程 永 ，曹忠倩 ，孫 炎

1.江蘇省電力公司徐州供電公司，江蘇徐州 221000

2.南京瑞賓科技發(fā)展有限公司，江蘇南京 210000

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)等突飛猛進(jìn)，在人們生產(chǎn)生活的方方面面發(fā)揮著不可替代的作用，但在電力巡檢裝備方面，綜合應(yīng)用較少，如何將上述技術(shù)“物化”到巡檢裝備上，研制出一套集成化、智能化的單兵巡檢裝備成為本文論述的重點(diǎn)。

1 當(dāng)前巡視工作的現(xiàn)狀

為了統(tǒng)計(jì)出當(dāng)前巡視一個(gè)變電站的平均用時(shí)，對(duì)某110kV變電運(yùn)維班進(jìn)行了為期3個(gè)月的調(diào)研。該運(yùn)維班共管轄110kV及以下變電站10座，變電站的距離分布具有遠(yuǎn)、中、近的代表性。該運(yùn)維班在5、6、7三個(gè)月里巡視一個(gè)變電站的平均用時(shí)為216min，共巡視變電站150次，巡視共出動(dòng)260人次，平均每次巡視需要1.7個(gè)人。

綜上所述，當(dāng)前變電站的巡視工作存在耗時(shí)多、人力成本高等問題。通過研究發(fā)現(xiàn)，巡檢裝備種類繁多、攜帶使用不便、缺乏有效的遠(yuǎn)傳現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻的裝備和巡檢裝備智能化水平較低等問題是造成上述問題的重要原因。

2 單兵巡檢裝備的總體設(shè)計(jì)

單兵巡檢裝備由智能巡檢頭盔、智能信息裝備服、后臺(tái)管理中心三個(gè)部分組成。其中：智能巡檢頭盔由照明工具、微型無(wú)線攝像頭、無(wú)線通訊耳麥、高壓范圍報(bào)警裝置四個(gè)部分構(gòu)成；智能信息裝備服由無(wú)線雙向語(yǔ)音視頻電臺(tái)、巡檢裝備電源、紅外測(cè)溫裝置、PDA巡檢儀四個(gè)部分構(gòu)成；后臺(tái)管理中心是一套軟件系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)診、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)自動(dòng)錄入、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)、分析，以及報(bào)表管理等功能。

3 單兵巡檢裝備的實(shí)現(xiàn)

3.1 智能巡檢頭盔的整合

3.1.1 照明工具

結(jié)合巡視工作需要，頭盔的照明工具，通過對(duì)比普通照明燈和LED強(qiáng)光燈的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)5W的LED強(qiáng)光頭燈實(shí)際照明效果相當(dāng)于80W～100W的白熾燈，亮度相當(dāng)于白熾燈的15倍[3]。最終選擇型號(hào)為SL-13883、功率為5W的LED強(qiáng)光頭燈作為頭盔照明工具。

3.1.2 微型無(wú)線攝像頭

對(duì)于攝像頭，我們的設(shè)計(jì)要求是：1）無(wú)線傳輸；2）體積小巧，安裝方便；3）像素達(dá)到2000萬(wàn)以上；4）適應(yīng)于各種天氣條件；5）高速移動(dòng)下畫面不失真。

3.1.3 無(wú)線通訊耳麥

無(wú)線通信耳麥應(yīng)能使現(xiàn)場(chǎng)巡視人員與后臺(tái)管理人員實(shí)時(shí)互動(dòng)，清晰傳輸語(yǔ)音信息，保證在變電站范圍內(nèi)高速移動(dòng)情況下，語(yǔ)音傳輸清晰不失真，安裝方便，不妨礙巡視人員的工作，具體技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足：耳機(jī)頻響：20Hz～20000Hz；麥克風(fēng)頻響：100Hz～10000Hz；無(wú)線協(xié)議：2.7GHz；耳機(jī)靈敏度：105dBV/uBar，麥克風(fēng)靈敏度：78dBV/PA +/-2dB，電源供給：耳機(jī)內(nèi)置長(zhǎng)效鋰離子電池。

3.1.4 高壓范圍報(bào)警裝置

設(shè)計(jì)的報(bào)警裝置具有以下特點(diǎn)：1）警示明顯，結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝，使用方便；2）帶有自檢功能；3）電壓越高或距離越近則報(bào)警聲越急促；4）耗電低，使用壽命長(zhǎng)；5）報(bào)警距離可調(diào)。

3.2 智能信息裝備服的制作

從節(jié)約成本和安全性的角度出發(fā)，我們利用現(xiàn)有的工作服進(jìn)行改造升級(jí)。將PDA巡檢儀、紅外測(cè)溫儀、錄音筆、巡檢電源、無(wú)線電臺(tái)發(fā)射裝置安裝在工作服相應(yīng)的位置，設(shè)計(jì)靈活，拆卸方便。

3.2.1 PDA巡檢儀

本文設(shè)計(jì)的巡檢儀軟件系統(tǒng)基于全新的B/S結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)充分結(jié)合了激光條碼掃描（RFID射頻感應(yīng)）和掌上電腦技術(shù)（PDA），可以實(shí)現(xiàn)掌上電腦在客戶端移動(dòng)采集數(shù)據(jù)信息，同步查看作業(yè)指導(dǎo)書，規(guī)范巡視作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，記錄巡視和設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)等功能，確保了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確，為安全生產(chǎn)管理提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)，能夠完全滿足現(xiàn)場(chǎng)需要。

3.2.2 紅外測(cè)溫儀

本文采用的紅外測(cè)溫儀是DL423LEA型手持紅外測(cè)溫儀，該型紅外測(cè)溫儀體積小巧，便于攜帶和使用，其測(cè)量的溫度范圍為-20℃～600℃、光譜響應(yīng)為1.0um、分辨率1℃、距離系數(shù)為150∶1、響應(yīng)時(shí)間小于1s，各項(xiàng)性能參數(shù)均能滿足工作需要。

3.3 后臺(tái)管理中心的開發(fā)

3.3.1 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)及電臺(tái)

本文設(shè)計(jì)的無(wú)線移動(dòng)圖像傳輸電臺(tái)包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩部分，視頻發(fā)射機(jī)采用移動(dòng)通信的核心技術(shù)COFDM，集發(fā)射天線、功率放大、數(shù)字調(diào)制、音視頻數(shù)字壓縮于一體，可在高速移動(dòng)中和城市建筑物遮擋情況下傳輸實(shí)時(shí)穩(wěn)定的高清度音視頻。無(wú)線電臺(tái)的接收裝置安裝在變電站控制室，并與管理機(jī)相連，現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音、視頻數(shù)據(jù)從裝備服上的發(fā)射裝置發(fā)至控制室，通過視頻采集卡轉(zhuǎn)入管理機(jī)。

3.3.2 巡檢裝備電源

巡檢裝備電源是整套裝備的重點(diǎn)，裝備采用的電源為高能鋰電池。高能鋰電池放電功率高，成本低（約18萬(wàn)元/t～30萬(wàn)元/t），可快速充電且循環(huán)壽命長(zhǎng)（3000次以上），在高溫高熱環(huán)境下穩(wěn)定性高（300℃高溫以上才有安全隱患），具有很好的安全性能。

3.3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)及后臺(tái)軟件開發(fā)

目前廣泛應(yīng)用的商用數(shù)據(jù)庫(kù)主要有DB2數(shù)據(jù)庫(kù)、SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)和ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)三種。其中ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)能在所有主流平臺(tái)上運(yùn)行，它的平行服務(wù)器可以提供高可用性和高伸縮性，能夠進(jìn)行多層次網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，支持多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，人機(jī)交互方面提供GUI和命令行兩種方式，在兼容性方面完全向下兼容，因此本文采用ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)，并采用JAVA語(yǔ)言進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)。

4 單兵巡檢裝備的應(yīng)用效果

4.1 巡視時(shí)間大幅減少

使用單兵巡檢裝備后，巡視時(shí)工具儀器的使用也方便快捷，巡視過程更加流暢，各種工具儀器的配合也得心應(yīng)手，巡視采集的數(shù)據(jù)圖像等信息實(shí)時(shí)傳回后臺(tái)，數(shù)據(jù)分析有專門軟件，節(jié)省了大量時(shí)間，從統(tǒng)計(jì)中我們計(jì)算出使用后平均巡視時(shí)間為102min，比使用前的216min，節(jié)約了114min。

4.2 巡視人次顯著降低

使用單兵巡檢裝備后，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)全部巡視均實(shí)現(xiàn)單人巡視，在統(tǒng)計(jì)的一個(gè)月內(nèi)，巡視中共發(fā)現(xiàn)4次異常情況，均被現(xiàn)場(chǎng)的單個(gè)巡視人員正確處理，縮短異常處理的時(shí)間，降低人了力成本。

5 結(jié)論

本文研制出一套集成化、智能化的單兵巡檢裝備。通過使用單兵巡檢裝備，巡視時(shí)間、巡視人次得到顯著減少，大大降低了巡視人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高了巡檢裝備的智能化水平，從而保證巡視效率和質(zhì)量，能夠滿足當(dāng)前電網(wǎng)發(fā)展對(duì)運(yùn)維人員的要求。

[1]李德毅.網(wǎng)絡(luò)時(shí)代人工智能研究與發(fā)展[J].智能系統(tǒng)學(xué)報(bào)，2009(1).

[2]金紅核，倪振華，陳志紅.變電設(shè)備巡檢管理系統(tǒng)的應(yīng)用[J].華東電力，2003(7).