0 引言

输电线路跨区域分布，点多面广，所处地形复杂，自然环境恶劣，长期暴露在野外，受到持续的机械张力、雷击闪络、材料老化、覆冰以及人为因素的影响，时常发生导线断股、金具磨损、塔材锈蚀、导线舞动甚至杆塔倾倒等情况。遇到电网紧急故障或在异常天气时，线路巡检人员不具备有利的交通优势，只能使用普通仪器或肉眼开展巡查，这种方式已经不能完全适应现代化电网建设与发展的需求，亟需先进、科学、高效的电力巡线方式。

1 研究背景及现状分析

人类自古以来就幻想制造出代替人类工作的机器，随着各项技术的不断进步，在很多领域上人类的美好幻想已经变成了现实，并且正逐步从简单的机器生产向更先进的人工智能方向转变。据《2016-2020年中国人工智能行业深度调研及投资前景预测报告》中提出，未来人工智能将出现突飞猛进的发展。中国经过数十年无数优秀科学家、学者以及众多企业研究工程师的不懈努力，可以说中国人工智能领域无论研究与应用水平，都与发达国家不分上下。可以明显感受到人工智能就围绕在我们身边，人工智能技术更广泛的应用将是历史发展的必然趋势，同时，人工智能将极大改变传统生产模式，改变人类生活方式。

目前北京地区架空输电线路采用传统的人工巡检方式，巡检人员到达线路现场进行人工巡检，效率低、劳动强度大，且存在巡检盲区，巡检效果不佳。据统计，2017年人工巡检发现缺陷约6000件，其中多为基础被埋、杆号牌缺失、绝缘子自爆等明显问题，对于金具磨损、销钉松动等细小但较严重的设备缺陷发现率低，仅为 0.2%，往往正是此类缺陷容易造成断线、倒塌等严重事故的发生。现有巡检人员承载力不足，人均年巡检线路超过900km，超出《国家电网公司供电企业劳动定员标准》线路运维标准约 35%以上，并且年龄普遍较大，55岁以上占总巡检人数1/4，但仍坚持从事一线巡检工作，难以胜任长时间户外体力劳动。巡检人员工作能力、责任意识有强弱，巡检是否到位、是否认真仔细难以量化评价。近几年采用了一些新的技术手段，例如使用 GPS定位相机拍摄带有时标和坐标的线路照片，应用移动作业终端执行 APP任务，可以确保人员到岗到位，但是整个线路本体和通道情况是否认真巡查仍存在较大个体差异，难以可靠保证线路巡检质量。并且线路维护范围和数量在逐年增加，仅 2016～2017年新增线路327km，但这两年内巡检人员大量削减，难以承担日益增长的线路运维压力。

智能机器人在输电专业上的应用，可以逐步缓解人力资源紧缺矛盾，可以提升巡检水平、提高测量精度，较传统人工巡检更可靠、更高效，是输电线路运维保障的一次技术革命，人工智能设备的应用更是输电专业未来的发展方向和必由之路。

首先，广播电视台基层时政新闻采编人员要具备扎实的专业能力，且对多个专业领域都有所涉猎，只有这样，才能有效保证其更高效地接纳新媒体运维模式的具体改变。然而，事实上，大多数地区的新闻采编人员综合素质不高，专业理论储备不足，对新事物的接受能力较差，且对时事资讯热点、新媒体传播特点等把握不到位，无法顺应新媒体时代的发展。

2 智能巡检机器人技术研究

智能巡检机器人可搭载可见光摄像机、红外热成像仪、激光雷达测距仪、倾斜相机、高音喇叭，对巡检线路进行近景拍照、实时摄像回传、接头温度测试、交跨距离测量、三维实景建模，以及遇到现场危险施工行为时发出高音警告。机器人能够跨越输电线路上的防震锤、间隔棒以及杆塔塔头，因而机器人巡检可以做到全通道自主巡检而不受所在线路的地形及其环境影响。

2.1 智能巡检系统搭建

当天晚上，我便与叶霭玲见了面。约会地点选在了沙塘的湖心岛。岛是由清淤工程的污泥堆积而成，修了一条窄窄的栈桥与陆地相连。杨柳依依的岸边，我与叶霭玲难以免俗地接了吻。没有预料之中的那种激动，叶霭玲的反应好像也带点儿表演性质。我不由得有点儿泄气，白天见到白丽筠的情形不由自主地浮现在眼前。

+[σ(α(y)),σ([x,z])]+δ[σ(α(z)),[σ(x),σ(y)]]-δ[σ(α(z)),σ([x,y])]

图1 智能巡检系统示意图

2.2 智能巡检流程

智能机器人开始巡检前应做好准备工作，首先完成设备装配，对机器人各部件进行例行全面检查，打开机器人电源，完成系统自检。然后通过预设轨道或者人力，提升机器人上线，将机器人行走轮安装在导轨上，从导轨可直接行进至架空地线上。设置巡检规划，选择机器人巡检路线，设置起止杆塔和巡检模式，可进行人工操作巡检和自主巡检。太阳能自动充电，机器人电量较低时，可行进至充电设备位置，对接充电头进行自动充电，在后台系统可设定充电参数。完成全部巡检任务后，机器人可通过预设轨道或者人力下线，进行例行保养和维修。巡检数据可实时回传至后台系统，机器人下线后也可以从存储卡中拷贝数据，后台技术人员对数据进行整理和分析，编制巡检报告。智能巡检流程示意图如图2所示。

图2 智能巡检流程示意图

巡检任务规划：

机器人靠近杆塔开始减速，分别在距离塔头10m处停止，对各相导线巡检；机器人越过杆塔后，同样在远离杆塔10m位置对各相导线巡检。

数学模型是对现实问题进行数学抽象，用数学语言表达问题，用数学方法构建模型解决问题的素养．数学建模过程主要包括：在实际情境中从数学的视角发现问题、提出问题，分析问题、建立模型，确定参数、计算求解，检验结果、改进模型，最终解决实际问题[5]．下面以理科20题为例，分析高考中数学建模素养的考查情况．

如图 1所示，智能机器人通过预设轨道自动上线，对输电线路杆塔和导线进行拍摄，采集到清晰的可见光、红外热像及三维立体图片，经后台管理系统处理，找出线路设备存在的细小缺陷，在线上可实现太阳能自动充电，保证续航能力，巡检结束后再通过预设轨道自动下线。机器人也可通过人力传递上下线。

（1）线路巡检总体规划

第七项：serial，拍摄序号，可根据这一序号区分具体拍摄的是杆塔哪一部位。

1）杆塔精细巡检：流程如图2中线条所示，按数字由小到大顺序依次拍照巡检；

（2）线路目标巡检规划

巡检图像是根据图像命名规则来实现其自动分类与相对巡检目标定位的。在机器人拍摄可见光照片、红外照片前，会先查询机器人运行数据库文件，确定机器人所在杆塔号、运行方向、时间等位置信息和时间信息。然后根据这一信息以及机器人巡检设备、巡检流程来对巡检图像进行命名。以某一巡检图像名称为例进行解释。

2.3 数据分析与处理

2）直线段高速巡检：①外视负责巡检悬挂侧地线及左侧相线；内视负责巡检中间相线及右侧相线、地线。②摄像机定时5s在1点与2点间切换，方向为瞄准斜前方线路覆盖线路长度5m，机器人巡检速度保持2.6km/h。

第一项：camera，巡检设备，1为可见光摄像机，2为红外扫描仪。

第二项：lineid，线路编号，可根据线路信息数据库查询。

第三项：towercode，杆塔号。

第四项：whichside，大号侧或者是小号侧拍摄。

第五项：Photomode，拍摄模式，分为手动拍摄和自动拍摄。

第六项：datatime，拍摄时间。

企业商品包装物进行设计时，对各种图片的使用应引起重视，不能盲目使用，尽量避免造成侵权。但是，在商品包装设计的时候，不可避免地会出现相似，对产品信息获取可能不够充足，从而出现侵犯他人著作权的行为。现实的案例告诉我们，未经过严格检查的包装上的图片造成对他人著作权的侵犯时，侵权的一方也可以采取一定的措施达到降低赔偿数目的目的，尽量避免造成不必要的损失。

基于地理信息系统环境，模拟河岸植被缓冲带过程，涉及到描述不同河岸带立地条件的空间环境变量。所需空间环境变量主要包括坡度、曼宁系数和土壤水分运动参数（土壤饱和导水率与土壤储水能力）。

2.4 智能巡检成果目标

巡检报告：分类后的图像处理分析主要靠人工，对分类图片进行浏览，并标注缺陷部位，对缺陷图片重命名，然后统计缺陷并编写巡检报告。报告内容包括缺陷描述、危险等级分析及处理建议，并附巡检照片、红外测温照片、激光扫描测距报告等。

假设源节点发送信号功率PS和目的节点发送人工噪声功率PnD不变，中继节点发送总功率在天线数变化时不变，也即NPR=PRT不变，每根天线发送人工噪声的平均功率为PnR=βPR=βPRT/N，0≤β<1为人工噪声功率分配比例，相应，每根天线转发信号的平均功率为(1-β)PR=(1-β)PRT/N.

巡检数据库：建立数据库系统，记录历次线路巡检图像、红外信息、巡检报告等内容，可以直观地对比线路历次巡检状态，为后续巡检及检修决策提供依据。

3 实际应用与效果分析

北京地区在2017年“一带一路”国际高峰论坛、党的十九大供电保障任务中，应用了智能巡检机器人，对数条 220kV特级线路进行了智能化巡检，实现了输电线路由传统的人工巡检模式向智能化、数字化、模型化方式的突破转变。

智能机器人与人工巡检的方式相比（见下表），机器人上搭载了可见光云台摄像机、红外云台热成像仪、激光扫描等仪器设备，具有观察设备距离近视角好、数据测量精度高、巡检效率高等优点。并可将巡检的照片、视频及其相关数据通过无线传输系统实时地发送到地面基站，供地面人员及时发现线路的设备缺陷、环境隐患等问题，实现巡检结果反馈迅速、准确无误。智能机器人巡检不论从巡检效果、巡检数据系统管理、影像资料可复查性都具有优势，电网企业管理也更加智能化、便捷化。

表 智能机器人和人工巡检对比

序号 作业项目巡检效率 测量精度 巡检效果机器人 人工 机器人 人工 机器人 人工1 本体检查 11.2km/天 5km/天 — —2 红外测温 11.2km约44基塔/天 8基塔/天 约1% 约1%3 通道巡视 20.8km/天 10km/天 — —4 弧垂测量 20.8km约83处/天 2处/天 毫米级 分米级5 交跨测量 20.8km范围内所有交跨/天 2处/天 毫米级 分米级6 三维成像 20.8km/天 — — —1）俯视巡检视野好，观测全面；2）摄像头变焦，观察更清晰；3）跨院落、建筑、树木等无障碍行走，不受线下环境影响；4）巡检结果数据化，精度高。1）仰视巡检有遮挡；2）使用望远镜，人员容易疲劳；3）院落无人无法到位、树林上方观测不到；4）依靠工作经验判断，可靠性差。

4 结束语

智能机器人较人工巡检具有一定优势，应进一步研究探索，逐步替代人工巡检、接头温度测试、人工带电登检等例行工作。可按照线路重要程度、运行情况、风险程度，分阶段逐步推广智能化巡检技术。建立智能巡检数据库，对各项测试数据、设备和环境问题进行大数据分析，判断是否为设备家族性缺陷、区域大面积环境隐患，找出影响线路安全的关键问题，长期积累、综合研判，指导线路日常运维、隐患管控、状态检修以及工程改造等工作。

参考文献

[1] 王贤华, 李建云, 鹿宁, 等. 架空输电线路巡线作业机器人的研制[J]. 机电信息, 2013(3): 146-148.

[2] 何健, 罗昳昀, 范畅, 等. 架空输电线路无人机人工联合巡检模式初探[J]. 电子测试, 2015(21): 99-101.