基于無人機的變電站運行環境監測探究

彭永祥，陳曉躍，陳晨

（國網湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430000）

1 變電站運行環境監測系統

隨著無人機應用技術的不斷成熟，變電站運行環境監測中通過無人機的使用大大提升了變電站環境監測工作質量、效率。就此，本文筆者基于無人機使用，設計出一套變電站運行環境監測系統，通過傳感器技術，采集變電站中運行環境數據，并通過無人機技術將所有采集的數據進行實時回傳。在這一套監測系統中，通過無線網絡傳輸技術，將所有收集的數據傳輸到數據收集主節點，實現所有數據的整合，并顯示整合以后的信息，將其中可能出現的問題進行預防報警，幫助相關人員進行異常診斷，確保變電站的運行安全。具體的系統原理框圖如圖1 所示：

圖1 系統原理框圖

基于無人機的變電站環境監測系統中，整體包括三大部分：

（1）數據采集從節點：在環境監測系統中數據采集從節點部分，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，大大提高運行環境檢測的可靠性以及裝置設備使用的可靠性，從而增強監測結果的準確性；

（2）數據收集主節點：在這部分系統的使用過程中，主要作用在于收集系統中各個從節點、無人機產生的數據，并對所有數據進行整合、顯示、上傳，最終完成變電站運行環境的預防報警；

（3）無人機：在變電站運行環境監測中，使用人工監測容易受到各種因素的限制，影響監測結果。而通過無人機能夠對變電站環境監測工作中一些比較危險、不容易被監測到的區域進行詳細的監測。另外，當遇到異常天氣時，通過無人機監測能夠大大降低人工巡查危險，保證變電站人員的安全。

2 傳統變電站運行環境人力巡檢問題

據了解，在傳統的變電站運行環境監測過程中常常使用人力巡檢的方式保證變電站的運行安全，但是，在巡檢過程中，人力巡檢只能是通過定期監測或不定期監測的方式，沒辦法做到每天監測，導致變電站環境數據的變化無法得到及時、準確的監測，影響變電站運行環境監測結果的準確性，還有可能出現漏檢的情況，嚴重影響變電站的正常運行，導致供電事故的發生。隨著科技技術的不斷發展與進步，智能化的監測系統逐漸被研究、使用，如攝像機監測。盡管有效提高了變電站運行環境監測結果的準確性，保證了全天24h監測時間，但是，在實際的監測系統運行中存在不少問題。

比如，在獲取監測結果后，需要由人工進行數據的篩選與對比，繼而從大量的數據中篩選出異常數據，由于人工篩選的局限性，導致在篩選過程中很容易出現數據遺漏的現象，無法及時發現異常。另外，變電站運行中發生事故，事故變電站的調控不及時，所有處理只能等到相關人員到達現場后才能解決，大大提高了事故損失，影響了電力企業效益。

3 基于無人機的變電站運行環境監測優勢

基于無人機的變電站運行環境監測系統在運行工作過程中，首先，由工作人員設定本次環境監測的監測路線，無人機在獲取指令后飛行到指定的區域，再通過自身攜帶的各路傳感器對每個需要檢測的環境指標進行監測，監測出的數據通過主處理器模塊處理，傳回至地面監測云系統。目前，所使用的監測云系統架構主要包括DB 服務器、PC 采集終端以及WEB 檢測平臺。監測云系統架構中每個系統都有著不同的作用，其中DB 服務器主要用于數據庫的連接、備份，PC 采集終端以及WEB 檢測平臺主要作用在于對數據進行提示、分析、預警。PC 采集終端與WEB 檢測平臺兩者之間是相互作用的關系，PC 采集終端所接收到的信息都將會傳輸到WEB 監測平臺，由WEB 監測平臺對所有監測數據進行實時的展示。如此一來，變電站運行管理人員便可以通過所有展示的數據信息對變電站運行環境實際情況進行詳細的掌握，實現提前預警，完成相關的安全防范工作，確保變電站的安全運行，進一步實現變電站運行環境的全天24h 不間斷監測。

4 基于無人機的變電站運行環境監測實施方式

第一，本次研究中的無人機變電站運行環境監測系統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行相互連接，另外，無人機中還安裝有供電系統，分別于主處理器模塊、通信模塊以及各路傳感器檢測進行供電連接。無人機在飛至既定路線以后，完成了相應的運行環境監測任務，之后，系統通過主處理器模塊完成數據的采集，并將所有的監測數據傳送到WEB 監測平臺，管理人員在獲取監測結果后，根據監測結果實現變電站運行災害的提前預防。

第二，無人機在對變電站運行環境監測過程中，系統預警方式較多，其中比較常見的包括短信預警、郵件報警以及語音播報等。在方式的選擇上，可以根據不同客戶的不同需求進行合適的預警方式選擇，或者采用多種報警方式結合的方法，保證客戶能夠及時、準確地收到預警信息，從而建立高效、多樣的信息發布通道，提高信息的實時性。常用的預警方式有以下幾種：①通過無人機與廣播站系統的接口，無人機監測云系統在獲取預警信息后，向廣播站發送相應的信息，廣播站在接收相應的信息后進行及時的播放；②基于LED 遠程播報系統的接口，無人機監測云系統將信息發送至LED 屏終端，由LED 屏幕播放；③短信發送，無人機監測云系統通過短信平臺接口，將預警信息發送至相關用戶。

第三，無人機飛行過程中，足夠的電力是保證變電站運行環境監測的重要因素。因此，無人機中采用的是太陽能控制器與蓄電池電連接的方式，不僅能夠對蓄電池進行有效的充電保護，并且還能夠大大延長無人機蓄電池的使用壽命。另外，無人機在飛行過程中，利用太陽能控制器還能夠根據設備運行的實際耗電量、日照情況對太陽能功率、蓄電池容量進行具體的調節，確保無人機監測系統運行的用電需求。

5 結語

總而言之，變電站運行環境的運行情況是保證居民用電的重要因素。變電站在運行過程中，需要通過不斷的監測才能確保變電站的運行安全。然而，在以往的運行監測中，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，監測效果不佳。隨著無人機的發展應用，基于無人機的變電站運行環境監測系統大大提高了變電站運行環境監測的監測效果，完成了全天候、無死角的監測，并且所有的監測數據都能夠非常及時地反饋到相關人員手中，幫助相關人員完成變電站運行環境安全的保障工作。因此，在未來的無人機監測系統發展中，相關人員還應當不斷加大力度，完成無人機監測系統的運行，并將無人機應用到更加廣泛的行業中，推動社會的發展與進步。