输电线路智能巡检系统的应用研究

金 鹰

（国网湖北省电力有限公司通城供电公司，湖北 咸宁 437400）

输电线路是电力基础设施，主要负责将电能从发电厂输送到用户端，是确保可靠与持续供电的重要保障。输电线路在露天环境中，易于受到各种因素的影响出现故障，如果不能做好巡检，未能及时发现和解决，将会使供电无法正常进行，对生活与生产用电产生影响，也存在较大的安全风险。过去线路巡检以人工为主，具有耗时长与劳动强度大的问题。智能巡检是一种新型巡检方式，综合了无人机、大数据技术、可视化技术、智能技术、无线传输技术等，在输电线路巡检中合理应用，可使得巡检智能化、高效化、流程化、动态化、可视化，输电线路巡检的效率和质量会提高，这样就能及时发现线路运行隐患进行处理，强化线路运行安全与可靠性，为更好地输送电能保驾护航。

1 智能巡检系统应用必要性与优势

输电线路有两种类型，一种是电缆线路，另外一种是架空输电线路，从目前我国的输电线路情况看，以架空输电线路为主。这类线路受自然环境干扰和影响大，常常会因为树木、鸟害、雷击等出现运行故障，还会因为人类生产活动与各类建设发生故障。这种情况下输电线路运行维护与管理难度大，既要防止自然环境对线路产生破坏，又要防范人类活动对线路运行造成影响。一般情况下，电企会安排人工巡检，要求开展相关的检测与检修工作，如果巡检人员专业能力不足和责任心不强，存在巡检不到位，未能发现隐患和问题，将会引发线路故障，导致电能输送中断和诱发事故。此外，巡检人员对于输电线路问题判断具有主观性，缺乏准确性，未从根本上解决缺陷的情况下，也会使得线路输送电能出现问题。

随着我国供电需求不断增长与输电线路越来越密集，传统人工巡检方式已经不能满足要求，必须要加强新技术与新设备的应用。智能巡检系统具有自身优势，在输电线路巡检中应用，能够解决传统巡检各种问题和突破自然环境限制。智能巡检下可自动与智能检测，采用GPS 技术精准定位，确定故障点，然后实时传输相关信息，并与GIS 结合，针对数据信息展开分析处理，在快速发现问题同时，防止错检与漏检。智能巡检具有电子化、标准化、信息化的特点[1]，可自动与准确记录线路缺陷与问题，效率十分高，而且准确性强，可为故障诊断与处理提供可靠依据。智能巡检中可数据信息会自动存储，也支持查询与分析，也可自动生成报表，由此实现对巡检全过程监督，从排查检测到发现再到解决。此外，智能巡检能够实时监控与调度，具有实用性与可靠性强的优势，同时可减少对巡检人员的需求与节约巡检成本，与现代化巡检需求高度契合，故而要加强对智能巡检系统的应用研究。

2 智能巡检系统设计

2.1 依据业务需求进行设计

电企要做好输电线路智能巡检系统设计，一方面要结合《专业移动巡检需求规范》，另一方面要依据线路实际情况与业务需求，综合分析与考量基础上系统的架构。智能巡检系统需构建不同模块，共同构成一个完整系统，支持与促进输电线路实时与智能化巡检[2]。一般情况下，系统既要建立人机协同智能运检管理与控制平台，又要建立人巡智能移动终端与无人机智能操控终端，还要满足线路隐患、故障、缺陷智能分析的要求，通常要由智能分析软件负责该项工作。智能巡检系统功能要齐全，契合无人机巡检要求，并要引入视频在线监测设备，以及与智能运检中心联系起来，能够对输电线路问题和故障进行识别。

智能巡检系统要满足非功能性需求，既要确保性能稳定，又要易于操作与实用性强，数据存储可靠性高。设计中智能巡检系统性能指标需要从可用性、可靠性、响应实时性等方面考虑。易用性需要结合安装与升级、用户交互界面、使用操作、系统支持、维护等方面考量。数据存储可靠则需要防范不可逆故障，导致系统巡检相关数据丢失或错误。智能巡检系统实际应用之中，将会获取两种数据[3]，一种是结构化数据，另外一种是非结构化数据，前者包含巡检记录、问题与缺陷记录，后者则涉及塔杆图片、缺陷图片等。针对结构化数据，应当将其传入数据库中，采用数据冗余技术和可用存储技术；非结构化数据要传入文件系统进行保存，同时要采用冗余技术，通过这种办法确保数据不会丢失、破坏、恶意篡改。

2.2 系统框架确定

智能巡检系统总体架构要从多个方面分析和考虑，一般要由两个部分构成，一个是PC 端，另外一个是智能终端，不同部分需要满足对功能的需求。PC 端要提供数据服务、通信服务、地图服务，每个功能为一个模块。工作人员可通过系统查询到所需要的数据信息，并且可更好地进行数据管理。服务功能具体来说主要涉及查询巡检记录与缺陷记录，此外应当具备定位信息管理功能，以及要执行消缺任务与支持轨迹回放。PC 端平台巡检系统是由不同层级构成的，主要有支撑层、功能支撑层、数据层、应用层、UI 层[4]。支撑层包含硬件、软件、网络，这里要注意软件应为第三方提供的；功能支撑层以功能支撑系统为主，依靠的是本地数据库管理工具；数据层除了中心数据库，还包含空间数据库与平面数据文件；应用层有巡检管理、数据管理、统计分析、缺陷管理等；UI 层为巡检系统PC 端平台。

导航终端软件体系结构设计包含智能终端平台、应用API 层、智能终端硬件平台、安卓操作系统、数据库等。智能终端确定十分重要，必须要与PC 平台具有匹配性，有助于巡检现场数据采集。巡检系统架构要设置应用软件，既包含导航定位和数据管理，又涉及缺陷采集和消除管理以及地图信息管理。智能巡检系统不同模块要实现功能，依赖于数据支持，所以数据库设计尤为关键，需要采用开源软件，比如SQLite。

3 智能巡检系统实际应用

3.1 基本流程与方式

输电线路智能巡检要先进行基准定位，在第一次巡视线路以及巡视新线路过程中，采集相关的数据信息，包含设备位置信息与属性信息，然后进行利用。一般情况下设备位置信息要生成工作地图，为后期巡检提供指导，属性信息则要用于巡视设备管理。完成这项工作以后，针对输电线路展开日常巡检，先要借助GPS 接收器掌握位置信息，紧接着要将其与原始定位信息对比，同时要将所发现的缺陷记录，传入PDA 中，这样就能更好地处理，主要依靠的是桌面巡检系统。日常巡检基本流程为登录桌面巡检系统，制定巡检任务，登录移动巡检系统，将巡检任务下载到PDA 中[5]。日常巡检任务生成以后，需要制定巡检计划，在实际巡检前可优化和调整。巡检任务正式下传以后，工作人员要到达现场，并要手持PDA，在移动巡检系统中掌握巡检相关的情况，依照规定进行巡视与检测。这里要注意，巡检任务执行之中，一定要对任务进行判断，确定属于日常巡检还是基准定位。

一般情况下有多个巡检点，日常巡检要抵达每个巡检点，通过GPS 定位，同时要结合PDA，由此确定位置坐标，调取数据库中信息，将获取的坐标与原始坐标比较，通过这种办法确定巡检对象和及时到位。实际巡检中要对所有的设备检测真实与全面地记录相关情况。对于发现的缺陷，在系统中选择标准缺陷库，智能记录相关的信息。巡检任务完成以后，工作人员要借助PDA 将所有的信息上传，通常要传到桌面巡检系统，然后分析处理，自动生成报表。

3.2 巡视功能的应用

输电线路需要进行日常巡视，但是分为不同种类，有特殊巡视，也有状态巡视、例行性巡视、故障巡视。智能巡检系统应用下采取人工巡视与无人机巡视结合的方式。实际巡视要做好线路区段的定义，也要确定好周期，具体需要依据巡视类型和方式确定，然后由负责该项工作班组进行巡视。此过程中要应用终端导航功能，借助GPS 定位获取位置信息，然后自动连接高德地图，为工作人员进行导航，协助快速达到线路位置。工作人员达到现场方式可进行选择，不同方式均可进行导航。巡检人员距离杆塔比较近时，切换模式，了解地形图，这样可更好地找到能够快速到达杆塔所在处的线路。工作人员到达现场以后，应当登录系统，点击到位登记，自动记录所在位置，并选择巡视的方式。智能巡视系统管理人员可查询到相关信息，距离规定的位置20 米以内，则视为合格，否则系统自动显示为红色。

工作人员在实际巡视中要打开终端APP，自动记录巡视的轨迹，方便后台查询，能够更好地进行巡视管控。输电线路巡视要确定好周期，在当前周期快要到达的时候，需要在系统中进行查询，明确周期所包含的线路有没有全部巡视完成。期间假如存在未完成巡视任务的情况，管理人员要反馈和提醒，并要将巡视周期完成情况在线记录与考核，最终纳入绩效管理中，与工资与福利待遇挂钩，以此增强工作人员巡检积极主动性。智能巡检系统应用可实现对工作人员巡视监督，防止未依照要求进行巡视，为了应付虚报数据状况出现。

3.3 检测功能的应用

输电线路巡检之中，检测是最为重要的，能够从中发现潜在的缺陷，提前进行检修和处理，降低线路运行故障出现率，还可使线路保持高效运行状态。输电线路检测要红外测温，还要对绝缘子盐灰密与零值测试，同时要对接地电阻测量。智能巡检下线路检测可进行在线检测，实时检测与测量，由此掌握线路的实际情况，及时发现问题进行处理。线路检测要针对杆子倾斜度展开，通过观测明确具体状况，防止存在问题导致事故出现。各类检测项目要确定好周期，严格执行相关要求，同时要记录数据信息。

移动巡检检测功能应用之下，接地检测更为方便，可实现对所有杆塔接地数据的采集，从中排查出存在问题和不合格的，增强线路运行安全性，也可为防雷工作开展提供依据。红外测温技术支持下采集大量成像数据，从中发现缺陷，针对发热设备安排检查与修理，达到消缺目的，可最大程度地防止输电线路运行事故。当前智能巡检系统检测模块植入了芯片，可对线路运行远程监测与采集数据，并传回系统中心，在保存的同时进行分析，掌握导线振动、杆塔倾斜的状况，有针对性地及时处理，有助于检测效率与成效提升。

3.4 缺陷模块应用

智能巡检系统之中，缺陷模块功能极为重要，对于移动与智能巡检影响很大。输电线路巡检主要是为了发现缺陷，从根本上进行消除。传统模式下巡检缺陷发现，主要依靠的是安排工作人员发现缺陷，然后用纸质单子记录，具有一定的风险，比如记录不准确和不规范，或者是纸质缺陷单丢失等情况，将会产生严重后果。智能巡检系统应用以后，巡检发现缺陷可自动与智能化记录，可直接将相关的照片与信息传入录入端APP 中，全面、准确、规范地记录各种缺陷，防止出现问题。

管理人员可在后台对缺陷数据进行分类和统计，并根据需求分析处理，为线路检修与决策提供可靠依据。缺陷模块构建和应用可实现对线路缺陷全过程追溯，也能更好地进行管理与控制，在分析与研究下明确缺陷实际状况与性质，以及确定好等级，结合具体情况部署好消缺事宜，监督消缺进度与提醒。

3.5 无人机巡检

输电线路采用无人机巡检具有效率高、成本低、受限制少、灵活性强的优势。无人机巡检要安装红外探测设备，还要利用可见光，使其结合巡检任务飞行，在此期间自主进行轨迹记录与数据信息采集。无人机巡检获取数据，采用缺陷分析软件和可见光点云处理，将掌握输电线路运行实际状况，发现缺陷和消除缺陷。

无人机巡检要确定好使用的无人机型，经常使用的有无人直升机、固定翼无人机等，各自具有优缺点，所以要结合巡检实际需求选择。利用无人机巡检可针对线路树障和通道，也可针对杆塔进行巡检，巡检会更加智能化与精细化。

4 结语

综上所述，输电线路稳定与高效运行极为重要，是确保供电正常进行与减少不必要能耗、促进供电经济与社会效益提升的关键保障。智能巡检系统架要以提高巡检效率与质量，第一时间发现缺陷和隐患，自动记录和分析，为输电线路问题及时解决，确保运行始终保持安全与稳定状态为目的。系统既要自动收集、记录、存储巡检数据，促进巡检无纸化记录，又要支持查询与智能分析处理，以及增强巡检结果准确性，最大程度地避免错检和漏检。