電力線路智能巡檢管理系統(tǒng)的分析

中國石油集團(tuán)電能有限公司供電公司線路運(yùn)維部 白 鑫 中國石油集團(tuán)電能有限公司供電公司變電運(yùn)行部 畢玉冰

1 引言

隨著我國電力電網(wǎng)改造工作開展以來，電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展更具現(xiàn)代化和智能化特性，為了進(jìn)一步優(yōu)化電網(wǎng)電力體系運(yùn)行期間的安全性和穩(wěn)定性，作為電力電網(wǎng)系統(tǒng)管理人員，應(yīng)該充分在不同的電力管理環(huán)節(jié)中主動(dòng)探討自動(dòng)化技術(shù)的研發(fā)和更新。因此，智能巡檢系統(tǒng)的引進(jìn)，不僅可以優(yōu)化巡檢工作的信息共享速度，同時(shí)對于后續(xù)的電力檢修事務(wù)處理和決策支持方面也可給予有效地支持。鑒于此，本文針對電力線路智能巡檢管理系統(tǒng)這一內(nèi)容進(jìn)行深入分析具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

2 電力線路巡檢工作開展現(xiàn)狀

在我國電力線路巡檢工作開展過程中，既有的巡檢工作效率及質(zhì)量均有較大提升空間，而導(dǎo)致這一情況出現(xiàn)是下述問題的存在：

一是設(shè)備位置無法共享，僅設(shè)備主人知道設(shè)備位置是不夠的，新人巡視、領(lǐng)導(dǎo)巡視和協(xié)同作業(yè)等都需要運(yùn)維檢修人員在現(xiàn)場能進(jìn)行設(shè)備定位、導(dǎo)航。二是巡視是否到位無法有效監(jiān)控，在桿塔上做巡視記號的方法即不美觀也不可靠。三是現(xiàn)場手寫的巡視記錄，書寫緩慢，格式不一，后期整合、統(tǒng)計(jì)、分析的工作量大[1]。四是配網(wǎng)變更頻繁，因部分區(qū)域的改造，造成整條線路的標(biāo)識需聯(lián)動(dòng)變更的情況比比皆是。五是標(biāo)識牌的更換跟不上配網(wǎng)改造的速度。錯(cuò)誤的標(biāo)識會(huì)誤導(dǎo)運(yùn)維檢修人員，威脅其作業(yè)安全。

3 電力線路智能巡檢系統(tǒng)地設(shè)計(jì)探討

3.1 總體設(shè)計(jì)原理及思路

輸電線路巡檢系統(tǒng)是利用GPS 位置坐標(biāo)作為設(shè)備標(biāo)識，利用智能巡檢手持終端技術(shù)實(shí)現(xiàn)對供電設(shè)備定位和利用GIS 地理信息系統(tǒng)管理軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送相關(guān)信息[2]。完成對巡檢工作情況的監(jiān)測在巡視工作開始前，首先利用帶有GPS 模塊的智能巡檢手持終端采集線路桿塔的GPS 位置信息，通過GIS 主站軟件將其保存到地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。然后將含有桿塔GPS 位置及桿塔巡檢內(nèi)容的數(shù)據(jù)信息下傳到智能巡檢手持終端中[3]。

在掌握上述設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上，才可設(shè)定如下設(shè)計(jì)思路。具體如下：

3.1.1 設(shè)備導(dǎo)航設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)思路下，主要是想設(shè)計(jì)出巡檢人員直接在系統(tǒng)中點(diǎn)擊相應(yīng)設(shè)備點(diǎn)，就可以自動(dòng)生成路線的系統(tǒng)功能，且點(diǎn)擊導(dǎo)航之后，還可無障礙帶領(lǐng)巡檢人員到巡檢設(shè)備的地理位置。

3.1.2 設(shè)備臺賬查詢及修改設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)思路下，主要是想設(shè)計(jì)出一類當(dāng)巡檢人員在戶外作業(yè)時(shí)，出現(xiàn)設(shè)備臺賬信息查詢故障時(shí)，無須回到室內(nèi)登錄電腦系統(tǒng)才能對錯(cuò)誤進(jìn)行修改，而是可以直接在戶外就完成設(shè)備臺賬的補(bǔ)充和修正[4]。此外，為了避免室內(nèi)與戶外信息記錄不同步的情況，還需要設(shè)計(jì)一個(gè)可以將戶外臺賬信息更改與室內(nèi)數(shù)據(jù)信息庫之間建立起一條“信息同步鏈接”，以此確保所有修改結(jié)果均支持被批量導(dǎo)入至電力線路生產(chǎn)管理系統(tǒng)之中。

3.1.3 設(shè)備巡檢記錄設(shè)計(jì)

設(shè)備巡檢記錄模塊的設(shè)計(jì)，一方面是為了監(jiān)督現(xiàn)場巡檢人員的工作認(rèn)真、負(fù)責(zé)度，一旦系統(tǒng)中缺失此處電力線路設(shè)備記錄，就代表巡檢人員并未對其進(jìn)行巡檢[5]。另一方面，當(dāng)戶外電力線路巡檢中發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在隱患或是缺陷時(shí)，需要借助此設(shè)計(jì)模塊快速將各項(xiàng)記錄導(dǎo)入到電力線路生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。

3.1.4 電力線路狀態(tài)評價(jià)設(shè)計(jì)

此模塊的設(shè)計(jì)主要是為了確保設(shè)備完成巡檢工作時(shí)，能夠第一時(shí)間將巡檢結(jié)果、要求及缺陷記錄一同“記錄在案”，并結(jié)合記錄去自動(dòng)分析電力線路設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并更具分析結(jié)果給出不同的評價(jià)結(jié)果[6]。當(dāng)出現(xiàn)部分電力線路設(shè)備狀態(tài)評價(jià)分值低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)需要自動(dòng)面向相關(guān)工作人員發(fā)送需重點(diǎn)檢修和處理的預(yù)警提醒。

3.2 智能化巡檢工作流程

一是提前制定巡檢線路；二是安排此條巡檢線中具體的檢修設(shè)備點(diǎn)及工作細(xì)節(jié)；三是將系統(tǒng)設(shè)定的巡檢任務(wù)信息打包下載至手持PAD 智能化巡檢終端內(nèi)；四是利用手持PAD 智能化巡檢終端針對安排線路中的缺陷及巡視數(shù)據(jù)完成記錄，并將記錄結(jié)果上傳至地理信息系統(tǒng)后臺；五是由系統(tǒng)面向其他巡檢線路的手持終端進(jìn)行巡檢信息實(shí)時(shí)共享；六是利用智能化巡檢結(jié)構(gòu)設(shè)定，幫助巡檢人員判斷電力線路是否正常運(yùn)行；七是巡檢出缺陷或故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)結(jié)合其需求制定相應(yīng)解決辦法及措施[7]。

3.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電力線路設(shè)計(jì)人員在開展智能巡檢系統(tǒng)地設(shè)計(jì)期間，重點(diǎn)針對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源以及巡檢設(shè)備的配備方面進(jìn)行了優(yōu)化和完善，本次所涉及的智能巡檢系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)構(gòu)成上，主要如圖1所示，同時(shí)為了確保系統(tǒng)運(yùn)行效果，還額外連接了無線測溫傳感器，目的在于避免電力線路過熱而出現(xiàn)運(yùn)行故障。

圖1 電力線路智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

在開展系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作之時(shí)，為了進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性，以下重點(diǎn)就系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容展開分析。

3.3.1 系統(tǒng)信息安全設(shè)計(jì)

為進(jìn)一步確保智能巡檢系統(tǒng)運(yùn)行期間，所有的巡檢流程以及巡檢工作均極具安全性，尤其是所收集電力線路信息的安全管理方面。其一，進(jìn)行智能巡檢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全管理時(shí)，主要在數(shù)據(jù)源與智能巡檢系統(tǒng)之間設(shè)定了一類正、反雙向隔離系統(tǒng)。其二，信息安全隔離過程中，智能巡檢系統(tǒng)的總數(shù)據(jù)庫與手持終端之間進(jìn)行各項(xiàng)巡檢數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)，主要通過“無線公網(wǎng)傳輸+加密”過程實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，手持式智能終端的平穩(wěn)運(yùn)行，需要智能巡檢系統(tǒng)中的應(yīng)用服務(wù)器為其提供技術(shù)支持。其三，進(jìn)行巡檢的數(shù)據(jù)交換傳遞時(shí)，主要是通過緩存服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，以此達(dá)成對于數(shù)據(jù)源交換數(shù)據(jù)的目的，此時(shí)需注意，緩存服務(wù)器功能設(shè)定上只可提供臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。多項(xiàng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之下，不僅可以確保電力線路巡檢數(shù)據(jù)的“端源唯一”，對于后續(xù)巡檢信息管理的安全性能提升也具有顯著效用。

3.3.2 系統(tǒng)查詢功能設(shè)計(jì)

電力線路的查詢工作開展過程中，利用智能巡檢系統(tǒng)完成之時(shí)，需要現(xiàn)場的運(yùn)維檢修人員及時(shí)發(fā)起查詢命令，由系統(tǒng)統(tǒng)一上傳至智能巡檢系統(tǒng)后臺服務(wù)器。具體來講，需要從以下兩個(gè)方面展開系統(tǒng)信息查詢功能的設(shè)計(jì)工作；

其一，信息交換期間。想要實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)源之間信息的共享和交換目的，智能巡檢系統(tǒng)服務(wù)器就需要在其中充當(dāng)交換橋梁和渠道，同時(shí)在正向、反向物理隔離的介入下，促使電力線路的在生產(chǎn)管理系統(tǒng)監(jiān)控階段、地理信息系統(tǒng)獲取兩個(gè)階段因系統(tǒng)運(yùn)行所獲取的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一上傳至智能化巡檢服務(wù)器之內(nèi)，隨后由該服務(wù)器將各項(xiàng)信息分別發(fā)送至巡查現(xiàn)場中巡檢工作人員手持的智能巡檢終端之內(nèi)，以供巡檢人員提升當(dāng)前的電力線路故障檢修效率及處理質(zhì)量。

其二，信息交換期間。運(yùn)維人員將由手持智能巡檢器檢測到的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄苎矙z系統(tǒng)后臺服務(wù)器中時(shí)，數(shù)據(jù)的傳輸順序是“先上傳至數(shù)據(jù)源系統(tǒng)”“子系統(tǒng)終端上傳至緩存服務(wù)器”“子緩存服務(wù)器同步至數(shù)據(jù)源系統(tǒng)”，這三個(gè)數(shù)據(jù)信息傳遞流程的順利完成，對于后續(xù)的數(shù)據(jù)任務(wù)交換效率提升意義明顯，且只需刪除緩存服務(wù)器中信息就可保障檢修數(shù)據(jù)安全性均具有顯著促進(jìn)作用。

3.3.3 系統(tǒng)功能模塊分析

進(jìn)行智能巡檢管理系統(tǒng)的功能模塊分析時(shí)，需要重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面著手展開：

3.3.3.1 巡檢數(shù)據(jù)獲取模塊

此模塊下，進(jìn)行設(shè)備臺賬和巡檢后的各項(xiàng)地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)出處理時(shí)，需要借助生產(chǎn)管理和地理信息兩個(gè)系統(tǒng)完成，隨后將所導(dǎo)出的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到智能巡檢的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。其次，與導(dǎo)入流程相比，文件、數(shù)據(jù)的更新、刪除等工作流程一致，均無須再由運(yùn)維班組進(jìn)行人員配置，提升管理工作開展的效率。

3.3.3.2 “智能巡檢標(biāo)志”模塊生成

該功能模塊運(yùn)行時(shí)，需要生成各項(xiàng)巡檢信息查詢的鏈接，且為了提升查詢的安全性和精確度，本次為設(shè)備臺賬設(shè)計(jì)了唯一編碼，促使巡檢信息查詢鏈接開始轉(zhuǎn)變?yōu)槎S碼或RFID 射頻芯片系統(tǒng)呈現(xiàn)形式，最終實(shí)現(xiàn)電力線路智能化巡檢工作開展的“智能標(biāo)識”。例如，在電力線路監(jiān)察中，智能化巡檢系統(tǒng)會(huì)重點(diǎn)針對線路中的連接點(diǎn)松動(dòng)、接頭固件未擰緊等情況進(jìn)行測試，一旦出現(xiàn)松動(dòng)情況，巡檢系統(tǒng)中的智能標(biāo)識則會(huì)閃爍警報(bào)，并實(shí)時(shí)將警報(bào)信息傳輸至巡檢人員系統(tǒng)中。此智能巡檢行為的原理在于，當(dāng)電力線路連接頭松動(dòng)時(shí)，該線路節(jié)點(diǎn)將會(huì)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，而本次所研發(fā)的系統(tǒng)中，搭載了無線測溫傳感器，主要針對所巡檢區(qū)域內(nèi)的所有電力線路進(jìn)行熱量變化巡檢最終，確保電力線路設(shè)備故障、缺陷類問題快速解決。

3.3.3.3 電力線路智能化巡檢現(xiàn)場的智能標(biāo)識讀取模塊

當(dāng)運(yùn)維人員在進(jìn)行電力線路現(xiàn)場巡檢時(shí)，可以直接利用手持終端掃描設(shè)備在現(xiàn)場完成巡檢標(biāo)識的智能讀取工作。當(dāng)掃描工作完成之后，智能巡檢系統(tǒng)會(huì)為收手持終端自動(dòng)調(diào)配出掃描點(diǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，包括設(shè)備的臺賬信息以及地理信息等。

3.3.3.4 設(shè)備信息的查詢及修改模塊

電力線路的運(yùn)行維護(hù)人員開展現(xiàn)場的處理工作時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)某一電力線路運(yùn)作設(shè)備存在問題，可以直接通過智能化巡檢系統(tǒng)針對設(shè)備的臺賬及地理信息進(jìn)行錯(cuò)漏分析，第一時(shí)間找出錯(cuò)漏點(diǎn)以及錯(cuò)漏位置的同時(shí)，還能夠直接且快速地在智能巡檢終端之內(nèi)完成錯(cuò)漏之處的修改補(bǔ)充。

3.3.3.5 巡視記錄統(tǒng)計(jì)模塊

相對于傳統(tǒng)人工手動(dòng)拆卸巡檢和筆、紙記錄巡檢記錄而言，本次所研究的智能化巡檢系統(tǒng)，技術(shù)人員在系統(tǒng)中設(shè)置了一個(gè)巡視記錄統(tǒng)計(jì)模塊。當(dāng)巡檢人員在執(zhí)行現(xiàn)場巡檢任務(wù)時(shí)，可以直接利用手持智能終端設(shè)備，去掃描待檢查的電力線路及設(shè)備之上配備的系統(tǒng)智能標(biāo)識，就可以快速生成一條巡檢記錄，并上傳至智能巡檢系統(tǒng)后臺云端數(shù)據(jù)庫，更新巡檢信息。例如，在進(jìn)行電力線路中的高壓塔桿的智能巡檢時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)閱該塔桿之前所錄入的數(shù)據(jù)信息，隨后將心測量的數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)后臺，進(jìn)行塔桿拉力建模計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果反饋至現(xiàn)場巡檢人員手中，以此判定電力塔桿是否存在拉力過大導(dǎo)致塔桿傾斜問題，如存在，則由現(xiàn)場巡檢人員立即制定處理方案解決電力線路問題。

3.3.3.6 巡檢缺陷錄入模塊

當(dāng)技術(shù)人員開展巡檢之時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)電力線路或社會(huì)存在缺陷問題，可以直接將手持智能終端設(shè)備在缺陷點(diǎn)上完成掃描，此時(shí)手持設(shè)備會(huì)第一時(shí)間將故障情況提交上傳至智能巡檢數(shù)據(jù)庫之內(nèi)，錄入信息包括時(shí)間、地點(diǎn)、缺陷情況。與此同時(shí)，巡檢人員還可利用手持智能終端做好缺陷之處的拍照工作，此時(shí)所拍攝的照片證據(jù)，在后期的缺陷處理時(shí)資料調(diào)閱時(shí)，會(huì)自動(dòng)與缺陷設(shè)備及缺陷點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，利于后續(xù)的設(shè)備運(yùn)維檢修效率提升、檢修資料調(diào)取資料速度提升起到促進(jìn)作用。

3.3.3.7 設(shè)備導(dǎo)航模塊

電力線路巡視工作開始之前，參與巡檢的工作人員需要規(guī)劃最佳巡檢路線，此時(shí)就可以利用手持智能終端實(shí)現(xiàn)。電力線路巡視過程中，巡檢人員可以直接在手持智能巡檢終端之內(nèi)選擇某一設(shè)備，隨后終端就會(huì)給出具體的導(dǎo)航路徑及方案，甚至直接生成步行、騎行乃至行車路線，提升智能化巡檢工作的開展效率。

3.3.3.8 被巡檢設(shè)備狀態(tài)評價(jià)模塊

此模塊下，智能巡檢系統(tǒng)會(huì)直接將巡檢人員所上傳至系統(tǒng)的設(shè)備狀況進(jìn)行評分處理，其間會(huì)自動(dòng)將設(shè)備巡檢期間出現(xiàn)的缺陷記錄以及以往的巡視記錄信息納入評分系統(tǒng)中，快速為巡檢人員得出巡檢結(jié)果，一旦發(fā)現(xiàn)問題，就可直接在巡檢現(xiàn)場加以解決，提升電力線路設(shè)備的運(yùn)行壽命和質(zhì)量。

3.3.3.9 數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊

與傳統(tǒng)的人工錄入信息過程相比較，智能巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用，可以直接將巡檢人員利用智能手持設(shè)備記錄的相關(guān)信息，實(shí)時(shí)導(dǎo)入到電力線路生產(chǎn)管理系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)之中，包括設(shè)備缺陷記錄、設(shè)備臺賬以及巡視記錄等，節(jié)省錄入工作量的同時(shí)，優(yōu)化信息錄入效率。

4 結(jié)語

綜上所述，電力線路的智能化巡檢系統(tǒng)建設(shè)中，作為系統(tǒng)管理人員，應(yīng)該提前針對現(xiàn)有的巡檢情況進(jìn)行調(diào)查分析，隨后才能結(jié)合智能巡檢系統(tǒng)的利用，提升自身的巡檢工作效率及質(zhì)量。此外，技術(shù)人員在進(jìn)行智能巡檢系統(tǒng)的研發(fā)和完善期間，也應(yīng)該主動(dòng)就系統(tǒng)地設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)以及功能設(shè)定進(jìn)行思考和研討，憑借對系統(tǒng)運(yùn)行原理的掌握，不斷拓展智能化巡檢系統(tǒng)的巡檢范圍、提升巡檢效率，為我國電力線路巡檢工作水平的進(jìn)一步提升奠定基礎(chǔ)。