基于人工智能的超高压输电线路智能巡检系统的研究

基于人工智能的超高压输电线路智能巡
检系统的研究
摘要：超高压输电线路长期暴露在自然环境中，容易受到各种气象灾害的侵蚀，导致各种电力故障，严重影响我国电力系统的安全稳定运行。

长期以来，电
力工作者通过对输电线路的定期巡检，确保输电线路及其设备的可靠运行，通过
线路维护消除隐患，确保输电线路的安全稳定运行。

目前常用的输电线路巡检方
式主要有地面目测、航测和机器人巡检。

其中，地面目测法是目前国内应用最广
泛的方法，主要依靠巡检人员携带相应的仪器设备在地面进行巡检。

这种方法劳
动强度大，检测精度低。

虽然航测法和机器人巡检法在国外已经得到了广泛的应用，但其适用范围有限，目前在国内还没有得到广泛的应用。

关键词：人工智能；超高压；输电线路；巡检；
为解决目前超高压输电公司普遍存在的一些输电线路巡检弊端，基于“云、大、物、移”现代信息技术，将人工智能技术与输电线路巡检业务融合，设计了
一套基于人工智能的超高压输电线路智能巡检系统。

该系统的应用可有效实现现
场巡检人员的身份识别、现场实时安全管控与实时任务监测、现场辅助决策等功能，具有提升输电运维的安全性、降低运维成本、提高运维效率、保障供电可靠
性等优点，并且有望成为我国电力运行维护管理工作改革创新的重要途径和举措。

一、智能巡检系统的组成与技术
1.智能身份识别，采用人脸识别、声纹识别、指纹识别等生物识别技术，对
作业人员的身份和资质进行智能化管理，确保巡检工作的安全有序进行。

2.实时智能定位监督，综合利用图像识别、电子围栏、智能穿戴、高精度定
位等技术，提升现场作业安全管理水平以及作业质量。

3.专家系统，在指导现场作业的同时，提供输电手册等专业资料查询，提供
远程交互作业指导，确保现场作业困境能顺利解决。

4.智能仿真预演，利用智能仿真和虚拟现实、增强现实、图像识别等技术，
实现巡检作业过程预演，确保输电线路巡检工作的有序开展。

5.无人机技术，通过无人机对部分输电线路现场数据进行采集及初步分析，
增加人员检修作业的针对性，提高巡检效率。

二、智能巡检系统的软件架构
基于人工智能的超高压输电线路智能巡检系统后台服务器端使用的是先进的
模型驱动架构（MDA）技术的B/S架构，是典型的三层分布式体系结构，客户层
采用插件技术和复用框架支持用户友好的界面要求和操作需要；服务层构建遵循SOA体系规范，根据集成对服务的实现要求，模型服务的具体实现采用J2EE技术。

模型服务框架基于Spring框架构建，实现服务的解耦和灵活装配。

数据层借鉴
领先的数据对象思想，为平台提供模型和数据访问，在应用中用户可根据各自需
要进行系统功能的定义和扩充系统，（1）服务层：数据包括系统所需的元数据
及业务数据，包括外界数据、用户信息数据、基础信息数据等，这些数据可以根
据需要或保存到系统数据库服务器中，或直接提供业务层使用。

（2）应用层：
该层包含巡检任务数据管理系统的业务服务，还包含所有的公共服务：安全服务、数据管理服务、定制服务、标准规范服务等。

安全服务主要包含数据和系统备份
服务、用户认证服务、用户授权服务；数据管理服务主要包含数据的导入导出服务、数据存储服务、数据采集服务、数据接口服务、数据质量管理。

（3）表现层：该层只负责业务数据的展示，针对不同的用户群赋予不同的角色权限，并采
取不同可视化展示方式，提供巡检任务制定、巡检数据采集、无人机状态监控、
巡检数据归类统计等功能。

SOA将信息展示、业务实现、信息服务组件三者分离，使用不同的技术进行支撑，彼此之间通过标准的协议实现弱耦合的系统协作。

三、输电线路智能巡检系统的业务梳理
输电线路智能巡检系统的业务流程可分为服务器端和移动端两部分，包含了
所有参与人员以及任务流程顺序，也包括了相应的调用逻辑以及各个功能场景。

巡检小组的专门负责人登录服务器端，制定相应的巡检计划，由专门负责人同巡
检小组班长沟通后下发分配形成任务。

如果有需要编写指导书的，由班长参考范
本进行编写，并由相应的审核人审核是否通过。

巡检人员可于现场通过移动终端
经身份验证以及资质验证后进行巡检任务下载，依据巡检任务书执行相应巡检任务，再将巡检数据上传到服务器端，再由后台管理人员对巡检结果进行管理，进
行巡检指导书归档。

四、智能巡检系统服务器端设计
智能巡检系统服务器端主要实现巡检任务管理、智能巡检预演、无人机巡检、人工巡检、资产管理、数据同步、系统管理等七大功能模块。

它们的详细功能如下：
1.首页：查阅整个智能巡检系统的主要信息统计。

包括线路及设备运行状况、网络状态、巡检任务管理等，以及各模块的选择界面。

2.智能巡检预演：利用智能仿真和虚拟现实、增强现实、图像识别等技术，
搭配智能可穿戴设备，为输电线路巡检提供过程预演仿真。

这能确保输电线路巡
检工作的有序开展，提高现场作业的效率以及准确率。

3.无人机巡检:无人机巡线技术融合了电子、航空、控制、电力、通信和图
像识别多个技术领域，可实现巡线照片和视频的拍摄、设备异常发热点监测等，
并且结合在线监测设备对线路和设备的运行状态进行监测，从而可以对输电线路
现场数据进行采集及初步分析，提高后续检修工作的针对性，提高作业效率。

4.人工智能巡检：人工智能巡检作业主要是针对特殊线路或者特殊设备，其
可以充分利用智能识别、专家系统、智能化管控等优势，在确认巡检人员的同时，提供远程交互作业指导以及辅助决策管理，保障巡检工作的顺利进行。

5.资产管理：该部分主要利用云计算、大数据等技术实现电网数据资源的管理、设备管理以及巡检任务管理等，提高巡检效率，减少运行成本。

6.系统管理：系统管理模块实现参数管理、周期管理、用户管理、权限管理、日志管理等模块功能，各个模块均提供基本的添加、修改、删除操作功能。

该模
块实现对整个系统的一个总架构管理。

五、智能巡检系统移动终端设计
智能巡检系统移动终端主要是配合人工智能巡检，其主要实现任务管理、任
务监测、数据管理、专家系统、项目管理、系统设置等五大功能。

其框架图及详
细功能如下：
1.任务管理：可查看当前巡检任务要求以及巡检任务历史记录、巡检任务指
导等，使巡检人员能随时清楚地知道自己的工作内容，能有效保障巡检作业的工
作质量。

2.任务监测：采用各类智能技术覆盖至整个作业流程和整个作业区域，进行
安全资格全局管控，安全措施在线部署，行为模式在线监控，风险管控全局辅助等。

实现后台服务器对现场巡检人员实时定位检测和任务进度监测，在确保作业
人员安全作业的同时也能保证作业的质量与效率。

3.数据管理：该模块包括数据实时下载与上传，方便巡检人员对现场巡检数
据实时录入与上传，大大减少了纸质记录数据的作业量。

通过数据获取、数据治理、数据应用的全过程建立各站域之间各种数据信息交互，增加了数据覆盖率和
利用率。

4.现场辅助模块：该模块主要采用专家系统技术，给巡检人员提供输电手册
等专业资料进行查询的同时，还提供实时实地信息传递通道，能使现场工作人员
及时与后方专家进行作业沟通，提高巡检作业内容与质量。

同时，巡检工作人员
还能查看历史巡检备注，充分利用以往巡检数据资料。

5.项目管理：包括大修、技改、运维项目的清单，可查询项目的可研、初设、设计、施工、竣工、验收等全过程记录，方便现场巡检作业人员记录、查询。

总之，由于超高压输电业务内容的复杂与繁琐性，加之超高压输电线路多处于自然环境较为恶劣的地区，智能巡检系统在巡检过程中还需针对实际作业过程中出现的一系列问题作相应的优化与提升。

参考文献：
[1]张煜.输电线路智能标准化巡检系统.2020.
[2]王保华.人工智能的超高压输电线路智能巡检系统的研究.2021.。