基于无人机的变电站运行环境监测探究

彭永祥，陈晓跃，陈晨

（国网湖北省电力有限公司检修公司，湖北 武汉 430000）

1 变电站运行环境监测系统

随着无人机应用技术的不断成熟，变电站运行环境监测中通过无人机的使用大大提升了变电站环境监测工作质量、效率。就此，本文笔者基于无人机使用，设计出一套变电站运行环境监测系统，通过传感器技术，采集变电站中运行环境数据，并通过无人机技术将所有采集的数据进行实时回传。在这一套监测系统中，通过无线网络传输技术，将所有收集的数据传输到数据收集主节点，实现所有数据的整合，并显示整合以后的信息，将其中可能出现的问题进行预防报警，帮助相关人员进行异常诊断，确保变电站的运行安全。具体的系统原理框图如图1 所示：

图1 系统原理框图

基于无人机的变电站环境监测系统中，整体包括三大部分：

（1）数据采集从节点：在环境监测系统中数据采集从节点部分，通过湿温度传感器、烟雾传感器、噪声传感器以及TN901 红外测温传感器的使用，大大提高运行环境检测的可靠性以及装置设备使用的可靠性，从而增强监测结果的准确性；

（2）数据收集主节点：在这部分系统的使用过程中，主要作用在于收集系统中各个从节点、无人机产生的数据，并对所有数据进行整合、显示、上传，最终完成变电站运行环境的预防报警；

（3）无人机：在变电站运行环境监测中，使用人工监测容易受到各种因素的限制，影响监测结果。而通过无人机能够对变电站环境监测工作中一些比较危险、不容易被监测到的区域进行详细的监测。另外，当遇到异常天气时，通过无人机监测能够大大降低人工巡查危险，保证变电站人员的安全。

2 传统变电站运行环境人力巡检问题

据了解，在传统的变电站运行环境监测过程中常常使用人力巡检的方式保证变电站的运行安全，但是，在巡检过程中，人力巡检只能是通过定期监测或不定期监测的方式，没办法做到每天监测，导致变电站环境数据的变化无法得到及时、准确的监测，影响变电站运行环境监测结果的准确性，还有可能出现漏检的情况，严重影响变电站的正常运行，导致供电事故的发生。随着科技技术的不断发展与进步，智能化的监测系统逐渐被研究、使用，如摄像机监测。尽管有效提高了变电站运行环境监测结果的准确性，保证了全天24h监测时间，但是，在实际的监测系统运行中存在不少问题。

比如，在获取监测结果后，需要由人工进行数据的筛选与对比，继而从大量的数据中筛选出异常数据，由于人工筛选的局限性，导致在筛选过程中很容易出现数据遗漏的现象，无法及时发现异常。另外，变电站运行中发生事故，事故变电站的调控不及时，所有处理只能等到相关人员到达现场后才能解决，大大提高了事故损失，影响了电力企业效益。

3 基于无人机的变电站运行环境监测优势

基于无人机的变电站运行环境监测系统在运行工作过程中，首先，由工作人员设定本次环境监测的监测路线，无人机在获取指令后飞行到指定的区域，再通过自身携带的各路传感器对每个需要检测的环境指标进行监测，监测出的数据通过主处理器模块处理，传回至地面监测云系统。目前，所使用的监测云系统架构主要包括DB 服务器、PC 采集终端以及WEB 检测平台。监测云系统架构中每个系统都有着不同的作用，其中DB 服务器主要用于数据库的连接、备份，PC 采集终端以及WEB 检测平台主要作用在于对数据进行提示、分析、预警。PC 采集终端与WEB 检测平台两者之间是相互作用的关系，PC 采集终端所接收到的信息都将会传输到WEB 监测平台，由WEB 监测平台对所有监测数据进行实时的展示。如此一来，变电站运行管理人员便可以通过所有展示的数据信息对变电站运行环境实际情况进行详细的掌握，实现提前预警，完成相关的安全防范工作，确保变电站的安全运行，进一步实现变电站运行环境的全天24h 不间断监测。

4 基于无人机的变电站运行环境监测实施方式

第一，本次研究中的无人机变电站运行环境监测系统在通信模块上主要采用的是北斗通信模块，通过串口与主处理器模块进行相互连接，另外，无人机中还安装有供电系统，分别于主处理器模块、通信模块以及各路传感器检测进行供电连接。无人机在飞至既定路线以后，完成了相应的运行环境监测任务，之后，系统通过主处理器模块完成数据的采集，并将所有的监测数据传送到WEB 监测平台，管理人员在获取监测结果后，根据监测结果实现变电站运行灾害的提前预防。

第二，无人机在对变电站运行环境监测过程中，系统预警方式较多，其中比较常见的包括短信预警、邮件报警以及语音播报等。在方式的选择上，可以根据不同客户的不同需求进行合适的预警方式选择，或者采用多种报警方式结合的方法，保证客户能够及时、准确地收到预警信息，从而建立高效、多样的信息发布通道，提高信息的实时性。常用的预警方式有以下几种：①通过无人机与广播站系统的接口，无人机监测云系统在获取预警信息后，向广播站发送相应的信息，广播站在接收相应的信息后进行及时的播放；②基于LED 远程播报系统的接口，无人机监测云系统将信息发送至LED 屏终端，由LED 屏幕播放；③短信发送，无人机监测云系统通过短信平台接口，将预警信息发送至相关用户。

第三，无人机飞行过程中，足够的电力是保证变电站运行环境监测的重要因素。因此，无人机中采用的是太阳能控制器与蓄电池电连接的方式，不仅能够对蓄电池进行有效的充电保护，并且还能够大大延长无人机蓄电池的使用寿命。另外，无人机在飞行过程中，利用太阳能控制器还能够根据设备运行的实际耗电量、日照情况对太阳能功率、蓄电池容量进行具体的调节，确保无人机监测系统运行的用电需求。

5 结语

总而言之，变电站运行环境的运行情况是保证居民用电的重要因素。变电站在运行过程中，需要通过不断的监测才能确保变电站的运行安全。然而，在以往的运行监测中，基本上是通过人工巡检的方式完成，该方式由于各种因素的影响，监测效果不佳。随着无人机的发展应用，基于无人机的变电站运行环境监测系统大大提高了变电站运行环境监测的监测效果，完成了全天候、无死角的监测，并且所有的监测数据都能够非常及时地反馈到相关人员手中，帮助相关人员完成变电站运行环境安全的保障工作。因此，在未来的无人机监测系统发展中，相关人员还应当不断加大力度，完成无人机监测系统的运行，并将无人机应用到更加广泛的行业中，推动社会的发展与进步。