電力運(yùn)行人員單兵巡檢裝備的研發(fā)與應(yīng)用

程 永 ，曹忠倩 ，孫 炎

1.江蘇省電力公司徐州供電公司，江蘇徐州 221000

2.南京瑞賓科技發(fā)展有限公司，江蘇南京 210000

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)等突飛猛進(jìn)，在人們生產(chǎn)生活的方方面面發(fā)揮著不可替代的作用，但在電力巡檢裝備方面，綜合應(yīng)用較少，如何將上述技術(shù)“物化”到巡檢裝備上，研制出一套集成化、智能化的單兵巡檢裝備成為本文論述的重點(diǎn)。

1 當(dāng)前巡視工作的現(xiàn)狀

為了統(tǒng)計(jì)出當(dāng)前巡視一個(gè)變電站的平均用時(shí)，對(duì)某110kV變電運(yùn)維班進(jìn)行了為期3個(gè)月的調(diào)研。該運(yùn)維班共管轄110kV及以下變電站10座，變電站的距離分布具有遠(yuǎn)、中、近的代表性。該運(yùn)維班在5、6、7三個(gè)月里巡視一個(gè)變電站的平均用時(shí)為216min，共巡視變電站150次，巡視共出動(dòng)260人次，平均每次巡視需要1.7個(gè)人。

綜上所述，當(dāng)前變電站的巡視工作存在耗時(shí)多、人力成本高等問(wèn)題。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，巡檢裝備種類繁多、攜帶使用不便、缺乏有效的遠(yuǎn)傳現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻的裝備和巡檢裝備智能化水平較低等問(wèn)題是造成上述問(wèn)題的重要原因。

2 單兵巡檢裝備的總體設(shè)計(jì)

單兵巡檢裝備由智能巡檢頭盔、智能信息裝備服、后臺(tái)管理中心三個(gè)部分組成。其中：智能巡檢頭盔由照明工具、微型無(wú)線攝像頭、無(wú)線通訊耳麥、高壓范圍報(bào)警裝置四個(gè)部分構(gòu)成；智能信息裝備服由無(wú)線雙向語(yǔ)音視頻電臺(tái)、巡檢裝備電源、紅外測(cè)溫裝置、PDA巡檢儀四個(gè)部分構(gòu)成；后臺(tái)管理中心是一套軟件系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)診、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)自動(dòng)錄入、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)、分析，以及報(bào)表管理等功能。

3 單兵巡檢裝備的實(shí)現(xiàn)

3.1 智能巡檢頭盔的整合

3.1.1 照明工具

結(jié)合巡視工作需要，頭盔的照明工具，通過(guò)對(duì)比普通照明燈和LED強(qiáng)光燈的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)5W的LED強(qiáng)光頭燈實(shí)際照明效果相當(dāng)于80W～100W的白熾燈，亮度相當(dāng)于白熾燈的15倍[3]。最終選擇型號(hào)為SL-13883、功率為5W的LED強(qiáng)光頭燈作為頭盔照明工具。

3.1.2 微型無(wú)線攝像頭

對(duì)于攝像頭，我們的設(shè)計(jì)要求是：1）無(wú)線傳輸；2）體積小巧，安裝方便；3）像素達(dá)到2000萬(wàn)以上；4）適應(yīng)于各種天氣條件；5）高速移動(dòng)下畫面不失真。

3.1.3 無(wú)線通訊耳麥

無(wú)線通信耳麥應(yīng)能使現(xiàn)場(chǎng)巡視人員與后臺(tái)管理人員實(shí)時(shí)互動(dòng)，清晰傳輸語(yǔ)音信息，保證在變電站范圍內(nèi)高速移動(dòng)情況下，語(yǔ)音傳輸清晰不失真，安裝方便，不妨礙巡視人員的工作，具體技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足：耳機(jī)頻響：20Hz～20000Hz；麥克風(fēng)頻響：100Hz～10000Hz；無(wú)線協(xié)議：2.7GHz；耳機(jī)靈敏度：105dBV/uBar，麥克風(fēng)靈敏度：78dBV/PA +/-2dB，電源供給：耳機(jī)內(nèi)置長(zhǎng)效鋰離子電池。

3.1.4 高壓范圍報(bào)警裝置

設(shè)計(jì)的報(bào)警裝置具有以下特點(diǎn)：1）警示明顯，結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝，使用方便；2）帶有自檢功能；3）電壓越高或距離越近則報(bào)警聲越急促；4）耗電低，使用壽命長(zhǎng)；5）報(bào)警距離可調(diào)。

3.2 智能信息裝備服的制作

從節(jié)約成本和安全性的角度出發(fā)，我們利用現(xiàn)有的工作服進(jìn)行改造升級(jí)。將PDA巡檢儀、紅外測(cè)溫儀、錄音筆、巡檢電源、無(wú)線電臺(tái)發(fā)射裝置安裝在工作服相應(yīng)的位置，設(shè)計(jì)靈活，拆卸方便。

3.2.1 PDA巡檢儀

本文設(shè)計(jì)的巡檢儀軟件系統(tǒng)基于全新的B/S結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)充分結(jié)合了激光條碼掃描（RFID射頻感應(yīng)）和掌上電腦技術(shù)（PDA），可以實(shí)現(xiàn)掌上電腦在客戶端移動(dòng)采集數(shù)據(jù)信息，同步查看作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，規(guī)范巡視作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，記錄巡視和設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)等功能，確保了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確，為安全生產(chǎn)管理提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)，能夠完全滿足現(xiàn)場(chǎng)需要。

3.2.2 紅外測(cè)溫儀

本文采用的紅外測(cè)溫儀是DL423LEA型手持紅外測(cè)溫儀，該型紅外測(cè)溫儀體積小巧，便于攜帶和使用，其測(cè)量的溫度范圍為-20℃～600℃、光譜響應(yīng)為1.0um、分辨率1℃、距離系數(shù)為150∶1、響應(yīng)時(shí)間小于1s，各項(xiàng)性能參數(shù)均能滿足工作需要。

3.3 后臺(tái)管理中心的開(kāi)發(fā)

3.3.1 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)及電臺(tái)

本文設(shè)計(jì)的無(wú)線移動(dòng)圖像傳輸電臺(tái)包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩部分，視頻發(fā)射機(jī)采用移動(dòng)通信的核心技術(shù)COFDM，集發(fā)射天線、功率放大、數(shù)字調(diào)制、音視頻數(shù)字壓縮于一體，可在高速移動(dòng)中和城市建筑物遮擋情況下傳輸實(shí)時(shí)穩(wěn)定的高清度音視頻。無(wú)線電臺(tái)的接收裝置安裝在變電站控制室，并與管理機(jī)相連，現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音、視頻數(shù)據(jù)從裝備服上的發(fā)射裝置發(fā)至控制室，通過(guò)視頻采集卡轉(zhuǎn)入管理機(jī)。

3.3.2 巡檢裝備電源

巡檢裝備電源是整套裝備的重點(diǎn)，裝備采用的電源為高能鋰電池。高能鋰電池放電功率高，成本低（約18萬(wàn)元/t～30萬(wàn)元/t），可快速充電且循環(huán)壽命長(zhǎng)（3000次以上），在高溫高熱環(huán)境下穩(wěn)定性高（300℃高溫以上才有安全隱患），具有很好的安全性能。

3.3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)及后臺(tái)軟件開(kāi)發(fā)

目前廣泛應(yīng)用的商用數(shù)據(jù)庫(kù)主要有DB2數(shù)據(jù)庫(kù)、SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)和ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)三種。其中ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)能在所有主流平臺(tái)上運(yùn)行，它的平行服務(wù)器可以提供高可用性和高伸縮性，能夠進(jìn)行多層次網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，支持多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，人機(jī)交互方面提供GUI和命令行兩種方式，在兼容性方面完全向下兼容，因此本文采用ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)，并采用JAVA語(yǔ)言進(jìn)行應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。

4 單兵巡檢裝備的應(yīng)用效果

4.1 巡視時(shí)間大幅減少

使用單兵巡檢裝備后，巡視時(shí)工具儀器的使用也方便快捷，巡視過(guò)程更加流暢，各種工具儀器的配合也得心應(yīng)手，巡視采集的數(shù)據(jù)圖像等信息實(shí)時(shí)傳回后臺(tái)，數(shù)據(jù)分析有專門軟件，節(jié)省了大量時(shí)間，從統(tǒng)計(jì)中我們計(jì)算出使用后平均巡視時(shí)間為102min，比使用前的216min，節(jié)約了114min。

4.2 巡視人次顯著降低

使用單兵巡檢裝備后，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)全部巡視均實(shí)現(xiàn)單人巡視，在統(tǒng)計(jì)的一個(gè)月內(nèi)，巡視中共發(fā)現(xiàn)4次異常情況，均被現(xiàn)場(chǎng)的單個(gè)巡視人員正確處理，縮短異常處理的時(shí)間，降低人了力成本。

5 結(jié)論

本文研制出一套集成化、智能化的單兵巡檢裝備。通過(guò)使用單兵巡檢裝備，巡視時(shí)間、巡視人次得到顯著減少，大大降低了巡視人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高了巡檢裝備的智能化水平，從而保證巡視效率和質(zhì)量，能夠滿足當(dāng)前電網(wǎng)發(fā)展對(duì)運(yùn)維人員的要求。

[1]李德毅.網(wǎng)絡(luò)時(shí)代人工智能研究與發(fā)展[J].智能系統(tǒng)學(xué)報(bào)，2009(1).

[2]金紅核，倪振華，陳志紅.變電設(shè)備巡檢管理系統(tǒng)的應(yīng)用[J].華東電力，2003(7).