基于無人機和人工協(xié)同巡檢的輸電智能運檢實踐

李 凱，胡智敏，湯國鋒，袁 煒

（國網(wǎng)江西省電力有限公司贛西供電分公司，江西 新余 338000）

0 引言

2016年，國家電網(wǎng)公司董事長舒印彪提出“大力推動‘互聯(lián)網(wǎng)+’與運維檢修等核心業(yè)務(wù)深度融合，依靠創(chuàng)新不斷提高管理現(xiàn)代化水平”。國網(wǎng)贛西供電公司主動適應(yīng)國家電網(wǎng)公司“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略和智能運檢技術(shù)發(fā)展規(guī)劃要求，認(rèn)真落實省公司《輸電線路無人機智能巡檢體系建設(shè)三年規(guī)劃》，大力推進(jìn)無人機智能巡檢和移動作業(yè)終端等新技術(shù)與輸電運檢工作融合，相關(guān)配套技術(shù)也得到改進(jìn)提升，更加高效智能的運檢模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)運檢模式已成為行業(yè)發(fā)展必然趨勢。

1 輸電運維現(xiàn)狀

贛西公司輸電線路遍布三個地級市的7個縣（區(qū)），途經(jīng)地形復(fù)雜，其中山區(qū)、丘陵和河網(wǎng)占70%以上，目前輸電運檢人員共72人，平均年齡42.5歲，缺員率高達(dá)55%。 公司線路規(guī)模龐大并且不斷增長，人均運維量不斷增加，傳統(tǒng)的運檢模式已無法滿足工作需求，亟需采用新技術(shù)、新手段、新模式緩解運維壓力，提升設(shè)備狀態(tài)管控能力。

公司2016年底通過研發(fā)無人機智能操控終端和數(shù)據(jù)處理軟件，實現(xiàn)無人機智能巡檢。2017年9月研發(fā)并使用人巡移動作業(yè)終端，實現(xiàn)了“無人機+人工”協(xié)同巡檢模式。然而協(xié)同巡檢產(chǎn)生的大量巡檢數(shù)據(jù)并未得到充分利用，運檢效率提升有限。公司努力探索與實踐，積極推動傳統(tǒng)運檢模式變革，依托管控平臺建設(shè)和班組架構(gòu)變革，實現(xiàn)了更加高效智能的運檢模式。

2 輸電線路智能運檢管控平臺

2.1 總體思路

公司全面推進(jìn)“大云物移”等技術(shù)與輸電運檢業(yè)務(wù)的深度融合，以構(gòu)建更高效智能的輸電智能運檢模式為目標(biāo)。在實現(xiàn)輸電線路無人機智能巡檢基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開發(fā)了人巡移動作業(yè)終端，提升“無人機+人工”協(xié)同巡檢效率及智能化水平。構(gòu)建了輸電線路智能運檢管控平臺，并將機巡、人巡等輸電全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接入管控平臺，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析和智能化處理。如圖1所示。

圖1 管控平臺構(gòu)建思路

2.2 功能介紹

2.2.1 大數(shù)據(jù)多維度統(tǒng)計，打造運檢“輔助決策地圖”以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)應(yīng)用為基礎(chǔ)，大規(guī)模、全方位、多手段采集真實輸電業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過輸電線路智能運檢管控平臺將電網(wǎng)資源、機巡、人巡、檢修檢測、清障防外破等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深度融合，大數(shù)據(jù)多維度統(tǒng)計分析、精準(zhǔn)定位，完整展示輸電設(shè)備運行狀態(tài)、巡視情況、消缺情況、周期執(zhí)行情況等。宏觀數(shù)據(jù)圖表直觀展示，一目了然，微觀數(shù)據(jù)全面細(xì)致，一鍵穿透，滿足管理人員掌控生產(chǎn)全局的需求，為輸電運檢集約化指揮提供全面、實時、精確的決策依據(jù)。決策分析模塊如圖2所示。

圖2 輸電智能運檢-決策分析

2.2.2 設(shè)備資源三維可視化，實現(xiàn)運檢全景透視

管控平臺內(nèi)建立三維地理信息系統(tǒng)，三維GIS更豐富、逼真的展示空間信息。創(chuàng)建線路全景圖及三維模型，將電網(wǎng)資源三維可視化。將電網(wǎng)資源的缺陷隱患等信息集成到三維GIS中，按嚴(yán)重程度綠黃紅標(biāo)記，如圖3所示，實現(xiàn)每個缺陷隱患都可控能控，信息詳細(xì)，監(jiān)控到位。將人巡和機巡數(shù)據(jù)在三維GIS中展現(xiàn)，輕松實現(xiàn)對人巡和機巡實時監(jiān)控、軌跡查詢和回放，如圖4所示。通過使用多種分析工具，全景透視運檢過程。2.2.3 構(gòu)建全過程智能管控機制，實現(xiàn)運檢全局可控在控

圖3 輸電智能運檢-電網(wǎng)資源三維可視化

圖4 輸電智能運檢-飛行軌跡三維可視化

一是強化周期巡視計劃的制定、展示和前置預(yù)警，如圖5所示。啟動計劃后，系統(tǒng)根據(jù)巡視記錄，自動計算任務(wù)完成進(jìn)度，讓管理人員及時掌控周期巡視進(jìn)度，形成運維資源的自動分析、分配建議和科學(xué)調(diào)配。融合設(shè)備運行狀態(tài)、特殊區(qū)域等多源運維數(shù)據(jù)，分析重點巡檢環(huán)節(jié)和區(qū)域，優(yōu)化巡檢周期、路徑和內(nèi)容，支撐差異化運維。二是管理所有機巡和人巡的成果數(shù)據(jù)，所有缺陷隱患的發(fā)現(xiàn)和消缺必須有圖片數(shù)據(jù)，同時支持二維/三維/全景圖數(shù)據(jù)上傳，查看方便，可直接在三維可視化界面中查看，實現(xiàn)對缺陷、隱患等數(shù)據(jù)的全過程高效閉環(huán)管控。

圖5 輸電智能運檢-計劃任務(wù)管理

3 優(yōu)化班組架構(gòu)

建立“無人機+人工”協(xié)同巡檢模式后，原傳統(tǒng)“運維+檢修”班組分工模式，已不能滿足設(shè)備巡視效率大幅提升后設(shè)備消缺和狀態(tài)管控需求。為提升“機巡+人巡”協(xié)同巡檢模式的綜合效率，根據(jù)業(yè)務(wù)實際，公司決定對原有“運維”+“檢修”的班組分工模式進(jìn)行調(diào)整，按專業(yè)工作環(huán)節(jié)的進(jìn)行分班，將輸電班組調(diào)整為“機巡”、“人巡”、“清障防外破”和“檢修檢測”四個專業(yè)班組，帶電班和輔助班維持原狀不變。

圖6 班組架構(gòu)變革示意圖

如圖6所示，班組架構(gòu)變革后，輸電專業(yè)原9個運檢班調(diào)整為2個無人機巡檢班、2個人工巡檢班、2個檢修檢測班、3個外破清障班。同時，各專業(yè)班組以作業(yè)小組的形式開展工作，班組內(nèi)成立新余一組、新余二組、新余三組、樟樹組、豐城組等作業(yè)小組，各專業(yè)班組的作業(yè)小組一一對接本組工作，例如，四個專業(yè)班組的新余一組負(fù)責(zé)該組管轄線路的巡視、消缺、分析和評價等工作，必要時可輔助其他組開展工作。通過變革班組架構(gòu)，專業(yè)分工更明確，職責(zé)更加清晰，而且綜合檢修、項目全過程管理、通道維權(quán)等因按照專業(yè)化管理，工作質(zhì)量也同步提升，缺陷消除及時性得到保障，不同年齡段的員工都能有合適的崗位發(fā)揮作用。

4 實踐效果

4.1 實現(xiàn)“大云物移”等新技術(shù)與運檢業(yè)務(wù)全面融合

以“大云物移”等新技術(shù)為支撐，以構(gòu)建輸電智能運檢體系為目標(biāo)，實現(xiàn)“大云物移”等新技術(shù)與輸電運檢業(yè)務(wù)的全面融合，重點推進(jìn)了大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)在無人機智能巡檢、移動作業(yè)、大數(shù)據(jù)分析、輔助決策、智能管控等方面的創(chuàng)新應(yīng)用，全面增強了輸電運檢專業(yè)的技術(shù)融合能力、業(yè)務(wù)集成能力、創(chuàng)新引領(lǐng)能力和價值創(chuàng)造能力，有效提高了運檢工作效率和精益化管理水平，使輸電運檢由原來的粗放型管理模式到信息化精細(xì)化轉(zhuǎn)變。

4.2 極大提升設(shè)備狀態(tài)管控能力

通過建立輸電智能運檢模式，“補員”作用非常明顯，無人機巡檢班16人（占比22.2%）完成了83%線路巡視工作，有效緩解了輸電專業(yè)因缺員造成的線路運維壓力，同時隨著工作職責(zé)調(diào)整，專業(yè)分工更明確，職責(zé)更加清晰，精益管理水平提升顯著。新模式下的巡檢效果不僅符合輸電運維管理規(guī)定要求，而且避免了以前因人員不足不能按時完成巡視任務(wù)的情況。自2017年9月建成輸電智能巡檢模式以來，截至2018年4月底，開展通道和樹障巡視14 000余公里，桿塔精細(xì)化巡視3 300余基，發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重及以上缺陷隱患3009處，銷釘級危急缺陷386處，有效避免掉線掉串等重大事故發(fā)生，因運維不當(dāng)造成跳閘0次，未發(fā)生樹線放電等人為責(zé)任事件，設(shè)備狀態(tài)管控能力顯著提升。

4.3 顯著提升運檢工作管理水平

依托輸電線路智能管控平臺，輸電線路的智能運檢管理水平得到全面提升，“機巡+人巡”作業(yè)模式得到有效優(yōu)化，實現(xiàn)了由原來對班組和線路管控，轉(zhuǎn)變?yōu)閷ψ鳂I(yè)小組和單基桿塔狀態(tài)的常態(tài)管控，設(shè)備狀態(tài)管控力和班組管理穿透力大幅提升。一是實現(xiàn)輸電運檢數(shù)據(jù)全網(wǎng)共享，及時性大大提升；二是可視化程度高，實現(xiàn)機巡和人巡實時監(jiān)控、記錄回放、電網(wǎng)資源可視化展示等功能；三是有效提高運檢效率，巡視采集、數(shù)據(jù)處理、成果管理、消缺管理各環(huán)節(jié)高效銜接；四是數(shù)據(jù)價值充分利用，海量巡檢數(shù)據(jù)深度融合，實現(xiàn)有效管理和大數(shù)據(jù)分析，為運檢決策提供有力數(shù)據(jù)支撐。

5 結(jié)語

在實現(xiàn)“無人機+人工”協(xié)同巡檢高度智能化基礎(chǔ)上，公司創(chuàng)新研發(fā)覆蓋輸電運檢業(yè)務(wù)全過程的輸電線路智能運檢管控平臺，平臺對輸電業(yè)務(wù)所有數(shù)據(jù)的深度融合，實現(xiàn)運檢數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)分析和可控預(yù)警，為運檢管理決策提供有力支撐，實現(xiàn)生產(chǎn)指揮及決策的高度智能化和集約化。同時，通過變革班組架構(gòu)，各專業(yè)班組實現(xiàn)互相補位和專業(yè)化運作，有效化解人少設(shè)備多的矛盾。輸電智能運檢模式使設(shè)備狀態(tài)管控能力、班組管理穿透力、運檢效率及管理水平大幅提升。