电力运行人员单兵巡检装备的研发与应用

程 永 ，曹忠倩 ，孙 炎

1.江苏省电力公司徐州供电公司，江苏徐州 221000

2.南京瑞宾科技发展有限公司，江苏南京 210000

0 引言

随着科学技术的进步，电子计算机技术、人工智能技术、无线通信技术等突飞猛进，在人们生产生活的方方面面发挥着不可替代的作用，但在电力巡检装备方面，综合应用较少，如何将上述技术“物化”到巡检装备上，研制出一套集成化、智能化的单兵巡检装备成为本文论述的重点。

1 当前巡视工作的现状

为了统计出当前巡视一个变电站的平均用时，对某110kV变电运维班进行了为期3个月的调研。该运维班共管辖110kV及以下变电站10座，变电站的距离分布具有远、中、近的代表性。该运维班在5、6、7三个月里巡视一个变电站的平均用时为216min，共巡视变电站150次，巡视共出动260人次，平均每次巡视需要1.7个人。

综上所述，当前变电站的巡视工作存在耗时多、人力成本高等问题。通过研究发现，巡检装备种类繁多、携带使用不便、缺乏有效的远传现场实时视频的装备和巡检装备智能化水平较低等问题是造成上述问题的重要原因。

2 单兵巡检装备的总体设计

单兵巡检装备由智能巡检头盔、智能信息装备服、后台管理中心三个部分组成。其中：智能巡检头盔由照明工具、微型无线摄像头、无线通讯耳麦、高压范围报警装置四个部分构成；智能信息装备服由无线双向语音视频电台、巡检装备电源、红外测温装置、PDA巡检仪四个部分构成；后台管理中心是一套软件系统，它可以实现远程会诊、现场数据自动录入、数据查询、统计、分析，以及报表管理等功能。

3 单兵巡检装备的实现

3.1 智能巡检头盔的整合

3.1.1 照明工具

结合巡视工作需要，头盔的照明工具，通过对比普通照明灯和LED强光灯的特点，发现5W的LED强光头灯实际照明效果相当于80W～100W的白炽灯，亮度相当于白炽灯的15倍[3]。最终选择型号为SL-13883、功率为5W的LED强光头灯作为头盔照明工具。

3.1.2 微型无线摄像头

对于摄像头，我们的设计要求是：1）无线传输；2）体积小巧，安装方便；3）像素达到2000万以上；4）适应于各种天气条件；5）高速移动下画面不失真。

3.1.3 无线通讯耳麦

无线通信耳麦应能使现场巡视人员与后台管理人员实时互动，清晰传输语音信息，保证在变电站范围内高速移动情况下，语音传输清晰不失真，安装方便，不妨碍巡视人员的工作，具体技术参数应满足：耳机频响：20Hz～20000Hz；麦克风频响：100Hz～10000Hz；无线协议：2.7GHz；耳机灵敏度：105dBV/uBar，麦克风灵敏度：78dBV/PA +/-2dB，电源供给：耳机内置长效锂离子电池。

3.1.4 高压范围报警装置

设计的报警装置具有以下特点：1）警示明显，结构紧凑，易于安装，使用方便；2）带有自检功能；3）电压越高或距离越近则报警声越急促；4）耗电低，使用寿命长；5）报警距离可调。

3.2 智能信息装备服的制作

从节约成本和安全性的角度出发，我们利用现有的工作服进行改造升级。将PDA巡检仪、红外测温仪、录音笔、巡检电源、无线电台发射装置安装在工作服相应的位置，设计灵活，拆卸方便。

3.2.1 PDA巡检仪

本文设计的巡检仪软件系统基于全新的B/S结构，该系统充分结合了激光条码扫描（RFID射频感应）和掌上电脑技术（PDA），可以实现掌上电脑在客户端移动采集数据信息，同步查看作业指导书，规范巡视作业现场，记录巡视和设备运行数据等功能，确保了数据的实时、准确，为安全生产管理提供第一手数据，能够完全满足现场需要。

3.2.2 红外测温仪

本文采用的红外测温仪是DL423LEA型手持红外测温仪，该型红外测温仪体积小巧，便于携带和使用，其测量的温度范围为-20℃～600℃、光谱响应为1.0um、分辨率1℃、距离系数为150∶1、响应时间小于1s，各项性能参数均能满足工作需要。

3.3 后台管理中心的开发

3.3.1 无线通信网络及电台

本文设计的无线移动图像传输电台包括发射机和接收机两部分，视频发射机采用移动通信的核心技术COFDM，集发射天线、功率放大、数字调制、音视频数字压缩于一体，可在高速移动中和城市建筑物遮挡情况下传输实时稳定的高清度音视频。无线电台的接收装置安装在变电站控制室，并与管理机相连，现场语音、视频数据从装备服上的发射装置发至控制室，通过视频采集卡转入管理机。

3.3.2 巡检装备电源

巡检装备电源是整套装备的重点，装备采用的电源为高能锂电池。高能锂电池放电功率高，成本低（约18万元/t～30万元/t），可快速充电且循环寿命长（3000次以上），在高温高热环境下稳定性高（300℃高温以上才有安全隐患），具有很好的安全性能。

3.3.3 数据库及后台软件开发

目前广泛应用的商用数据库主要有DB2数据库、SQL SERVER数据库和ORACLE数据库三种。其中ORACLE数据库能在所有主流平台上运行，它的平行服务器可以提供高可用性和高伸缩性，能够进行多层次网络计算，支持多种工业标准，人机交互方面提供GUI和命令行两种方式，在兼容性方面完全向下兼容，因此本文采用ORACLE数据库，并采用JAVA语言进行应用程序的开发。

4 单兵巡检装备的应用效果

4.1 巡视时间大幅减少

使用单兵巡检装备后，巡视时工具仪器的使用也方便快捷，巡视过程更加流畅，各种工具仪器的配合也得心应手，巡视采集的数据图像等信息实时传回后台，数据分析有专门软件，节省了大量时间，从统计中我们计算出使用后平均巡视时间为102min，比使用前的216min，节约了114min。

4.2 巡视人次显著降低

使用单兵巡检装备后，统计发现全部巡视均实现单人巡视，在统计的一个月内，巡视中共发现4次异常情况，均被现场的单个巡视人员正确处理，缩短异常处理的时间，降低人了力成本。

5 结论

本文研制出一套集成化、智能化的单兵巡检装备。通过使用单兵巡检装备，巡视时间、巡视人次得到显著减少，大大降低了巡视人员的劳动强度和作业风险，提高了巡检装备的智能化水平，从而保证巡视效率和质量，能够满足当前电网发展对运维人员的要求。

[1]李德毅.网络时代人工智能研究与发展[J].智能系统学报，2009(1).

[2]金红核，倪振华，陈志红.变电设备巡检管理系统的应用[J].华东电力，2003(7).