輸電線路智能巡檢系統(tǒng)的研發(fā)

張博 史麗君 邢闖

摘要：隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，對(duì)于電力能源需求量在不斷增加，特高壓電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模在逐漸擴(kuò)大，與此同時(shí)，輸電網(wǎng)絡(luò)變得越來越復(fù)雜，這在一定程度上促使人工地面故障巡查難度系數(shù)大大提升。采用地上人工巡檢方式常常會(huì)由于遮擋、距離等因素干擾，難以有效確定絕緣子和相關(guān)的電氣設(shè)備是否處于良好的工作狀態(tài)。如果在一些特殊的氣象環(huán)境中，通常難以正常實(shí)施人工登塔巡檢，另外，通常在一些人員活動(dòng)密集區(qū)域輸電線路常常會(huì)受到外力破壞，采用人工巡檢方式根本無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸電線路故障問題，而且不能及時(shí)制止輸電線路外力破壞問題。由此可見，輸電線路智能巡檢機(jī)器人代替人工巡檢方式的應(yīng)用有著重要的意義。

關(guān)鍵詞：輸電線路;智能巡檢系統(tǒng);研發(fā)

1 系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 系統(tǒng)硬件

（1）數(shù)據(jù)服務(wù)器、客戶端計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)運(yùn)行依托于支持 Window XP及以上操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器以及客戶端計(jì)算機(jī)。（2）掌上電腦（PDA）。設(shè)備不但方便攜帶、易于操作，通過 PDA進(jìn)行具體操作，確保流程自動(dòng)化，而且符合辦公無紙化的標(biāo)準(zhǔn)，滿足野外作業(yè)需求。系統(tǒng)用戶可基于輸電線巡檢的具體需求，配置PDA。

1.2 系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)功能模塊依次包括及時(shí)動(dòng)態(tài)、檔案管理、缺陷管理、作業(yè)管理、互動(dòng)平臺(tái)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、后臺(tái)管理、系統(tǒng)維護(hù)[1]。

（1）及時(shí)動(dòng)態(tài)。對(duì)一定時(shí)間段內(nèi)巡檢作業(yè)有關(guān)情況和工作計(jì)劃安排做出準(zhǔn)確顯示。（2）檔案管理。對(duì)同運(yùn)行維護(hù)有關(guān)的關(guān)鍵資料及時(shí)上傳、備份存儲(chǔ)與查詢。（3）缺陷管理。（4）作業(yè)管理。關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，具體的作業(yè)指導(dǎo)書范本由公司組織統(tǒng)一發(fā)布，達(dá)到權(quán)限級(jí)別用戶能夠自行進(jìn)行調(diào)整修改;全部系統(tǒng)用戶能夠獲取所需范本，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行有效編輯;編輯完成的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)指導(dǎo)書，通過主管部門完成嚴(yán)格仔細(xì)審批，方可執(zhí)行實(shí)施。（5）互動(dòng)平臺(tái)?；?dòng)平臺(tái)同網(wǎng)絡(luò)論壇具有相似性，屬于系統(tǒng)用戶發(fā)布信息、尋求幫助的綜合性平臺(tái)。（6）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、后臺(tái)管理、系統(tǒng)維護(hù)模塊。此部分模塊應(yīng)用范圍以維護(hù)為主，涵蓋模塊更新、系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等維護(hù)，便于使用期間完成系統(tǒng)更新、升級(jí)與拓展。

2 系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)集成GPS、PDA與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，無需借助于信息識(shí)別載體，僅需便攜式移動(dòng)設(shè)備和PDA，位于無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域，用戶能夠及時(shí)對(duì)線路巡視缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確詳細(xì)記錄，使缺陷管理以及人員考勤等工作可以更加科學(xué)化、信息化與規(guī)范化。

數(shù)據(jù)服務(wù)器通過對(duì)客戶端電腦中存在的各類記錄進(jìn)行有效收集，對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、整理、分析以及輸出等，對(duì)缺陷發(fā)現(xiàn)和缺陷處理的全過程采取嚴(yán)格有效的監(jiān)管以及閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn) PDCA循環(huán)[2]。

PDA利用串口，可同裝載 PDA同步程序的客戶端計(jì)算機(jī)直接連接，可對(duì)作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行快速下載，同樣可對(duì)租用現(xiàn)場(chǎng)記錄數(shù)據(jù)及時(shí)完成上傳。

網(wǎng)絡(luò)化多級(jí)機(jī)構(gòu)縱向巡檢工作模式，便于上級(jí)部門及時(shí)對(duì)下屬機(jī)構(gòu)巡檢信息數(shù)據(jù)的有效查詢，并進(jìn)行科學(xué)分析與精確統(tǒng)計(jì)。

3 系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)

3.1 運(yùn)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)

系統(tǒng)研發(fā)期間，對(duì)系統(tǒng)功能、技術(shù)與生命代謝周期予以全面考慮，使系統(tǒng)同計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展保持同步。因此，系統(tǒng)研發(fā)運(yùn)用了先進(jìn)科學(xué)技術(shù)。

3.2 運(yùn)用 B/S架構(gòu)

系統(tǒng)運(yùn)用 B/S架構(gòu)，B/S架構(gòu)所具備的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)較多，特別是軟件系統(tǒng)更新、升級(jí)與擴(kuò)展不斷加快的趨勢(shì)下，B/S架構(gòu)產(chǎn)品更具便利性。不論用戶規(guī)模或是分級(jí)機(jī)構(gòu)的多少，其均可以保證維護(hù)升級(jí)工作量不會(huì)出現(xiàn)大量增加的情況，全部操作僅需基于服務(wù)器，若為異地僅需保持服務(wù)器接入網(wǎng)絡(luò)，便可完成維護(hù)升級(jí)工作。所以，系統(tǒng)運(yùn)用基于 WEB的企業(yè)計(jì)算機(jī)客戶端，整體系統(tǒng)運(yùn)行依托于支持 Window XP及以上的操作系統(tǒng)，操作方便具有較高的靈活性。

3.3 軟件運(yùn)用 ASP、NET（C#）技術(shù)

整體軟件系統(tǒng)運(yùn)用 ASP、NET（C#）技術(shù)，運(yùn)用 3層機(jī)構(gòu)，并支持 SQLServer或是 Oracle數(shù)據(jù)庫開發(fā)，開放數(shù)據(jù)庫也保證用戶能夠基于具體工作需求完成個(gè)性化設(shè)置。

3.4 使用特點(diǎn)

實(shí)際使用期間，系統(tǒng)界面簡(jiǎn)潔且操作簡(jiǎn)單，對(duì)計(jì)算機(jī)水平要求并非十分嚴(yán)格，整體而言，系統(tǒng)使用方面具備如下特點(diǎn)。

（1）用戶能夠基于具體工作需求，對(duì)文件菜單具體名稱做出個(gè)性化設(shè)定，并對(duì)關(guān)鍵文件資料進(jìn)行分類上傳和存儲(chǔ)，用戶可以通過系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)查詢和調(diào)用，顯著提升工作效率。（2）缺陷發(fā)現(xiàn)與上傳可以更為方便快捷，后勤管理和現(xiàn)場(chǎng)巡檢能夠做到無縫銜接，使生產(chǎn)管理水平得以有效提升。（3）缺陷規(guī)范性描述以及準(zhǔn)確記錄，確?，F(xiàn)場(chǎng)巡檢管理以及缺陷處理可以更加規(guī)范化與信息化。（4）缺陷描述以開放式描述為主，各個(gè)班組可以根據(jù)線路缺陷的具體情況，對(duì)缺陷內(nèi)容采取定量描述，做到真實(shí)客觀、完整詳細(xì)。（5）后勤技術(shù)人員能夠基于缺陷的實(shí)際情況，明確相應(yīng)的處理方式，實(shí)現(xiàn)線路缺陷發(fā)現(xiàn)與處理、閉環(huán)的全過程控制。（6）針對(duì)巡檢工作，作業(yè)指導(dǎo)書編制以及實(shí)施執(zhí)行，均可在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行，有利于對(duì)巡檢期間的危急或是重大缺陷進(jìn)行快速有效處理。（7）計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息數(shù)據(jù)等資料的存儲(chǔ)、匯總以及查詢等工作，使輸電線路運(yùn)行管理工作可以更加清晰直觀。

4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

4.1 跨越越障橋

巡檢機(jī)器人在實(shí)際工作過程中無障礙行走則是昀為基礎(chǔ)的要求，是保證巡檢工作有效開展和進(jìn)行的關(guān)鍵，在該項(xiàng)機(jī)器人應(yīng)用的主要是嵌入式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。在該機(jī)器人進(jìn)行巡檢工作過程中遇到越障橋時(shí)，那么在這臺(tái)機(jī)器人中所搭載的紅外傳感器就會(huì)發(fā)揮作用，能夠準(zhǔn)確識(shí)別到越障橋信息，然后再將其反饋到控制系統(tǒng)，然后發(fā)出相應(yīng)指令促使越障裝置夾緊越障橋，然后在充分結(jié)合該機(jī)器人所處于的位置以及橋型結(jié)構(gòu)信息，通過相關(guān)的計(jì)算和分析對(duì)越障裝置夾緊程度進(jìn)行有效控制，通過這種方式能夠達(dá)到精準(zhǔn)上橋的效果;在橋上運(yùn)行環(huán)節(jié)，通常會(huì)結(jié)合機(jī)器人所受到風(fēng)的影響計(jì)算以及橋的結(jié)構(gòu)信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)越障裝置夾緊程度進(jìn)行有效的控制;運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)通常會(huì)對(duì)機(jī)器人運(yùn)行的平穩(wěn)性進(jìn)行有效的控制，這主要是為了確保機(jī)器人可以安全越障重回地線。機(jī)器人在實(shí)際運(yùn)行的過程中常常會(huì)遇到防震錘、桿塔等障礙物，然而通過對(duì)越障系統(tǒng)的有效應(yīng)用，都可以輕松地跨越障礙物，控制機(jī)器人高效完成相應(yīng)的爬坡、下坡環(huán)節(jié)?；趯?duì)控制算法的科學(xué)使用，大大提高了機(jī)器人過橋的流暢度。

4.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

該機(jī)器人功能性的實(shí)現(xiàn)主要是基于對(duì)相關(guān)系統(tǒng)硬件的有效使用，在機(jī)器人中所使用的系統(tǒng)硬件設(shè)施相對(duì)較多，主要應(yīng)用的是雙系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且不同系統(tǒng)所發(fā)揮的作用也存在較大差異。在stm32芯片上主要應(yīng)用的是ucos系統(tǒng)，其作用主要是實(shí)現(xiàn)云臺(tái)控制、運(yùn)動(dòng)控制以及傳感器數(shù)據(jù)采集等;其次，在 arm芯片上主要應(yīng)用的是 Linux系統(tǒng)，其功能主要是信息采集、信息傳輸、遠(yuǎn)程控制功能，這主要是基于與無線路由器通信技術(shù)的融合應(yīng)用。

5結(jié)束語

綜上所述，輸電線路智能巡檢系統(tǒng)研發(fā)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，符合電網(wǎng)發(fā)展的全新形式和標(biāo)準(zhǔn)需求，符合輸電線路巡檢的工作需求，使輸電線路檢修維護(hù)水平得到有效提高。系統(tǒng)的應(yīng)用也對(duì)輸電線線路管理水平的提升、管理成本的節(jié)約有著十分重要的影響和意義。

參考文獻(xiàn)

[1]賴奎，姚軍艷，馬承志，等.輸電線路智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[J].廣東電力，2016，29（7）：105-110.

[2]江全才，魏飛翔.一種輸電線路智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].三峽大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（3）：95-98.