基于遠程智能氣象站的配網線路桿塔帶電作業效率提升研究

何九葛　張一東　張欲峰　張春鋒

關鍵詞： 遠程智能 配網線路 帶電作業 效率提升 人員車輛分配

中圖分類號： TM752 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-3791（2024）01-0060-04

配網線路帶電作業面臨著復雜的地形和天氣變化等挑戰，而作業前需要進行勘查和確認作業點的地形線路設備以及氣象條件，以保證施工的順利進行。當前的作業計劃執行效率受到兩次勘查的影響，因此需要解決如何實現對作業現場的遠程實時監測，從而優化人員車輛分配和計劃執行的問題。針對這一挑戰，本文提出了基于遠程智能氣象站的配網線路桿塔帶電作業效率提升的研究方向。

1 配網線路帶電作業存在的問題和挑戰

配網線路帶電作業面臨多個問題和挑戰。安全風險是其中的主要問題，因為這些作業涉及高壓電力設備，操作人員需要在高風險環境下工作，會遇到觸電、電弧閃等安全風險。這要求操作人員具備高度的專業知識和技能。由于氣象條件變化或其他不可控因素，作業計劃往往需要靈活調整。然而，調整作業計劃需要重新勘查和確認作業點的情況，導致時間和資源的浪費。人員車輛分配效率低也是一個重要問題。目前的分配往往缺乏準確信息的實時支持，無法根據作業點的具體情況和氣象條件進行合理安排。這可能導致資源利用率不高和作業效率低。

2 針對作業點勘查和氣象條件確認的流程分析

作業點勘查和氣象條件確認是配網線路帶電作業的關鍵流程。在作業前，需要派遣人員實地勘查作業點的具體情況，包括地形線路設備、桿塔結構、接地系統等。勘查人員需要詳細記錄作業點的特征和參數，并測量現場和拍攝現場照片，對作業點的氣象條件進行確認。這包括監測天氣變化、溫度、濕度、風速等因素，以評估作業的安全性和可行性。一般通過查詢氣象數據、使用便攜式氣象儀器或聯系氣象部門獲得相關信息。通過將勘查數據和氣象數據進行整合和分析，評估作業點的風險等級和適宜性。結合地形、氣象條件和作業要求，確定作業方案、所需人員和設備，并制訂安全措施和緊急預案［1］。隨著技術的發展，借助遠程智能氣象站等工具，可以實現作業點的遠程實時監測，并進一步優化流程，提高作業效率和安全水平。

3 遠程智能氣象站的設計與功能

3.1 設計要求與技術參數

遠程智能氣象站的設計目標是實現對作業點的實時不間斷勘查和監測，以提供準確的氣象信息支持。遠程智能氣象站需要具備高精度的監測功能，可以測量多個氣象參數，如溫度、濕度、風速、風向、降雨量等。傳感器應具備高精度和穩定性，以確保數據的準確性和可靠性。氣象站必須具備遠程通信能力，以實現與中央控制系統或數據中心之間的數據傳輸和交互。常見的通信方式包括蜂窩網絡（如4G 或5G）、衛星通信或者無線網絡等。通過遠程通信，數據可以及時傳送給相關人員，并支持遠程監控和管理。為了減少人工干預和提高操作效率，遠程智能氣象站應具備自動化操作的能力，自主采集氣象數據的能力，并能夠自動存儲、整理和傳輸數據，以降低人工處理的工作量［2］。遠程智能氣象站應能夠實時更新氣象數據，并支持實時展示和報告功能。相關人員可以通過互聯網或移動應用程序訪問氣象數據，及時了解作業點的氣象情況。同時，系統應提供報警機制，以便在出現異常或危險天氣條件時及時通知相關人員。遠程智能氣象站的設計需要考慮環境的復雜性和極端天氣情況，也要具備良好的防水、防塵和抗風能力，以適應各種惡劣環境。硬件設備應具備高可靠性和穩定性，能夠長時間運行并保持準確的測量結果。

3.2 監測與測量模塊功能介紹

遠程智能氣象站通常包含多個監測及測量模塊，用于獲取各種氣象參數。以下是一些常見的模塊及其功能介紹。溫/濕度模塊通過溫度傳感器和濕度傳感器測量環境的溫度和濕度，可以提供實時數據反饋，幫助相關人員了解作業點的舒適度、熱輻射及空氣中的濕度水平。風速/向模塊使用風速傳感器和風向傳感器來測量風的強度和方向，可以提供關于風力等級和風向變化的信息，對于評估風對作業的影響與安全性具有重要意義。降雨量模塊用于實時記錄、計量和報告降雨量，可以采用激光或其他技術進行測量，以確定降雨的強度和持續時間，為作業人員提供是否需要暫停作業或采取防護措施的依據［3］。氣壓模塊用于測量大氣壓力，以提供有關氣象系統的重要信息。通過監測氣壓變化，并在氣象系統發生變化時提供預警，使作業人員能夠及時做出相應的調整。光照度模塊用于測量環境中的光照強度，包括可見光和紫外線輻射，可以評估光線條件，特別是在需要進行視覺工作或對光敏材料有影響的情況下，提供有價值的信息。這些監測與測量模塊通過傳感器和相關技術獲取氣象參數的數據，并將其傳輸到遠程智能氣象站的數據處理單元。通過整合和分析這些數據，遠程智能氣象站可以提供實時、準確的氣象信息支持，幫助作業人員做出明智的決策，優化作業計劃，提高作業效率，并增強作業的安全性。

3.3 實時不間斷勘查和監測的實現原理

遠程智能氣象站內部搭載了各種傳感器，用于定期采集環境參數的數據。這些傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、風向傳感器、降雨量傳感器等。傳感器將收集的物理量轉換為數字信號，并通過內部處理單元進行處理和存儲。采集到數據通過內置的通信模塊（如無線電、衛星通信等）發送給中央控制系統或數據中心。通信模塊將數據進行編碼和壓縮，并使用適當的協議進行傳輸，而確保數據的安全性和準確性［4］。數據處理和分析還可以包括異常檢測和預警功能，如及時發現不利氣象條件。用戶可以通過遠程訪問技術，如互聯網、移動應用程序等，實時查看氣象站的數據和報告。遠程訪問可以提供實時更新的氣象信息，并支持用戶對數據進行分析和決策。此外，用戶還可以通過遠程控制指令對氣象站進行操作和配置，如設置采樣頻率、報警閾值等參數。通過以上原理，遠程智能氣象站能夠實現對作業點的不間斷勘查和監測。通過傳感器采集環境數據，將數據傳輸給中央控制系統或數據中心進行處理和分析，然后通過遠程訪問提供實時的氣象信息和報告，支持用戶做出準確的決策和安排，以提高配網線路帶電作業的效率和安全性。

4 提升配網線路桿塔帶電作業效率的策略

4.1 研制可視遠程智能氣象站

研制可視遠程智能氣象站是提升配網線路桿塔帶電作業效率的一項策略。氣象站應內置各種監測與測量模塊，如溫度和濕度監測模塊、風速和風向監測模塊、降雨監測模塊、大氣壓力監測模塊、光照度監測模塊等。這些模塊能夠不間斷地進行各項測量，并將數據傳輸給中央控制系統進行處理和分析。氣象站應具備遠程可視化功能，允許作業人員通過互聯網或移動應用程序遠程訪問氣象站的數據和報告，可以實時查看氣象信息。氣象站應設有預警與告警功能，當檢測到異常氣象條件時，自動發出警報通知作業人員。在風速超過安全范圍、降雨量過大、低溫結冰等情況下，氣象站可以發出警報，提醒作業人員采取相應的安全措施或暫停作業。

傳統的氣象勘查需要派遣人員和車輛前往現場進行測量，耗費時間和資源。而可視遠程智能氣象站可以實現遠程監測，減少不必要的人員和車輛，節約成本和時間。通過遠程訪問功能，作業人員可以實時獲取氣象信息，了解當前的環境狀況。這將有助于作業人員及時調整作業計劃，避免因突發氣象變化而引起的延誤或安全風險。可視遠程智能氣象站具備預警與告警功能，能夠及時發現異常氣象條件并通知作業人員。這使作業人員能夠更加關注潛在的風險，并采取適當的防護措施，提高作業的安全性［5］。

4.2 遠程實時監測作業點氣象環境

遠程實時監測作業點的氣象環境是提升配網線路桿塔帶電作業效率的重要策略。通過遠程智能氣象站進行實時監測，可以有效減少對作業點的復勘次數，避免由于氣象條件不符合施工要求而延誤作業。在作業點附近或直接在配網線路桿塔上安裝遠程智能氣象站，這個氣象站應有各種監測模塊，以全面監測作業點的氣象環境。遠程智能氣象站定期對氣象參數進行采集，并將數據轉換為數字信號。這些數據將通過內置的通信模塊（如無線電、衛星通信等）發送給中央控制系統或數據中心。中央控制系統或數據中心接收到傳輸的數據后，根據預設的算法和模型進行數據處理和分析。這些系統會解讀和分析氣象數據，生成相應的氣象信息報告。這樣，作業人員可以及時做出決策，避免因不符合施工要求的氣象條件而導致作業延誤。此外，遠程訪問和監控功能也使作業人員可以更好地計劃和調整作業進程，提高工作效率。

4.3 優化人員車輛分配

基于遠程實時監測的數據，可以根據作業點的具體情況和氣象環境，合理安排人員和車輛，以提高作業效率。通過遠程智能氣象站實時監測作業點的氣象參數，這些數據將幫助作業調度中心進行分析和決策。根據實時監測的氣象數據，中心會分析不同氣象條件對作業的影響。高溫、降雨或大風可能導致施工困難或安全隱患，而適宜的天氣則有利于作業的順利進行。根據氣象條件和作業需求，優化人員的分配計劃。在高溫天氣下，需要增加作業人員的休息時間，確保作業人員的安全和身體健康。根據實時監測的氣象數據，及時調整應急響應計劃。如果檢測到惡劣的氣象條件，如暴風雨或雷電，可以暫停或推遲作業，以確保作業人員和設備的安全［6］。

4.4 減少無效的計劃分配

減少無效計劃分配是提升配網線路桿塔帶電作業效率的關鍵策略之一。通過遠程實時監測提供的信息，可以提前了解作業點的地形、線路設備及氣象條件，確保施工條件符合要求，避免因不可控因素導致的計劃執行失敗。利用遠程實時監測技術，獲取作業點的實時圖像或視頻，并進行地形和線路設備調查。這有助于了解作業點的地貌、障礙物和線路配置，預先評估施工條件和安全風險。通過遠程智能氣象站實時監測氣象數據，預先了解和考慮氣象條件對作業的影響。如果氣象條件不符合施工要求，可以推遲計劃或采取相應的安全措施。根據地形、線路設備和氣象條件等信息，建立合理的作業標準和規范。這些標準和規范應考慮作業的安全性、效率和可行性，確保計劃分配的合理性。此外，還要考慮不可控因素的存在，制訂靈活的計劃。在計劃中留出適當的緩沖時間和資源，以應對突發情況或氣象條件變化。這有助于減少無效計劃分配，并提高對不可控因素的應對能力［7-8］。

4.5 提高作業前期勘查效率

為了提高作業前期勘查的效率，可以采取以下措施。

（1）利用現代技術，如無人機、衛星圖像、遙感技術等，對作業點進行遠程實時監測。這樣可以獲取實時的地理信息和環境數據，減少對作業點的實地勘查次數，節約時間和人力資源。（2）建立一個集中的數據庫或平臺，將各種勘查數據進行整合和共享。不同部門和團隊可以在同一平臺上查看和編輯數據，避免重復收集和整理數據，提高勘查效率。（3）引入自動化工具，如計算機輔助設計軟件、地質勘探設備等，快速收集和處理勘查數據。這些工具能夠提供精確的數據分析和處理功能，減少人工操作的出錯風險，并加快勘查過程。（4）在作業開始之前，進行充分的規劃和準備工作。制訂詳細的勘查計劃和時間表，明確任務分工和責任，確保各項準備工作有序進行，減少后續調整和返工的可能性。通過以上措施，可以降低作業前期勘查的時間和成本投入，簡化勘查流程，提高整體作業效率。這將使團隊能夠更快速地進行作業準備階段，為后續工作奠定良好基礎。

5 遠程智能氣象站在實際帶電作業中的應用前景

遠程智能氣象站在實際帶電作業中具有廣泛的應用前景。遠程智能氣象站可以提供實時的氣象數據，如溫度、濕度、風速、風向及降雨等［9］。這些信息對于帶電作業的安全至關重要。通過準確了解氣象條件，工作人員可以做出更明智的決策，避免在不適宜的天氣環境下進行危險作業。遠程智能氣象站能夠實時監測和記錄氣象數據，并將其傳輸到中央控制系統或數據中心。基于這些數據，工作人員可以更好地安排作業計劃，合理分配資源，提高作業效率。例如：在天氣惡劣的情況下，可以優先安排其他任務，以充分利用工作時間。遠程智能氣象站可以通過遠程通信技術與中央控制系統相連，實現遠程監控和管理。作業人員和管理人員可以通過互聯網或移動應用程序訪問實時氣象數據和報告，隨時了解作業點的氣象情況。這樣，作業人員可以迅速做出響應，并采取適當的措施確保作業的安全性和高效性。遠程智能氣象站不僅提供實時數據，還可以結合預測模型和算法分析氣象趨勢和風險。這有助于提前預警潛在的不良天氣事件，使操作人員能夠采取預防措施，減少事故和損失的發生。遠程智能氣象站可以自動記錄和存儲氣象數據，形成歷史記錄。這些數據可以用于分析和研究，以改進作業策略和規范。通過對長期數據的分析，可以識別氣候模式和趨勢，為未來的帶電作業計劃和決策提供更好的參考依據。

6 結語

在配網線路桿塔帶電作業中，基于遠程智能氣象站的研究可以顯著提升作業效率。通過實時監測和分析氣象條件，遠程智能氣象站能夠為作業人員提供準確的天氣信息，以便更好地安排作業計劃、資源分配和人員調度，從而降低作業等待時間和不必要的復勘次數。此外，通過遠程通信技術，工作人員和管理人員可以實時訪問氣象數據和報告，進行遠程監控和風險管理，及時采取措施應對不利氣象條件，確保作業的安全性和高效性。這項研究還有助于建立歷史數據記錄和分析體系，為未來的作業計劃和決策提供可靠的參考依據。總之，基于遠程智能氣象站的配網線路桿塔帶電作業效率提升研究具有重要意義，將為電力行業提供更安全、高效的作業方式，推動電力系統的可靠運行和持續發展。