輸電線路智能巡檢系統的應用研究

金 鷹

（國網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設施，主要負責將電能從發電廠輸送到用戶端，是確保可靠與持續供電的重要保障。輸電線路在露天環境中，易于受到各種因素的影響出現故障，如果不能做好巡檢，未能及時發現和解決，將會使供電無法正常進行，對生活與生產用電產生影響，也存在較大的安全風險。過去線路巡檢以人工為主，具有耗時長與勞動強度大的問題。智能巡檢是一種新型巡檢方式，綜合了無人機、大數據技術、可視化技術、智能技術、無線傳輸技術等，在輸電線路巡檢中合理應用，可使得巡檢智能化、高效化、流程化、動態化、可視化，輸電線路巡檢的效率和質量會提高，這樣就能及時發現線路運行隱患進行處理，強化線路運行安全與可靠性，為更好地輸送電能保駕護航。

1 智能巡檢系統應用必要性與優勢

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。這類線路受自然環境干擾和影響大，常常會因為樹木、鳥害、雷擊等出現運行故障，還會因為人類生產活動與各類建設發生故障。這種情況下輸電線路運行維護與管理難度大，既要防止自然環境對線路產生破壞，又要防范人類活動對線路運行造成影響。一般情況下，電企會安排人工巡檢，要求開展相關的檢測與檢修工作，如果巡檢人員專業能力不足和責任心不強，存在巡檢不到位，未能發現隱患和問題，將會引發線路故障，導致電能輸送中斷和誘發事故。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，傳統人工巡檢方式已經不能滿足要求，必須要加強新技術與新設備的應用。智能巡檢系統具有自身優勢，在輸電線路巡檢中應用，能夠解決傳統巡檢各種問題和突破自然環境限制。智能巡檢下可自動與智能檢測，采用GPS 技術精準定位，確定故障點，然后實時傳輸相關信息，并與GIS 結合，針對數據信息展開分析處理，在快速發現問題同時，防止錯檢與漏檢。智能巡檢具有電子化、標準化、信息化的特點[1]，可自動與準確記錄線路缺陷與問題，效率十分高，而且準確性強，可為故障診斷與處理提供可靠依據。智能巡檢中可數據信息會自動存儲，也支持查詢與分析，也可自動生成報表，由此實現對巡檢全過程監督，從排查檢測到發現再到解決。此外，智能巡檢能夠實時監控與調度，具有實用性與可靠性強的優勢，同時可減少對巡檢人員的需求與節約巡檢成本，與現代化巡檢需求高度契合，故而要加強對智能巡檢系統的應用研究。

2 智能巡檢系統設計

2.1 依據業務需求進行設計

電企要做好輸電線路智能巡檢系統設計，一方面要結合《專業移動巡檢需求規范》，另一方面要依據線路實際情況與業務需求，綜合分析與考量基礎上系統的架構。智能巡檢系統需構建不同模塊，共同構成一個完整系統，支持與促進輸電線路實時與智能化巡檢[2]。一般情況下，系統既要建立人機協同智能運檢管理與控制平臺，又要建立人巡智能移動終端與無人機智能操控終端，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責該項工作。智能巡檢系統功能要齊全，契合無人機巡檢要求，并要引入視頻在線監測設備，以及與智能運檢中心聯系起來，能夠對輸電線路問題和故障進行識別。

智能巡檢系統要滿足非功能性需求，既要確保性能穩定，又要易于操作與實用性強，數據存儲可靠性高。設計中智能巡檢系統性能指標需要從可用性、可靠性、響應實時性等方面考慮。易用性需要結合安裝與升級、用戶交互界面、使用操作、系統支持、維護等方面考量。數據存儲可靠則需要防范不可逆故障，導致系統巡檢相關數據丟失或錯誤。智能巡檢系統實際應用之中，將會獲取兩種數據[3]，一種是結構化數據，另外一種是非結構化數據，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。針對結構化數據，應當將其傳入數據庫中，采用數據冗余技術和可用存儲技術；非結構化數據要傳入文件系統進行保存，同時要采用冗余技術，通過這種辦法確保數據不會丟失、破壞、惡意篡改。

2.2 系統框架確定

智能巡檢系統總體架構要從多個方面分析和考慮，一般要由兩個部分構成，一個是PC 端，另外一個是智能終端，不同部分需要滿足對功能的需求。PC 端要提供數據服務、通信服務、地圖服務，每個功能為一個模塊。工作人員可通過系統查詢到所需要的數據信息，并且可更好地進行數據管理。服務功能具體來說主要涉及查詢巡檢記錄與缺陷記錄，此外應當具備定位信息管理功能，以及要執行消缺任務與支持軌跡回放。PC 端平臺巡檢系統是由不同層級構成的，主要有支撐層、功能支撐層、數據層、應用層、UI 層[4]。支撐層包含硬件、軟件、網絡，這里要注意軟件應為第三方提供的；功能支撐層以功能支撐系統為主，依靠的是本地數據庫管理工具；數據層除了中心數據庫，還包含空間數據庫與平面數據文件；應用層有巡檢管理、數據管理、統計分析、缺陷管理等；UI 層為巡檢系統PC 端平臺。

導航終端軟件體系結構設計包含智能終端平臺、應用API 層、智能終端硬件平臺、安卓操作系統、數據庫等。智能終端確定十分重要，必須要與PC 平臺具有匹配性，有助于巡檢現場數據采集。巡檢系統架構要設置應用軟件，既包含導航定位和數據管理，又涉及缺陷采集和消除管理以及地圖信息管理。智能巡檢系統不同模塊要實現功能，依賴于數據支持，所以數據庫設計尤為關鍵，需要采用開源軟件，比如SQLite。

3 智能巡檢系統實際應用

3.1 基本流程與方式

輸電線路智能巡檢要先進行基準定位，在第一次巡視線路以及巡視新線路過程中，采集相關的數據信息，包含設備位置信息與屬性信息，然后進行利用。一般情況下設備位置信息要生成工作地圖，為后期巡檢提供指導，屬性信息則要用于巡視設備管理。完成這項工作以后，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，同時要將所發現的缺陷記錄，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。日常巡檢基本流程為登錄桌面巡檢系統，制定巡檢任務，登錄移動巡檢系統，將巡檢任務下載到PDA 中[5]。日常巡檢任務生成以后，需要制定巡檢計劃，在實際巡檢前可優化和調整。巡檢任務正式下傳以后，工作人員要到達現場，并要手持PDA，在移動巡檢系統中掌握巡檢相關的情況，依照規定進行巡視與檢測。這里要注意，巡檢任務執行之中，一定要對任務進行判斷，確定屬于日常巡檢還是基準定位。

一般情況下有多個巡檢點，日常巡檢要抵達每個巡檢點，通過GPS 定位，同時要結合PDA，由此確定位置坐標，調取數據庫中信息，將獲取的坐標與原始坐標比較，通過這種辦法確定巡檢對象和及時到位。實際巡檢中要對所有的設備檢測真實與全面地記錄相關情況。對于發現的缺陷，在系統中選擇標準缺陷庫，智能記錄相關的信息。巡檢任務完成以后，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，然后分析處理，自動生成報表。

3.2 巡視功能的應用

輸電線路需要進行日常巡視，但是分為不同種類，有特殊巡視，也有狀態巡視、例行性巡視、故障巡視。智能巡檢系統應用下采取人工巡視與無人機巡視結合的方式。實際巡視要做好線路區段的定義，也要確定好周期，具體需要依據巡視類型和方式確定，然后由負責該項工作班組進行巡視。此過程中要應用終端導航功能，借助GPS 定位獲取位置信息，然后自動連接高德地圖，為工作人員進行導航，協助快速達到線路位置。工作人員達到現場方式可進行選擇，不同方式均可進行導航。巡檢人員距離桿塔比較近時，切換模式，了解地形圖，這樣可更好地找到能夠快速到達桿塔所在處的線路。工作人員到達現場以后，應當登錄系統，點擊到位登記，自動記錄所在位置，并選擇巡視的方式。智能巡視系統管理人員可查詢到相關信息，距離規定的位置20 米以內，則視為合格，否則系統自動顯示為紅色。

工作人員在實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，能夠更好地進行巡視管控。輸電線路巡視要確定好周期，在當前周期快要到達的時候，需要在系統中進行查詢，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，以此增強工作人員巡檢積極主動性。智能巡檢系統應用可實現對工作人員巡視監督，防止未依照要求進行巡視，為了應付虛報數據狀況出現。

3.3 檢測功能的應用

輸電線路巡檢之中，檢測是最為重要的，能夠從中發現潛在的缺陷，提前進行檢修和處理，降低線路運行故障出現率，還可使線路保持高效運行狀態。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，同時要對接地電阻測量。智能巡檢下線路檢測可進行在線檢測，實時檢測與測量，由此掌握線路的實際情況，及時發現問題進行處理。線路檢測要針對桿子傾斜度展開，通過觀測明確具體狀況，防止存在問題導致事故出現。各類檢測項目要確定好周期，嚴格執行相關要求，同時要記錄數據信息。

移動巡檢檢測功能應用之下，接地檢測更為方便，可實現對所有桿塔接地數據的采集，從中排查出存在問題和不合格的，增強線路運行安全性，也可為防雷工作開展提供依據。紅外測溫技術支持下采集大量成像數據，從中發現缺陷，針對發熱設備安排檢查與修理，達到消缺目的，可最大程度地防止輸電線路運行事故。當前智能巡檢系統檢測模塊植入了芯片，可對線路運行遠程監測與采集數據，并傳回系統中心，在保存的同時進行分析，掌握導線振動、桿塔傾斜的狀況，有針對性地及時處理，有助于檢測效率與成效提升。

3.4 缺陷模塊應用

智能巡檢系統之中，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現缺陷，從根本上進行消除。傳統模式下巡檢缺陷發現，主要依靠的是安排工作人員發現缺陷，然后用紙質單子記錄，具有一定的風險，比如記錄不準確和不規范，或者是紙質缺陷單丟失等情況，將會產生嚴重后果。智能巡檢系統應用以后，巡檢發現缺陷可自動與智能化記錄，可直接將相關的照片與信息傳入錄入端APP 中，全面、準確、規范地記錄各種缺陷，防止出現問題。

管理人員可在后臺對缺陷數據進行分類和統計，并根據需求分析處理，為線路檢修與決策提供可靠依據。缺陷模塊構建和應用可實現對線路缺陷全過程追溯，也能更好地進行管理與控制，在分析與研究下明確缺陷實際狀況與性質，以及確定好等級，結合具體情況部署好消缺事宜，監督消缺進度與提醒。

3.5 無人機巡檢

輸電線路采用無人機巡檢具有效率高、成本低、受限制少、靈活性強的優勢。無人機巡檢要安裝紅外探測設備，還要利用可見光，使其結合巡檢任務飛行，在此期間自主進行軌跡記錄與數據信息采集。無人機巡檢獲取數據，采用缺陷分析軟件和可見光點云處理，將掌握輸電線路運行實際狀況，發現缺陷和消除缺陷。

無人機巡檢要確定好使用的無人機型，經常使用的有無人直升機、固定翼無人機等，各自具有優缺點，所以要結合巡檢實際需求選擇。利用無人機巡檢可針對線路樹障和通道，也可針對桿塔進行巡檢，巡檢會更加智能化與精細化。

4 結語

綜上所述，輸電線路穩定與高效運行極為重要，是確保供電正常進行與減少不必要能耗、促進供電經濟與社會效益提升的關鍵保障。智能巡檢系統架要以提高巡檢效率與質量，第一時間發現缺陷和隱患，自動記錄和分析，為輸電線路問題及時解決，確保運行始終保持安全與穩定狀態為目的。系統既要自動收集、記錄、存儲巡檢數據，促進巡檢無紙化記錄，又要支持查詢與智能分析處理，以及增強巡檢結果準確性，最大程度地避免錯檢和漏檢。