浙江图盛输变电工程有限公司温州科技分公司 诸加荣 魏征宇 汪大海
随着技术的发展，越来越多的先进手段被应用到输电线路巡视中，包括无人机、视频监测设备、直升机等。但这些手段由于种种原因并没有被广泛推广，大部分电网公司对输电线路巡视仍以人工巡视为主，目前采用的巡视方式存在如下问题：
一是输电线路规模快速增加，线路巡视班组缺员严重。同时，巡线员普遍年龄偏大，面临退休，而青壮年愿意进入该行业的较少。在此情况下，输电线路巡视的劳动强度越来越大，而所管辖线路运维环境差，地理环境恶劣，巡视人员野外作业不安全因素较大。
二是人工巡视效果有限，巡视效率低。目前的巡线方式对人员依赖较强，巡线人员技能水平直接影响巡视的效果；
人工巡视由于受到观察角度的限制，巡视全面性不足，人员工作效率较低。
三是线路在线监测设备利用率较低，维护成本较高。尽管电网每年都在投入资金用于视频监测系统的建设，以及通过提升输电线路智能化水平，来提高输电线路巡视效率。但由于视频监测市场竞争激烈，同质化严重，设备质量得不到保障，设备上线率低。
四是缺乏统一管理平台，无法实现数据的综合利用。无论是人工巡视、视频在线监测、无人机巡视，这些巡视方式所采集的数据都对输电线路意义重大。但由于没有统一的系统管理平台，数据的利用率低，信息反馈不及时。
本文中输电线路大数据智慧巡视服务模式结合太阳能高清摄像头、传感器、无人机、自组微网、自研系统等配套设备、软件，运用大数据算法、图像识别、物联网等技术，对输电线路进行高效巡视[1-2]。
相比于传统单独采购各类设备、系统平台、维修维护，输电线路大数据智慧巡视服务将根据输电线路实际线路情况及效益分析，考虑搭配运用在线可视化监测、无人机、线下人工监测等巡视手段，特色化定制输电线路大数据智慧巡视方案，完成线路数据的采集、分析、处理，及时告警线路缺陷信息，7×24h维护线路运行状态，形成输电线路运行报告，高效完成线路巡视任务，保障输电线路的安全运行[3-4]。
通过部署自研输电线路智慧巡视平台系统系列软件，结合自身研发数据、图像识别、物联网技术，建设输电线路大数据服务中心进行线路运行数据的监控。该服务模式可实现线路数据的智能审核，人工二次审核验证并发布线路告警信息，及时联系检修班组处理线路缺陷，消缺处理后二次确认缺陷，实现线路检修闭环。
该服务模式采用支付技术服务厂家年技术服务费的商业模式，每年对服务成果进行严格验收，保证线路可视化覆盖率、线路数据量、线路运行状态达到合格水平。
3.1 全塔可视化巡视服务
输电线路全塔可视化服务是数据采集最多、巡视范围最广的输电线路智能巡视服务。其主要利用高清摄像头进行数据采集、输电线路智慧巡视系统进行统一调度，采用分布式存储、图像识别、流媒体等技术，达到安全高效巡视、线路检修闭环的效果。智慧巡视系统界面如图1所示。
图1 智慧巡视系统界面
运用输电线路全塔可视化服务，每个杆塔年数据采集量可达4000张，对线路杆塔绝缘子、通道、金具等部位设立预置位进行图片采集，运用图像识别与特定算法分析对可能造成线路威胁的信息进行告警，每月按时编写线路巡视大数据报告。经过对比测算，运用输电线路全塔可视化服务是传统人工巡视效率的312倍。
自组微网方案如图2所示。针对位于无信号区域、周围环境恶劣的线路，采用自组微网技术对线路数据进行传输管理；
采用低功耗设备与高效太阳能供能，保证数据在无信号区域按时采集；
采用GPS与轨迹记录技术，对输电线路位置路线进行标注。
图2 自组微网方案
3.2 无人机巡视服务
可提供输电线路无人机精细化巡检（可见光、红外等）、通道巡检、三维激光及可见光树障巡检服务。无人机精细化飞巡实时界面如图3所示。
通过旋翼和固定翼无人机联合线路巡检，即可完成对输电线路杆塔本体和走廊的大范围快速普查，可高效获取高清晰度线路设备照片，清晰分辨出常见输电线路的缺陷，完成无人机的可见光数据的采集。
利用无人机搭载的激光雷达设备在输电线路通道上方边飞行边采集数据，最后形成输电线路通道点云数据，建立通道三维点云模型，可进行交跨距离测量、弧垂测量、导线风偏计算等分析，能够大幅提升输电线路巡视精确度[5]。
图3 无人机精细化飞巡实时界面
3.3 山火、覆冰预测服务
基于气象数据、遥感数据、地理数据、历史数据和线路常规采集数据，通过建立山火、覆冰预测模型，进行数据预处理、模型学习、分层融合等系列深度学习流程，实现系统可呈现的线路山火、覆冰预测概率等级分布。在此基础上，利用设备“智能排班”技术进行设备调用，提高监测频率，完成输电线路特殊时期的高效巡视。
3.4 外破巡视服务
对线路进行实地勘察后，确定外破点，完成专业外破监测设备部署，定期采集现场数据，利用图像识别技术对采集图像进行实时分析，若识别到异常图像，系统会及时通知大数据中心巡视人员，由巡视人员远程二次识别后，通过警示设备驱散外破人员、车辆等，高效保护线路安全运行。
3.5 微气象服务
微气象服务主要融合了中国天气预报预警中心、中国地震台网、微气象传感器等多源气象数据，对线路每个杆塔进行实时气象数据展示，历史气象数据变化趋势、未来气象预告信息展示，并根据预设的告警阈值，实现对异常天气的及时预警。
3.6 接地电阻检测服务
在服务结构中，除了在线上进行远程智慧巡视，还有线下组织巡检人员对线路进行实地接地电阻检测。利用移动端“智能巡视”APP，进行野外线路的导航和轨迹记录，完成打卡确认及数据输入，实现数据综合管理和人员调度。
3.7 移动端服务
移动端服务系统界面如图4所示。该模式平台端下不仅利用输电线路智慧巡视平台系统进行线路管控、信息获取，还特别开发了移动端服务，有移动端“智能巡视”APP和微信小程序两种移动端服务。通过手机即可随时了解线路数据，异常信息，气象告警信息，实现线路运行情况随时可查。
图4 移动端服务界面
目前，自研图像识别分为外力破坏图像识别、山火图像识别、缺陷识别、微气象识别。外力破坏系统的具体识别对象分别有工程车辆、运输车辆、挖掘机、吊车、塔下行人。对于山火识别的具体识别对象分别由烟雾、明火。
在研发初始，通过对大量训练数据的观察发现，识别系统在基于对一般目标实现精准定位和识别的基础上还需要对小目标实现准确的检测，现目前自研图像识别所用技术是基于卷积神经网络来实现的，该算法的优势对小目标识别更为准确，相比于其他端到端的识别算法。
随着山火、覆冰、缺陷、外破等相关智能感知监测设备的使用和预测预警技术的提升，输电线路巡检作业的种类愈发繁杂。设备“智能排班”技术以数据驱动巡检作业开展，形成更加科学合理的作业任务的分配和计划的生成，并最终形成完整的“闭环的数据驱动巡检作业”。
“智能排班”技术架构图如5所示。该技术运用概率矩阵模型算法、空间近邻匹配算法、多元回归模型算法等大数据分析技术，实现针对设备的综合管理与调度，提高巡检效率。
输电线路大数据智慧巡视服务模式自提出，经过多次丰富完善并成功落地并开展服务。到目前，已成功在很多国网公司进行推广，取得了各位行业专家、领导的高度评价。经过实际运用效果对比，输电线路智慧巡视模式与传统人工巡视的效率有显著提高，具体表现见表1。
图5 “智能排班”技术架构图
表1 输电线路智慧巡视模式与传统人工巡视的效率对照表
综上所述，本文基于传统输电线路巡视的弊端，提出了输电线路大数据智慧巡视服务模式研究。该服务模式主要包括全塔可视化巡视服务、无人机巡视服务、山火与覆冰预测服务、外破巡视服务、微气象服务、接地电阻检测服务、移动端服务等多种类型服务模式。同时，研发了图像识别技术和设备“智能排班”技术作为服务模式的技术支撑，该输电线路大数据智慧巡视服务模式经过多次丰富完善已成功在很多国网公司进行推广，并且经过实际运用效果表明，输电线路智慧巡视模式与传统人工巡视的效率有显著提高。
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