基于远程智能气象站的配网线路杆塔带电作业效率提升研究

何九葛　张一东　张欲峰　张春锋

关键词： 远程智能 配网线路 带电作业 效率提升 人员车辆分配

中图分类号： TM752 文献标识码： A 文章编号： 1672-3791（2024）01-0060-04

配网线路带电作业面临着复杂的地形和天气变化等挑战，而作业前需要进行勘查和确认作业点的地形线路设备以及气象条件，以保证施工的顺利进行。当前的作业计划执行效率受到两次勘查的影响，因此需要解决如何实现对作业现场的远程实时监测，从而优化人员车辆分配和计划执行的问题。针对这一挑战，本文提出了基于远程智能气象站的配网线路杆塔带电作业效率提升的研究方向。

1 配网线路带电作业存在的问题和挑战

配网线路带电作业面临多个问题和挑战。安全风险是其中的主要问题，因为这些作业涉及高压电力设备，操作人员需要在高风险环境下工作，会遇到触电、电弧闪等安全风险。这要求操作人员具备高度的专业知识和技能。由于气象条件变化或其他不可控因素，作业计划往往需要灵活调整。然而，调整作业计划需要重新勘查和确认作业点的情况，导致时间和资源的浪费。人员车辆分配效率低也是一個重要问题。目前的分配往往缺乏准确信息的实时支持，无法根据作业点的具体情况和气象条件进行合理安排。这可能导致资源利用率不高和作业效率低。

2 针对作业点勘查和气象条件确认的流程分析

作业点勘查和气象条件确认是配网线路带电作业的关键流程。在作业前，需要派遣人员实地勘查作业点的具体情况，包括地形线路设备、杆塔结构、接地系统等。勘查人员需要详细记录作业点的特征和参数，并测量现场和拍摄现场照片，对作业点的气象条件进行确认。这包括监测天气变化、温度、湿度、风速等因素，以评估作业的安全性和可行性。一般通过查询气象数据、使用便携式气象仪器或联系气象部门获得相关信息。通过将勘查数据和气象数据进行整合和分析，评估作业点的风险等级和适宜性。结合地形、气象条件和作业要求，确定作业方案、所需人员和设备，并制订安全措施和紧急预案［1］。随着技术的发展，借助远程智能气象站等工具，可以实现作业点的远程实时监测，并进一步优化流程，提高作业效率和安全水平。

3 远程智能气象站的设计与功能

3.1 设计要求与技术参数

远程智能气象站的设计目标是实现对作业点的实时不间断勘查和监测，以提供准确的气象信息支持。远程智能气象站需要具备高精度的监测功能，可以测量多个气象参数，如温度、湿度、风速、风向、降雨量等。传感器应具备高精度和稳定性，以确保数据的准确性和可靠性。气象站必须具备远程通信能力，以实现与中央控制系统或数据中心之间的数据传输和交互。常见的通信方式包括蜂窝网络（如4G 或5G）、卫星通信或者无线网络等。通过远程通信，数据可以及时传送给相关人员，并支持远程监控和管理。为了减少人工干预和提高操作效率，远程智能气象站应具备自动化操作的能力，自主采集气象数据的能力，并能够自动存储、整理和传输数据，以降低人工处理的工作量［2］。远程智能气象站应能够实时更新气象数据，并支持实时展示和报告功能。相关人员可以通过互联网或移动应用程序访问气象数据，及时了解作业点的气象情况。同时，系统应提供报警机制，以便在出现异常或危险天气条件时及时通知相关人员。远程智能气象站的设计需要考虑环境的复杂性和极端天气情况，也要具备良好的防水、防尘和抗风能力，以适应各种恶劣环境。硬件设备应具备高可靠性和稳定性，能够长时间运行并保持准确的测量结果。

3.2 监测与测量模块功能介绍

远程智能气象站通常包含多个监测及测量模块，用于获取各种气象参数。以下是一些常见的模块及其功能介绍。温/湿度模块通过温度传感器和湿度传感器测量环境的温度和湿度，可以提供实时数据反馈，帮助相关人员了解作业点的舒适度、热辐射及空气中的湿度水平。风速/向模块使用风速传感器和风向传感器来测量风的强度和方向，可以提供关于风力等级和风向变化的信息，对于评估风对作业的影响与安全性具有重要意义。降雨量模块用于实时记录、计量和报告降雨量，可以采用激光或其他技术进行测量，以确定降雨的强度和持续时间，为作业人员提供是否需要暂停作业或采取防护措施的依据［3］。气压模块用于测量大气压力，以提供有关气象系统的重要信息。通过监测气压变化，并在气象系统发生变化时提供预警，使作业人员能够及时做出相应的调整。光照度模块用于测量环境中的光照强度，包括可见光和紫外线辐射，可以评估光线条件，特别是在需要进行视觉工作或对光敏材料有影响的情况下，提供有价值的信息。这些监测与测量模块通过传感器和相关技术获取气象参数的数据，并将其传输到远程智能气象站的数据处理单元。通过整合和分析这些数据，远程智能气象站可以提供实时、准确的气象信息支持，帮助作业人员做出明智的决策，优化作业计划，提高作业效率，并增强作业的安全性。

3.3 实时不间断勘查和监测的实现原理

远程智能气象站内部搭载了各种传感器，用于定期采集环境参数的数据。这些传感器包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、降雨量传感器等。传感器将收集的物理量转换为数字信号，并通过内部处理单元进行处理和存储。采集到数据通过内置的通信模块（如无线电、卫星通信等）发送给中央控制系统或数据中心。通信模块将数据进行编码和压缩，并使用适当的协议进行传输，而确保数据的安全性和准确性［4］。数据处理和分析还可以包括异常检测和预警功能，如及时发现不利气象条件。用户可以通过远程访问技术，如互联网、移动应用程序等，实时查看气象站的数据和报告。远程访问可以提供实时更新的气象信息，并支持用户对数据进行分析和决策。此外，用户还可以通过远程控制指令对气象站进行操作和配置，如设置采样频率、报警阈值等参数。通过以上原理，远程智能气象站能够实现对作业点的不间断勘查和监测。通过传感器采集环境数据，将数据传输给中央控制系统或数据中心进行处理和分析，然后通过远程访问提供实时的气象信息和报告，支持用户做出准确的决策和安排，以提高配网线路带电作业的效率和安全性。

4 提升配网线路杆塔带电作业效率的策略

4.1 研制可视远程智能气象站

研制可视远程智能气象站是提升配网线路杆塔带电作业效率的一項策略。气象站应内置各种监测与测量模块，如温度和湿度监测模块、风速和风向监测模块、降雨监测模块、大气压力监测模块、光照度监测模块等。这些模块能够不间断地进行各项测量，并将数据传输给中央控制系统进行处理和分析。气象站应具备远程可视化功能，允许作业人员通过互联网或移动应用程序远程访问气象站的数据和报告，可以实时查看气象信息。气象站应设有预警与告警功能，当检测到异常气象条件时，自动发出警报通知作业人员。在风速超过安全范围、降雨量过大、低温结冰等情况下，气象站可以发出警报，提醒作业人员采取相应的安全措施或暂停作业。

传统的气象勘查需要派遣人员和车辆前往现场进行测量，耗费时间和资源。而可视远程智能气象站可以实现远程监测，减少不必要的人员和车辆，节约成本和时间。通过远程访问功能，作业人员可以实时获取气象信息，了解当前的环境状况。这将有助于作业人员及时调整作业计划，避免因突发气象变化而引起的延误或安全风险。可视远程智能气象站具备预警与告警功能，能够及时发现异常气象条件并通知作业人员。这使作业人员能够更加关注潜在的风险，并采取适当的防护措施，提高作业的安全性［5］。

4.2 远程实时监测作业点气象环境

远程实时监测作业点的气象环境是提升配网线路杆塔带电作业效率的重要策略。通过远程智能气象站进行实时监测，可以有效减少对作业点的复勘次数，避免由于气象条件不符合施工要求而延误作业。在作业点附近或直接在配网线路杆塔上安装远程智能气象站，这个气象站应有各种监测模块，以全面监测作业点的气象环境。远程智能气象站定期对气象参数进行采集，并将数据转换为数字信号。这些数据将通过内置的通信模块（如无线电、卫星通信等）发送给中央控制系统或数据中心。中央控制系统或数据中心接收到传输的数据后，根据预设的算法和模型进行数据处理和分析。这些系统会解读和分析气象数据，生成相应的气象信息报告。这样，作业人员可以及时做出决策，避免因不符合施工要求的气象条件而导致作业延误。此外，远程访问和监控功能也使作业人员可以更好地计划和调整作业进程，提高工作效率。

4.3 优化人员车辆分配

基于远程实时监测的数据，可以根据作业点的具体情况和气象环境，合理安排人员和车辆，以提高作业效率。通过远程智能气象站实时监测作业点的气象参数，这些数据将帮助作业调度中心进行分析和决策。根据实时监测的气象数据，中心会分析不同气象条件对作业的影响。高温、降雨或大风可能导致施工困难或安全隐患，而适宜的天气则有利于作业的顺利进行。根据气象条件和作业需求，优化人员的分配计划。在高温天气下，需要增加作业人员的休息时间，确保作业人员的安全和身体健康。根据实时监测的气象数据，及时调整应急响应计划。如果检测到恶劣的气象条件，如暴风雨或雷电，可以暂停或推迟作业，以确保作业人员和设备的安全［6］。

4.4 减少无效的计划分配

减少无效计划分配是提升配网线路杆塔带电作业效率的关键策略之一。通过远程实时监测提供的信息，可以提前了解作业点的地形、线路设备及气象条件，确保施工条件符合要求，避免因不可控因素导致的计划执行失败。利用远程实时监测技术，获取作业点的实时图像或视频，并进行地形和线路设备调查。这有助于了解作业点的地貌、障碍物和线路配置，预先评估施工条件和安全风险。通过远程智能气象站实时监测气象数据，预先了解和考虑气象条件对作业的影响。如果气象条件不符合施工要求，可以推迟计划或采取相应的安全措施。根据地形、线路设备和气象条件等信息，建立合理的作业标准和规范。这些标准和规范应考虑作业的安全性、效率和可行性，确保计划分配的合理性。此外，还要考虑不可控因素的存在，制订灵活的计划。在计划中留出适当的缓冲时间和资源，以应对突发情况或气象条件变化。这有助于减少无效计划分配，并提高对不可控因素的应对能力［7-8］。

4.5 提高作业前期勘查效率

为了提高作业前期勘查的效率，可以采取以下措施。

（1）利用现代技术，如无人机、卫星图像、遥感技术等，对作业点进行远程实时监测。这样可以获取实时的地理信息和环境数据，减少对作业点的实地勘查次数，节约时间和人力资源。（2）建立一个集中的数据库或平台，将各种勘查数据进行整合和共享。不同部门和团队可以在同一平台上查看和编辑数据，避免重复收集和整理数据，提高勘查效率。（3）引入自动化工具，如计算机辅助设计软件、地质勘探设备等，快速收集和处理勘查数据。这些工具能够提供精确的数据分析和处理功能，减少人工操作的出错风险，并加快勘查过程。（4）在作业开始之前，进行充分的规划和准备工作。制订详细的勘查计划和时间表，明确任务分工和责任，确保各项准备工作有序进行，减少后续调整和返工的可能性。通过以上措施，可以降低作业前期勘查的时间和成本投入，简化勘查流程，提高整体作业效率。这将使团队能够更快速地进行作业准备阶段，为后续工作奠定良好基础。

5 远程智能气象站在实际带电作业中的应用前景

远程智能气象站在实际带电作业中具有广泛的应用前景。远程智能气象站可以提供实时的气象数据，如温度、湿度、风速、风向及降雨等［9］。这些信息对于带电作业的安全至关重要。通过准确了解气象条件，工作人员可以做出更明智的决策，避免在不适宜的天气环境下进行危险作业。远程智能气象站能够实时监测和记录气象数据，并将其传输到中央控制系统或数据中心。基于这些数据，工作人员可以更好地安排作业计划，合理分配资源，提高作业效率。例如：在天气恶劣的情况下，可以优先安排其他任务，以充分利用工作时间。远程智能气象站可以通过远程通信技术与中央控制系统相连，实现远程监控和管理。作业人员和管理人员可以通过互联网或移动应用程序访问实时气象数据和报告，随时了解作业点的气象情况。这样，作业人员可以迅速做出响应，并采取适当的措施确保作业的安全性和高效性。远程智能气象站不仅提供实时数据，还可以结合预测模型和算法分析气象趋势和风险。这有助于提前预警潜在的不良天气事件，使操作人员能够采取预防措施，减少事故和损失的发生。远程智能气象站可以自动记录和存储气象数据，形成历史记录。这些数据可以用于分析和研究，以改进作业策略和规范。通过对长期数据的分析，可以识别气候模式和趋势，为未来的带电作业计划和决策提供更好的参考依据。

6 结语

在配网线路杆塔带电作业中，基于远程智能气象站的研究可以显著提升作业效率。通过实时监测和分析气象条件，远程智能气象站能够为作业人员提供准确的天气信息，以便更好地安排作业计划、资源分配和人员调度，从而降低作业等待时间和不必要的复勘次数。此外，通过远程通信技术，工作人员和管理人员可以实时访问气象数据和报告，进行远程监控和风险管理，及时采取措施应对不利气象条件，确保作业的安全性和高效性。这项研究还有助于建立历史数据记录和分析体系，为未来的作业计划和决策提供可靠的参考依据。总之，基于远程智能气象站的配网线路杆塔带电作业效率提升研究具有重要意义，将为电力行业提供更安全、高效的作业方式，推动电力系统的可靠运行和持续发展。