及缺陷采集和消除管理以及地圖信息管理。智能巡檢系統(tǒng)不同模塊要實(shí)現(xiàn)功能，依賴于數(shù)據(jù)支持，所以數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，需要采用開源軟件，比如SQLite。

3 智能巡檢系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用

3.1 基本流程與方式

輸電線路智能巡檢要先進(jìn)行基準(zhǔn)定位，在第一次巡視線路以及巡視新線路過程中，采集相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，包含設(shè)備位置信息與屬性信息，然后進(jìn)行利用。一般情況下設(shè)備位置信息要生成工作地圖，為后期巡檢提供指導(dǎo)，屬性信息則要用于巡視設(shè)備管理。完成這項(xiàng)工作以后，針對輸電線路展開日常巡檢，先要借助GPS 接收器掌握位置信息，緊接著要將其與原始定位信息對比，同時(shí)要將所發(fā)現(xiàn)的缺陷記錄，傳入PDA 中，這樣就能更好地處理，主要依靠的是桌面巡檢系統(tǒng)。日常巡檢基本流程為登錄桌面巡檢系統(tǒng)，制定巡檢任務(wù)，登錄移動巡檢系統(tǒng)，將巡檢任務(wù)下載到PDA 中[5]。日常巡檢任務(wù)生成以后，需要制定巡檢計(jì)劃，在實(shí)際巡檢前可優(yōu)化和調(diào)整。巡檢任務(wù)正式下傳以后，工作人員要到達(dá)現(xiàn)場，并要手持PDA，在移動巡檢系統(tǒng)中掌握巡檢相關(guān)的情況，依照規(guī)定進(jìn)行巡視與檢測。這里要注意，巡檢任務(wù)執(zhí)行之中，一定要對任務(wù)進(jìn)行判斷，確定屬于日常巡檢還是基準(zhǔn)定位。

一般情況下有多個(gè)巡檢點(diǎn)，日常巡檢要抵達(dá)每個(gè)巡檢點(diǎn)，通過GPS 定位，同時(shí)要結(jié)合PDA，由此確定位置坐標(biāo)，調(diào)取數(shù)據(jù)庫中信息，將獲取的坐標(biāo)與原始坐標(biāo)比較，通過這種辦法確定巡檢對象和及時(shí)到位。實(shí)際巡檢中要對所有的設(shè)備檢測真實(shí)與全面地記錄相關(guān)情況。對于發(fā)現(xiàn)的缺陷，在系統(tǒng)中選擇標(biāo)準(zhǔn)缺陷庫，智能記錄相關(guān)的信息。巡檢任務(wù)完成以后，工作人員要借助PDA 將所有的信息上傳，通常要傳到桌面巡檢系統(tǒng)，然后分析處理，自動生成報(bào)表。

3.2 巡視功能的應(yīng)用

輸電線路需要進(jìn)行日常巡視，但是分為不同種類，有特殊巡視，也有狀態(tài)巡視、例行性巡視、故障巡視。智能巡檢系統(tǒng)應(yīng)用下采取人工巡視與無人機(jī)巡視結(jié)合的方式。實(shí)際巡視要做好線路區(qū)段的定義，也要確定好周期，具體需要依據(jù)巡視類型和方式確定，然后由負(fù)責(zé)該項(xiàng)工作班組進(jìn)行巡視。此過程中要應(yīng)用終端導(dǎo)航功能，借助GPS 定位獲取位置信息，然后自動連接高德地圖，為工作人員進(jìn)行導(dǎo)航，協(xié)助快速達(dá)到線路位置。工作人員達(dá)到現(xiàn)場方式可進(jìn)行選擇，不同方式均可進(jìn)行導(dǎo)航。巡檢人員距離桿塔比較近時(shí)，切換模式，了解地形圖，這樣可更好地找到能夠快速到達(dá)桿塔所在處的線路。工作人員到達(dá)現(xiàn)場以后，應(yīng)當(dāng)?shù)卿浵到y(tǒng)，點(diǎn)擊到位登記，自動記錄所在位置，并選擇巡視的方式。智能巡視系統(tǒng)管理人員可查詢到相關(guān)信息，距離規(guī)定的位置20 米以內(nèi)，則視為合格，否則系統(tǒng)自動顯示為紅色。

工作人員在實(shí)際巡視中要打開終端APP，自動記錄巡視的軌跡，方便后臺查詢，能夠更好地進(jìn)行巡視管控。輸電線路巡視要確定好周期，在當(dāng)前周期快要到達(dá)的時(shí)候，需要在系統(tǒng)中進(jìn)行查詢，明確周期所包含的線路有沒有全部巡視完成。期間假如存在未完成巡視任務(wù)的情況，管理人員要反饋和提醒，并要將巡視周期完成情況在線記錄與考核，最終納入績效管理中，與工資與福利待遇掛鉤，以此增強(qiáng)工作人員巡檢積極主動性。智能巡檢系統(tǒng)應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)對工作人員巡視監(jiān)督，防止未依照要求進(jìn)行巡視，為了應(yīng)付虛報(bào)數(shù)據(jù)狀況出現(xiàn)。

3.3 檢測功能的應(yīng)用

輸電線路巡檢之中，檢測是最為重要的，能夠從中發(fā)現(xiàn)潛在的缺陷，提前進(jìn)行檢修和處理，降低線路運(yùn)行故障出現(xiàn)率，還可使線路保持高效運(yùn)行狀態(tài)。輸電線路檢測要紅外測溫，還要對絕緣子鹽灰密與零值測試，同時(shí)要對接地電阻測量。智能巡檢下線路檢測可進(jìn)行在線檢測，實(shí)時(shí)檢測與測量，由此掌握線路的實(shí)際情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行處理。線路檢測要針對桿子傾斜度展開，通過觀測明確具體狀況，防止存在問題導(dǎo)致事故出現(xiàn)。各類檢測項(xiàng)目要確定好周期，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)要求，同時(shí)要記錄數(shù)據(jù)信息。

移動巡檢檢測功能應(yīng)用之下，接地檢測更為方便，可實(shí)現(xiàn)對所有桿塔接地?cái)?shù)據(jù)的采集，從中排查出存在問題和不合格的，增強(qiáng)線路運(yùn)行安全性，也可為防雷工作開展提供依據(jù)。紅外測溫技術(shù)支持下采集大量成像數(shù)據(jù)，從中發(fā)現(xiàn)缺陷，針對發(fā)熱設(shè)備安排檢查與修理，達(dá)到消缺目的，可最大程度地防止輸電線路運(yùn)行事故。當(dāng)前智能巡檢系統(tǒng)檢測模塊植入了芯片，可對線路運(yùn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測與采集數(shù)據(jù)，并傳回系統(tǒng)中心，在保存的同時(shí)進(jìn)行分析，掌握導(dǎo)線振動、桿塔傾斜的狀況，有針對性地及時(shí)處理，有助于檢測效率與成效提升。

3.4 缺陷模塊應(yīng)用

智能巡檢系統(tǒng)之中，缺陷模塊功能極為重要，對于移動與智能巡檢影響很大。輸電線路巡檢主要是為了發(fā)現(xiàn)缺陷，從根本上進(jìn)行消除。傳統(tǒng)模式下巡檢缺陷發(fā)現(xiàn)，主要依靠的是安排工作人員發(fā)現(xiàn)缺陷，然后用紙質(zhì)單子記錄，具有一定的風(fēng)險(xiǎn)，比如記錄不準(zhǔn)確和不規(guī)范，或者是紙質(zhì)缺陷單丟失等情況，將會產(chǎn)生嚴(yán)重后果。智能巡檢系統(tǒng)應(yīng)用以后，巡檢發(fā)現(xiàn)缺陷可自動與智能化記錄，可直接將相關(guān)的照片與信息傳入錄入端APP 中，全面、準(zhǔn)確、規(guī)范地記錄各種缺陷，防止出現(xiàn)問題。

管理人員可在后臺對缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)需求分析處理，為線路檢修與決策提供可靠依據(jù)。缺陷模塊構(gòu)建和應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)對線路缺陷全過程追溯，也能更好地進(jìn)行管理與控制，在分析與研究下明確缺陷實(shí)際狀況與性質(zhì)，以及確定好等級，結(jié)合具體情況部署好消缺事宜，監(jiān)督消缺進(jìn)度與提醒。

3.5 無人機(jī)巡檢

輸電線路采用無人機(jī)巡檢具有效率高、成本低、受限制少、靈活性強(qiáng)的優(yōu)勢。無人機(jī)巡檢要安裝紅外探測設(shè)備，還要利用可見光，使其結(jié)合巡檢任務(wù)飛行，在此期間自主進(jìn)行軌跡記錄與數(shù)據(jù)信息采集。無人機(jī)巡檢獲取數(shù)據(jù)，采用缺陷分析軟件和可見光點(diǎn)云處理，將掌握輸電線路運(yùn)行實(shí)際狀況，發(fā)現(xiàn)缺陷和消除缺陷。

無人機(jī)巡檢要確定好使用的無人機(jī)型，經(jīng)常使用的有無人直升機(jī)、固定翼無人機(jī)等，各自具有優(yōu)缺點(diǎn)，所以要結(jié)合巡檢實(shí)際需求選擇。利用無人機(jī)巡檢可針對線路樹障和通道，也可針對桿塔進(jìn)行巡檢，巡檢會更加智能化與精細(xì)化。

4 結(jié)語

綜上所述，輸電線路穩(wěn)定與高效運(yùn)行極為重要，是確保供電正常進(jìn)行與減少不必要能耗、促進(jìn)供電經(jīng)濟(jì)與社會效益提升的關(guān)鍵保障。智能巡檢系統(tǒng)架要以提高巡檢效率與質(zhì)量，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)缺陷和隱患，自動記錄和分析，為輸電線路問題及時(shí)解決，確保運(yùn)行始終保持安全與穩(wěn)定狀態(tài)為目的。系統(tǒng)既要自動收集、記錄、存儲巡檢數(shù)據(jù)，促進(jìn)巡檢無紙化記錄，又要支持查詢與智能分析處理，以及增強(qiáng)巡檢結(jié)果準(zhǔn)確性，最大程度地避免錯檢和漏檢。