無人機變電站運行環(huán)境監(jiān)測探究
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摘要：隨著我國社會節(jié)奏的加快，城市化程度不斷提升，居民的生活、工廠的生產(chǎn)都離不開電力資源的使用。變電站作為供電基礎環(huán)節(jié)之一，其運行可靠度將直接影響到社會生產(chǎn)及居民生活的正常開展。近年來，隨著我國國家智能電網(wǎng)的不斷建設與發(fā)展，變電站運行環(huán)境監(jiān)測工作的開展也就變得尤為重要，同時隨著無人機的廣泛使用，變電站運行環(huán)境監(jiān)測工作也取得了新的發(fā)展。就此，本文將基于無人機的變電站運行環(huán)境監(jiān)測進行詳細的分析與研究，旨在為我國供電事業(yè)做出貢獻。
關鍵詞：變電站；運行環(huán)境；監(jiān)測；無人機
1變電站運行環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)
隨著無人機應用技術的不斷成熟，變電站運行環(huán)境監(jiān)測中通過無人機的使用大大提升了變電站環(huán)境監(jiān)測工作質量、效率。就此，本文筆者基于無人機使用，設計出一套變電站運行環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，通過傳感器技術，采集變電站中運行環(huán)境數(shù)據(jù)，并通過無人機技術將所有采集的數(shù)據(jù)進行實時回傳。在這一套監(jiān)測系統(tǒng)中，通過無線網(wǎng)絡傳輸技術，將所有收集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)收集主節(jié)點，實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的整合，并顯示整合以后的信息，將其中可能出現(xiàn)的問題進行預防報警，幫助相關人員進行異常診斷，確保變電站的運行安全。具體的系統(tǒng)原理框圖如圖1所示：基于無人機的變電站環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中，整體包括三大部分：（1）數(shù)據(jù)采集從節(jié)點：在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集從節(jié)點部分，通過濕溫度傳感器、煙霧傳感器、噪聲傳感器以及TN901紅外測溫傳感器的使用，大大提高運行環(huán)境檢測的可靠性以及裝置設備使用的可靠性，從而增強監(jiān)測結果的準確性；（2）數(shù)據(jù)收集主節(jié)點：在這部分系統(tǒng)的使用過程中，主要作用在于收集系統(tǒng)中各個從節(jié)點、無人機產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并對所有數(shù)據(jù)進行整合、顯示、上傳，最終完成變電站運行環(huán)境的預防報警；（3）無人機：在變電站運行環(huán)境監(jiān)測中，使用人工監(jiān)測容易受到各種因素的限制，影響監(jiān)測結果。而通過無人機能夠對變電站環(huán)境監(jiān)測工作中一些比較危險、不容易被監(jiān)測到的區(qū)域進行詳細的監(jiān)測。另外，當遇到異常天氣時，通過無人機監(jiān)測能夠大大降低人工巡查危險，保證變電站人員的安全。
2傳統(tǒng)變電站運行環(huán)境人力巡檢問題
據(jù)了解，在傳統(tǒng)的變電站運行環(huán)境監(jiān)測過程中常常使用人力巡檢的方式保證變電站的運行安全，但是，在巡檢過程中，人力巡檢只能是通過定期監(jiān)測或不定期監(jiān)測的方式，沒辦法做到每天監(jiān)測，導致變電站環(huán)境數(shù)據(jù)的變化無法得到及時、準確的監(jiān)測，影響變電站運行環(huán)境監(jiān)測結果的準確性，還有可能出現(xiàn)漏檢的情況，嚴重影響變電站的正常運行，導致供電事故的發(fā)生。隨著科技技術的不斷發(fā)展與進步，智能化的監(jiān)測系統(tǒng)逐漸被研究、使用，如攝像機監(jiān)測。盡管有效提高了變電站運行環(huán)境監(jiān)測結果的準確性，保證了全天24h監(jiān)測時間，但是，在實際的監(jiān)測系統(tǒng)運行中存在不少問題。比如，在獲取監(jiān)測結果后，需要由人工進行數(shù)據(jù)的篩選與對比，繼而從大量的數(shù)據(jù)中篩選出異常數(shù)據(jù)，由于人工篩選的局限性，導致在篩選過程中很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)遺漏的現(xiàn)象，無法及時發(fā)現(xiàn)異常。另外，變電站運行中發(fā)生事故，事故變電站的調控不及時，所有處理只能等到相關人員到達現(xiàn)場后才能解決，大大提高了事故損失，影響了電力企業(yè)效益。
3基于無人機的變電站運行環(huán)境監(jiān)測優(yōu)勢
基于無人機的變電站運行環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在運行工作過程中，首先，由工作人員設定本次環(huán)境監(jiān)測的監(jiān)測路線，無人機在獲取指令后飛行到指定的區(qū)域，再通過自身攜帶的各路傳感器對每個需要檢測的環(huán)境指標進行監(jiān)測，監(jiān)測出的數(shù)據(jù)通過主處理器模塊處理，傳回至地面監(jiān)測云系統(tǒng)。目前，所使用的監(jiān)測云系統(tǒng)架構主要包括DB服務器、PC采集終端以及WEB檢測平臺。監(jiān)測云系統(tǒng)架構中每個系統(tǒng)都有著不同的作用，其中DB服務器主要用于數(shù)據(jù)庫的連接、備份，PC采集終端以及WEB檢測平臺主要作用在于對數(shù)據(jù)進行提示、分析、預警。PC采集終端與WEB檢測平臺兩者之間是相互作用的關系，PC采集終端所接收到的信息都將會傳輸?shù)絎EB監(jiān)測平臺，由WEB監(jiān)測平臺對所有監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時的展示。如此一來，變電站運行管理人員便可以通過所有展示的數(shù)據(jù)信息對變電站運行環(huán)境實際情況進行詳細的掌握，實現(xiàn)提前預警，完成相關的安全防范工作，確保變電站的安全運行，進一步實現(xiàn)變電站運行環(huán)境的全天24h不間斷監(jiān)測。
4基于無人機的變電站運行環(huán)境監(jiān)測實施方式
第一，本次研究中的無人機變電站運行環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在通信模塊上主要采用的是北斗通信模塊，通過串口與主處理器模塊進行相互連接，另外，無人機中還安裝有供電系統(tǒng)，分別于主處理器模塊、通信模塊以及各路傳感器檢測進行供電連接。無人機在飛至既定路線以后，完成了相應的運行環(huán)境監(jiān)測任務，之后，系統(tǒng)通過主處理器模塊完成數(shù)據(jù)的采集，并將所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到WEB監(jiān)測平臺，管理人員在獲取監(jiān)測結果后，根據(jù)監(jiān)測結果實現(xiàn)變電站運行災害的提前預防。第二，無人機在對變電站運行環(huán)境監(jiān)測過程中，系統(tǒng)預警方式較多，其中比較常見的包括短信預警、郵件報警以及語音播報等。在方式的選擇上，可以根據(jù)不同客戶的不同需求進行合適的預警方式選擇，或者采用多種報警方式結合的方法，保證客戶能夠及時、準確地收到預警信息，從而建立高效、多樣的信息通道，提高信息的實時性。常用的預警方式有以下幾種：①通過無人機與廣播站系統(tǒng)的接口，無人機監(jiān)測云系統(tǒng)在獲取預警信息后，向廣播站發(fā)送相應的信息，廣播站在接收相應的信息后進行及時的播放；②基于LED遠程播報系統(tǒng)的接口，無人機監(jiān)測云系統(tǒng)將信息發(fā)送至LED屏終端，由LED屏幕播放；③短信發(fā)送，無人機監(jiān)測云系統(tǒng)通過短信平臺接口，將預警信息發(fā)送至相關用戶。第三，無人機飛行過程中，足夠的電力是保證變電站運行環(huán)境監(jiān)測的重要因素。因此，無人機中采用的是太陽能控制器與蓄電池電連接的方式，不僅能夠對蓄電池進行有效的充電保護，并且還能夠大大延長無人機蓄電池的使用壽命。另外，無人機在飛行過程中，利用太陽能控制器還能夠根據(jù)設備運行的實際耗電量、日照情況對太陽能功率、蓄電池容量進行具體的調節(jié)，確保無人機監(jiān)測系統(tǒng)運行的用電需求。
5結語
總而言之，變電站運行環(huán)境的運行情況是保證居民用電的重要因素。變電站在運行過程中，需要通過不斷的監(jiān)測才能確保變電站的運行安全。然而，在以往的運行監(jiān)測中，基本上是通過人工巡檢的方式完成，該方式由于各種因素的影響，監(jiān)測效果不佳。隨著無人機的發(fā)展應用，基于無人機的變電站運行環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)大大提高了變電站運行環(huán)境監(jiān)測的監(jiān)測效果，完成了全天候、無死角的監(jiān)測，并且所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)都能夠非常及時地反饋到相關人員手中，幫助相關人員完成變電站運行環(huán)境安全的保障工作。因此，在未來的無人機監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展中，相關人員還應當不斷加大力度，完成無人機監(jiān)測系統(tǒng)的運行，并將無人機應用到更加廣泛的行業(yè)中，推動社會的發(fā)展與進步。
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作者：彭永祥 陳曉躍 陳晨 單位：國網(wǎng)湖北省電力有限公司檢修公司
