中国电科院 张慧，丁慧霞，王智慧，等：超级Wi-Fi系统在特高压线路工程中的应用研究

来自：电力信息与通信技术  2022-4-11

研究背景

特高压输电线路工程输电距离长、区域跨度大，输电线路工程设计路径需要经过运输条件恶劣的山区地形，给工程施工物料运输带来极大困难。采用架空索道进行物料运输是解决特高压输电线路工程山区地形施工物料运输的有效途径之一，在固定的支架点卸载施工物料需要专门施工人员在各支架点指挥货物的卸载，这种人工巡检物料卸载的方法存在一定安全风险。

主要创新点 

1）智能索道巡检系统优化方案

采用470~698 MHz工作频段的超级Wi-Fi，支持中继组网，通过多跳路由能够满足货运索道信息运输的覆盖范围需求，将超级Wi-Fi系统代替现有智能索道巡检系统中的1.4 GHz图传模块和900 MHz数传模块，既可以满足信息传输的距离要求，而且采用单一传输模块，又能够简化设备装置部署。

（a）优化前

（b）优化后

图1 智能索道巡检系统优化方案 

将现有智能摄像系统进行优化，优化方案中使用超级Wi-Fi模块替换现有系统中的1.4 GHz图传模块和900 MHz数传模块。针对特高压线路工程货运索道场景中需求，本文提出智能索道巡检系统优化方案（图1）。

①巡检视频、图片传输。云台摄像机拍摄巡检视频和巡检图片并通过以太网连接超级Wi-Fi模块，视频和图片数据通过超级Wi-Fi通道转发至地面站上的2.4 GHz的Wi-Fi模块上，巡检人员通过iPad点播索道巡检画面。

②GPS信息传输。地面站GPS模块通过串口连接超级Wi-Fi模块，定位信息由超级Wi-Fi模块转发至索道站，索道站上的超级Wi-Fi模块通过以太网连接并转发地面站GPS定位信息给STM32单片机。索道站GPS模块通过串口连接STM32单片机，两地的GPS定位信息经过STM32单片机整合后发送给云台摄像机，由云台摄像机将图片和定位信息整合后通过超级Wi-Fi通道发送到地面站的2.4 GHz的Wi-Fi模块上，巡检员通过iPad点播索道巡检图片。

2）智能摄像系统的现场测试

为了验证使用超级Wi-Fi模组优化后的智能摄像系统的整体性能，验证智能摄像系统能否满足特高压线路工程中货运索道的覆盖范围，在陕西省汉中市青海-河南±800 kV高压直流线路工程陕2标段进行现场测试，起点为陕西省汉中市略阳县与勉县交界的观音寺乡李家坪，终点为陕西省城固县洋县交界的铁河乡中坪林场，线路全长95.7 km，共有铁塔基础164基。沿线地形一般为山地，占41.2%，高山大岭占58.8%。线路所经地区的海拔高度在800~1900m之间。共在3条货运索道上进行智能摄像系统的测试，索道位于山区，周边林木较茂密。

（a）起始端    (b）运行中

图2 智能摄像系统的行驶轨迹

通过选用合适的地面站发射天线，超级Wi-Fi设备作为中继站，在3条货运索道上测试智能摄像系统能覆盖的距离和在iPad上显示视频的清晰度。3条索道分别长904、4 070和1 000m。通过测试，智能摄像系统可以覆盖第1和第3条索道的整个巡检路线，且巡检视频清晰、无卡顿，第2条索道经过使用1个超级Wi-Fi中继站后，智能摄像系统也可以覆盖整条索道巡检路线。智能摄像系统拍摄索道1和3的图片如图3所示，可以看出，优化后的智能摄像系统可以满足货运索道巡检的覆盖范围需求和对图片、视频的清晰度要求。因此改进后的智能摄像系统不仅使设备简化，还能进一步扩大其覆盖范围。

图3 智能摄像系统拍摄索道1和3的图片

（a）索道1 （b）索道3

现有方案中采用1.4 GHz通信模块和已有方案采用超级Wi-Fi模块传输货运索道上智能摄像系统录制的视频信息，分别测试现有方案和改进方案进行货运索道巡检，将视频清晰、无卡顿回传到地面站的最远传输距离。2种方案测试的3个货运索道的覆盖范围如表1所列。

表1 2种方案测试3个货运索道的覆盖范围

从表中可以看出，采用1.4GHz通信模块的智能摄像系统传输距离都在300 m左右，无法满足货运索道巡检的覆盖范围要求，第3条索道的传输距离最短，由于第3条货运索道沿线的树木较多，信号损耗较大。采用超级Wi-Fi模块的智能摄像系统能够覆盖第1和第3条货运索道，第2条货运索道长4 070 m，采用超级Wi-Fi模块的智能摄像系统无法全覆盖，但超级Wi-Fi能够支持中继组网，可以在2 km附近放置1个超级Wi-Fi设备作为中继站，然后能够满足更长距离的覆盖范围需求。

解决的问题和意义

智能摄像系统可以替代巡检员进行特高压线路工程货运索道的巡检，解决巡检员巡检的速度慢、危险高的弊端。通过采用超级Wi-Fi系统替代现有智能摄像系统的1.4 GHz图传模块和900 MHz数传模块，使其可以满足特高压线路工程环境下货运索道巡检的覆盖范围需求。

通过在特高压线路工程的树木遮挡环境下，仿真现有智能摄像系统的1.4 GHz图传模块和超级Wi-Fi系统的路径损耗和接收功率，得出超级Wi-Fi系统的路径损耗远小于1.4 GHz图传模块的路径损耗。通过在青海-河南±800 kV特高压直流线路工程现场测试优化后的智能摄像系统的覆盖范围和传输性能，结果显示，优化后的智能摄像系统能够满足树木遮挡环境下货运索道巡检的传输覆盖要求，并且能满足视频清晰、无卡顿传输。本文提出的采用超级Wi-Fi模组优化的智能摄像系统可以应用到特高压线路工程的货运索道巡检业务，代替人工巡检，加快巡检进度，降低巡检风险，为提出的“新基建”的特高压行业解决工程实际难题。