（贵州电网有限责任公司铜仁供电局 贵州铜仁 554300）
摘要：本文分析了输电线路传统运行模式中存在的问题，针对现状提出了采用智能机器人的解决方案，实现智能巡检技术在输电线路上的有效应用。
关键词：智能；机器人；输电
引言
输电线路跨区域分布，点多面广，所处地形复杂，自然环境恶劣，长期暴露在野外，受到持续的机械张力、雷击闪络、材料老化、覆冰以及人为因素的影响，时常发生导线断股、金具磨损、塔材锈蚀、导线舞动甚至杆塔倾倒等情况。遇到电网紧急故障或在异常天气时，线路巡检人员不具备有利的交通优势，只能使用普通仪器或肉眼开展巡查，这种方式已经不能完全适应现代化电网建设与发展的需求，亟需先进、科学、高效的电力巡线方式。
1.研究背景及现状分析
据《2016-2020年中国人工智能行业深度调研及投资前景预测报告》中提出，未来人工智能将出现突飞猛进的发展。中国经过数十年无数优秀科学家、学者以及众多企业研究工程师的不懈努力，可以说中国人工智能领域无论研究与应用水平，都与发达国家不分上下。
目前，我国某地区架空输电线路采用传统的人工巡检方式，巡检人员到达线路现场进行人工巡检，效率低、劳动强度大，且存在巡检盲区，巡检效果不佳。据统计，2017年人工巡检发现缺陷约6000件，其中多为基础被埋、杆号牌缺失、绝缘子自爆等明显问题，对于金具磨损、销钉松动等细小但较严重的设备缺陷发现率低，仅为0.2%，往往正是此类缺陷容易造成断线、倒塌等严重事故的发生。现有巡检人员承载力不足，人均年巡检线路超过900km，超出《国家电网公司供电企业劳动定员标准》线路运维标准约35%以上，并且年龄普遍较大，55岁以上占总巡检人数1/4，但仍坚持从事一线巡检工作，难以胜任长时间户外体力劳动。近几年，采用了一些新的技术手段，例如使用GPS定位相机拍摄带有时标和坐标的线路照片，应用移动作业终端执行APP任务，可以确保人员到岗到位，但是整个线路本体和通道情况是否认真巡查仍存在较大个体差异，难以可靠保证线路巡检质量。并且线路维护范围和数量在逐年增加，仅2016～2017年新增线路327km，但这两年内巡检人员大量削减，难以承担日益增长的线路运维压力。
智能机器人在输电专业上的应用，可以逐步缓解人力资源紧缺矛盾，可以提升巡检水平、提高测量精度，较传统人工巡检更可靠、更高效，是输电线路运维保障的一次技术革命，人工智能设备的应用更是输电专业未来的发展方向和必由之路。
2.智能机器人在架空输电线路上的应用技术研究
智能巡检机器人可搭载可见光摄像机、红外热成像仪、激光雷达测距仪、倾斜相机、高音喇叭，对巡检线路进行近景拍照、实时摄像回传、接头温度测试、交跨距离测量、三维实景建模，以及遇到现场危险施工行为时发出高音警告。机器人能够跨越输电线路上的防震锤、间隔棒以及杆塔塔头，因而机器人巡检可以做到全通道自主巡检而不受所在线路的地形及其环境影响。
2.1智能巡检系统搭建
如图1所示，智能机器人通过预设轨道自动上线，对输电线路杆塔和导线进行拍摄，采集到清晰的可见光、红外热像及三维立体图片，经后台管理系统处理，找出线路设备存在的细小缺陷，在线上可实现太阳能自动充电，保证续航能力，巡检结束后再通过预设轨道自动下线。机器人也可通过人力传递上下线。
2.2智能巡检流程
智能机器人开始巡检前应做好准备工作，首先完成设备装配，对机器人各部件进行例行全面检查，打开机器人电源，完成系统自检。然后通过预设轨道或者人力，提升机器人上线，将机器人行走轮安装在导轨上，从导轨可直接行进至架空地线上。设置巡检规划，选择机器人巡检路线，设置起止杆塔和巡检模式，可进行人工操作巡检和自主巡检。太阳能自动充电，机器人电量较低时，可行进至充电设备位置，对接充电头进行自动充电，在后台系统可设定充电参数。完成全部巡检任务后，机器人可通过预设轨道或者人力下线，进行例行保养和维修。巡检数据可实时回传至后台系统，机器人下线后也可以从存储卡中拷贝数据，后台技术人员对数据进行整理和分析，编制巡检报告。智能巡检流程示意图如图2所示。
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图2智能巡检流程示意图
巡检任务规划：
（1）线路巡检总体规划
机器人靠近杆塔开始减速，分别在距离塔头10m处停止，对各相导线巡检；机器人越过杆塔后，同样在远离杆塔10m位置对各相导线巡检。
（2）线路目标巡检规划
1）杆塔精细巡检：流程如图2中线条所示，按数字由小到大顺序依次拍照巡检；
2）直线段高速巡检：①外视负责巡检悬挂侧地线及左侧相线；内视负责巡检中间相线及右侧相线、地线。②摄像机定时5s在1点与2点间切换，方向为瞄准斜前方线路覆盖线路长度5m，机器人巡检速度保持2.6km/h。
2.3数据分析与处理
巡检图像是根据图像命名规则来实现其自动分类与相对巡检目标定位的。在机器人拍摄可见光照片、红外照片前，会先查询机器人运行数据库文件，确定机器人所在杆塔号、运行方向、时间等位置信息和时间信息。然后根据这一信息以及机器人巡检设备、巡检流程来对巡检图像进行命名。以某一巡检图像名称为例进行解释。
第一项：camera，巡检设备，1为可见光摄像机，2为红外扫描仪。
第二项：lineid，线路编号，可根据线路信息数据库查询。
第三项：towercode，杆塔号。
第四项：whichside，大号侧或者是小号侧拍摄。
第五项：Photomode，拍摄模式，分为手动拍摄和自动拍摄。
第六项：datatime，拍摄时间。
第七项：serial，拍摄序号，可根据这一序号区分具体拍摄的是杆塔哪一部位。
2.4智能巡检成果目标
巡检报告：分类后的图像处理分析主要靠人工，对分类图片进行浏览，并标注缺陷部位，对缺陷图片重命名，然后统计缺陷并编写巡检报告。报告内容包括缺陷描述、危险等级分析及处理建议，并附巡检照片、红外测温照片、激光扫描测距报告等。巡检数据库：建立数据库系统，记录历次线路巡检图像、红外信息、巡检报告等内容，可以直观地对比线路历次巡检状态，为后续巡检及检修决策提供依据。
3.实际应用与效果分析
该地区在2017年“一带一路”国际高峰论坛、党的十九大供电保障任务中，应用了智能巡检机器人，对数条220kV特级线路进行了智能化巡检，实现了输电线路由传统的人工巡检模式向智能化、数字化、模型化方式的突破转变。智能机器人与人工巡检的方式相比（见表1），机器人上搭载了可见光云台摄像机、红外云台热成像仪、激光扫描等仪器设备，具有观察设备距离近视角好、数据测量精度高、巡检效率高等优点。并可将巡检的照片、视频及其相关数据通过无线传输系统实时地发送到地面基站，供地面人员及时发现线路的设备缺陷、环境隐患等问题，实现巡检结果反馈迅速、准确无误。智能机器人巡检不论从巡检效果、巡检数据系统管理、影像资料可复查性都具有优势，电网企业管理也更加智能化、便捷化。
表1 智能机器人和人工巡检对比
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结束语
智能机器人较人工巡检具有一定优势，应进一步研究探索，逐步替代人工巡检、接头温度测试、人工带电登检等例行工作。可按照线路重要程度、运行情况、风险程度，分阶段逐步推广智能化巡检技术。
参考文献：
[1]王贤华,李建云,鹿宁,等.架空输电线路巡线作业机器人的研制[J].机电信息,2013(3):146-148.
[2]何健,罗昳昀,范畅,等.架空输电线路无人机人工联合巡检模式初探[J].电子测试,2015(21):99-101.
论文作者:詹乐贵,杨清河,姚茂顺,潘雄峰,陈稳,郑咏文,杨
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
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