基于智能大數(shù)據(jù)的野外電網(wǎng)無(wú)人機(jī)巡視系統(tǒng)

（廣東電網(wǎng)潮州潮安供電局，廣東汕頭市，515011）陳 哲

本文主要運(yùn)用PHM的思想，指利用無(wú)人機(jī)來(lái)對(duì)于野外的電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行管理，也就是實(shí)現(xiàn)設(shè)備基于狀態(tài)的維修以及自主式的保障，利用新方案以及新技術(shù)完成對(duì)于野外電網(wǎng)的巡視。在所有的技術(shù)當(dāng)中，故障預(yù)測(cè)是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，故障預(yù)測(cè)指的就是預(yù)先診斷部件或者是系統(tǒng)其具體的功能狀態(tài)，確定部件在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程當(dāng)中的情況，其中一個(gè)比較重要的功能是健康管理，需要對(duì)于診斷以及預(yù)測(cè)的信息進(jìn)行分析并給出建議，這是一種對(duì)于是否需要進(jìn)行維修活動(dòng)的決策。

1 野外電網(wǎng)無(wú)人機(jī)巡視系統(tǒng)的技術(shù)支撐

就目前來(lái)看，在世界上大部分的裝備維修都是以定期檢查或者是事后維修為主要的方法，使用這樣的方法不僅會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力，同時(shí)整體的效率非常低下，而PHM預(yù)測(cè)與健康管理技術(shù)能夠綜合使用現(xiàn)代化信息技術(shù)以及人工智能技術(shù)的最新研究成果，這屬于一種全新的健康管理狀態(tài)的解決方案。PHM系統(tǒng)在將來(lái)很長(zhǎng)的一段時(shí)間當(dāng)中都充當(dāng)著輔助維護(hù)的重要角色，而且具有著故障診斷以及預(yù)測(cè)包括健康管理的功能。

而PHM本身屬于一種設(shè)備的維護(hù)技術(shù)，智能化與大數(shù)據(jù)技術(shù)使PHM擁有了更加關(guān)鍵性的改變。首先是傳統(tǒng)的基于傳感器的診斷，在經(jīng)歷過(guò)現(xiàn)代化的技術(shù)的應(yīng)用之后，轉(zhuǎn)變成了一個(gè)基于智能系統(tǒng)的預(yù)測(cè)，其次是基于事件驅(qū)動(dòng)的維修也轉(zhuǎn)變?yōu)榛跔顟B(tài)的維修。

主要的工作原理在于裝配了高清數(shù)碼相機(jī)以及GPS定位系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)，可以沿著電網(wǎng)來(lái)進(jìn)行定位自主巡航，并且實(shí)時(shí)將自己所拍攝到的影像進(jìn)行回傳，監(jiān)控人員則能夠在電腦上就對(duì)其進(jìn)行同步操控。利用傳統(tǒng)的人工電力巡線的方式，條件艱苦，效率低下，一線的電力巡查工作經(jīng)常會(huì)遇到一些危險(xiǎn)情況，而無(wú)人機(jī)則能夠有效地實(shí)現(xiàn)電子化以及信息化，包括智能化的巡檢，提升了巡檢工作的效率，夠更好的提升應(yīng)急搶險(xiǎn)的水平。在山洪爆發(fā)或者是地震災(zāi)害等緊急的條件下，無(wú)人機(jī)也能夠?qū)τ诰€路的潛在危險(xiǎn)進(jìn)行緊急的排查，絲毫不會(huì)受到路面狀況所產(chǎn)生的影響，也避免了工作人員的攀爬桿塔之苦，又能夠勘測(cè)到人眼所看不到的視覺(jué)死角位置。其后將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳至PHM系統(tǒng)分析，通過(guò)PHM技術(shù)能夠主動(dòng)感知到該設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中具體處在什么狀態(tài)條件下以及是否正常，然后再采取更加具有對(duì)應(yīng)性的行動(dòng)，這是PHM技術(shù)跟以往的維修工作不一樣的地方，它所實(shí)現(xiàn)的價(jià)值會(huì)更高，同時(shí)也能夠提供關(guān)于系統(tǒng)失效的高級(jí)警告，屬于一種綜合預(yù)測(cè)的結(jié)果。

另外，自主式保障技術(shù)在進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中，在前端的檢測(cè)無(wú)人機(jī)是帶有各種傳感器的，在應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中需要涉及到各種物聯(lián)網(wǎng)方面的技術(shù)，后端需要設(shè)置技術(shù)采集分析設(shè)備，將所分析到的結(jié)果連接到各種后勤保障庫(kù)當(dāng)中進(jìn)行調(diào)度?？傊@種技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，能夠?qū)⒍鄠€(gè)傳感器的數(shù)值以及人為監(jiān)測(cè)所得到的數(shù)值進(jìn)行匯總分析，更加方便于我們以更高的效率來(lái)做出關(guān)于整個(gè)設(shè)備的故障預(yù)測(cè)，包括健康管理方面的決策。

2 野外電網(wǎng)的無(wú)人機(jī)巡視系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 健康度建模

在針對(duì)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)方面的建模處理的時(shí)候，需要把所有得到的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)都進(jìn)行降維整合，使其變成一個(gè)健康度曲線，展現(xiàn)為一種一維數(shù)據(jù)。針對(duì)某一個(gè)維度的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析，讓整體的評(píng)估變得更加的簡(jiǎn)單，即便是新手維修員也能夠及時(shí)的對(duì)其進(jìn)行理解，容易入手。

2.2 多級(jí)預(yù)警

在對(duì)于預(yù)警等級(jí)進(jìn)行設(shè)置的過(guò)程當(dāng)中，可以將其設(shè)置為三級(jí)，分別是中度預(yù)警以及重度預(yù)警和故障預(yù)警等，以健康度作為研究的基礎(chǔ)，這三種預(yù)警以?xún)煞N規(guī)則來(lái)對(duì)其進(jìn)行定義，分別是次數(shù)以及間隔的時(shí)間，以此來(lái)更好的檢測(cè)持續(xù)異常報(bào)警，包括周期性瞬間預(yù)警。

2.3 異常定位

每一次預(yù)警都會(huì)伴隨著預(yù)警的起始時(shí)間以及周期，那么自動(dòng)化報(bào)警、分析以及可視化的工具就會(huì)變得尤為重要的，該工具需要分析預(yù)警期當(dāng)中的表值曲線，同時(shí)健康度模型也要能夠?qū)τ诋惓２课贿M(jìn)行更加清晰的定位。通過(guò)對(duì)于整機(jī)進(jìn)行健康管理，監(jiān)測(cè)設(shè)備的具體健康狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，對(duì)于設(shè)備的故障給出預(yù)警能夠更好的縮短維修的時(shí)間。

3 系統(tǒng)研究的最終成果

3.1 利用PHM智能節(jié)約整體的維修費(fèi)用

在本次研究的過(guò)程當(dāng)中，所使用的系統(tǒng)可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)設(shè)備在進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程當(dāng)中存在著的異常狀態(tài)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)從傳統(tǒng)的基于自動(dòng)化設(shè)備的單個(gè)表示的監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)為基于智能系統(tǒng)的整體監(jiān)測(cè)，為備機(jī)、熱機(jī)的切換爭(zhēng)取更多的時(shí)間，減少中間存在著的信號(hào)中斷的時(shí)間，同時(shí)也能夠?yàn)榻y(tǒng)籌機(jī)器之間的代播提供更加良好的信息支撐，降低潛在的設(shè)備監(jiān)控費(fèi)用。

3.2 提供實(shí)時(shí)情況反饋維護(hù)能力

提供實(shí)時(shí)的設(shè)備維護(hù)情況，能夠幫助工作人員根據(jù)具體情況判斷接下來(lái)應(yīng)該做些什么，因?yàn)樵谶M(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)所使用的是數(shù)據(jù)化手段，所以是可以為將來(lái)設(shè)計(jì)新的設(shè)備以及同型號(hào)設(shè)備需要加強(qiáng)元器件各方面提供非常多的歷史數(shù)據(jù)的，提升整體設(shè)備的使用周期，降低設(shè)備的使用成本，減少設(shè)備故障的出現(xiàn)，這也是整個(gè)PHM技術(shù)在應(yīng)用時(shí)的主要價(jià)值。

3.3 通過(guò)檢測(cè)進(jìn)行早期預(yù)警

該系統(tǒng)在進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中可以有效的監(jiān)測(cè)設(shè)備的性能下降或者是和期望的運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)了偏離的問(wèn)題，并且預(yù)測(cè)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中的未來(lái)可靠性，對(duì)于那些突變性的故障進(jìn)行告警，同時(shí)對(duì)于漸變性的故障也能夠?qū)ζ溥M(jìn)行早期的預(yù)警，使工作人員可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中存在著的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在電網(wǎng)巡視工作當(dāng)中，無(wú)人機(jī)技術(shù)能明顯提升整體的巡視效率，大大降低巡視成本。利用PHM智能以及大數(shù)據(jù)方式的無(wú)人機(jī)巡視，具有高效率，高準(zhǔn)確性，所反饋的數(shù)據(jù)也非常的真實(shí)，并且也能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)輸電線路在運(yùn)行時(shí)的安全隱患，及時(shí)且準(zhǔn)確的對(duì)于設(shè)備的情況進(jìn)行早期預(yù)警，完成健康管理，尤其是在野外電網(wǎng)的巡視工作當(dāng)中，面對(duì)惡劣的作業(yè)條件無(wú)人機(jī)技術(shù)可以對(duì)那些特殊的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的處理，這對(duì)于線路在運(yùn)行時(shí)的安全性起到了非常重要的影響。