電力系統(tǒng)無(wú)人機(jī)全自動(dòng)精細(xì)化巡檢方案

王欣然

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視局綜合保障中心 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

引 言

隨著中國(guó)近些年社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)電力系統(tǒng)的智能化技術(shù)水平要求也在不斷提升中，因此，電力工程的智能化技術(shù)建設(shè)一直保持著較強(qiáng)的力度。然而內(nèi)蒙古地區(qū)跨度大、地形復(fù)雜、環(huán)境多變的地域特點(diǎn)，在實(shí)際的電力工程工作中遇到很多障礙和不便。伴隨人工智能技術(shù)的大力展，電力行業(yè)也步入了使用無(wú)人機(jī)大面積巡查電力線路的時(shí)代，無(wú)人機(jī)的使用已成為電力工作人員開(kāi)展巡檢工作并高效安全完成巡檢作業(yè)的首選方案。

1 無(wú)人機(jī)巡檢難點(diǎn)

在實(shí)際工作中，無(wú)人機(jī)飛行應(yīng)用于輸電線路巡檢工作時(shí)，還需要大量操控手操控?zé)o人機(jī)到達(dá)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，并采用手動(dòng)操控?zé)o人機(jī)遙控以執(zhí)行巡檢任務(wù)。這樣傳統(tǒng)的“無(wú)人機(jī)+操控手”的巡檢方法不僅受操控手手工操作、視線內(nèi)飛行、人為飛行不穩(wěn)定等因素的干擾，還受無(wú)人機(jī)日常保存養(yǎng)護(hù)與續(xù)航等問(wèn)題的阻礙，這些問(wèn)題直接決定了巡檢質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)、巡檢任務(wù)是否完成，因此，在實(shí)際巡檢作業(yè)中，巡檢效率、作業(yè)質(zhì)量以及巡檢頻次很難滿(mǎn)足電網(wǎng)在現(xiàn)今泛在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的剛性需求。另外，受到地理?xiàng)l件的限制，內(nèi)蒙古電力系統(tǒng)涉及區(qū)域廣、地形變化復(fù)雜等特點(diǎn)，無(wú)人機(jī)巡檢也需要采用“工作人員+機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)+無(wú)人機(jī)”的方式，長(zhǎng)途跋涉至偏遠(yuǎn)地區(qū)，這樣的常規(guī)工作耗費(fèi)大量人力物力財(cái)力，甚至往往無(wú)法達(dá)到預(yù)期的目的。

2 應(yīng)對(duì)方案

首先，根據(jù)電力電網(wǎng)面積來(lái)部署合理數(shù)量的機(jī)庫(kù)或機(jī)場(chǎng)，無(wú)人機(jī)自動(dòng)機(jī)場(chǎng)需要部署在變電站可以安全起飛降落的區(qū)域。無(wú)巡檢任務(wù)時(shí)，無(wú)人機(jī)在機(jī)場(chǎng)（機(jī)庫(kù)） 內(nèi)部充電待命，當(dāng)接到巡檢任務(wù)，或到規(guī)定巡檢時(shí)間時(shí)，無(wú)人機(jī)接收到飛行指令，飛機(jī)出口自動(dòng)打開(kāi)，無(wú)人機(jī)開(kāi)機(jī)、起飛執(zhí)行巡檢任務(wù)。從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的自動(dòng)起飛、精準(zhǔn)降落、自動(dòng)充電，為無(wú)人機(jī)提供一個(gè)安全、可進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的存儲(chǔ)空間。

通過(guò)無(wú)人機(jī)裝載的激光雷達(dá)可以采集形成點(diǎn)云數(shù)據(jù)，或者通過(guò)傾斜攝影等測(cè)繪手段獲取變電站和線路走廊內(nèi)的高精度三維點(diǎn)云地圖信息，這樣就首先生成了巡檢航線。然后利用無(wú)人機(jī)綜合操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)和機(jī)場(chǎng)（機(jī)庫(kù)）的整體聯(lián)合調(diào)度，將巡檢航線編入無(wú)人機(jī)系統(tǒng)生成自動(dòng)巡檢路線，同時(shí)命令無(wú)人機(jī)記住飛行航點(diǎn)，并在規(guī)定位置進(jìn)行拍照，在自動(dòng)巡檢目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行信息采集。無(wú)人機(jī)通過(guò)裝載的視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠在復(fù)雜多變的環(huán)境中自主飛行，保證飛行安全并自動(dòng)規(guī)避障礙，并在規(guī)定點(diǎn)位完成拍照任務(wù)。

通過(guò)搭載智能相機(jī)，實(shí)時(shí)推送視頻流至后臺(tái)指揮中心，不論白天黑夜皆能洞察每一次變化。根據(jù)AI 智能識(shí)別，能夠及時(shí)研判設(shè)備破損、線路故障等事件，進(jìn)行精準(zhǔn)定位，上報(bào)運(yùn)維人員。搭載云端缺陷識(shí)別系統(tǒng)可以進(jìn)行缺陷識(shí)別、缺陷報(bào)告并提供周期性的數(shù)據(jù)分析報(bào)告等工作，供工作人員了解整體運(yùn)行狀況。

對(duì)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的違法行為，還可利用無(wú)人機(jī)攜帶的網(wǎng)聯(lián)喊話(huà)器進(jìn)行遠(yuǎn)程喊話(huà)，對(duì)其行為進(jìn)行警告和制止。通過(guò)無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)程自動(dòng)化操作，以空中視野打破巡檢盲區(qū)，減輕工作人員的作業(yè)強(qiáng)度，提升整體巡檢質(zhì)效。

3 實(shí)現(xiàn)路徑與技術(shù)支撐

配備人工智能圖像識(shí)別的無(wú)人機(jī)全巡檢系統(tǒng)，主要應(yīng)包括無(wú)人機(jī)及平臺(tái)，無(wú)人機(jī)配有導(dǎo)航攝像頭，平臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)配備智能通信模塊、電源操作模塊、起降臺(tái)裝置、監(jiān)控設(shè)備、置換臺(tái)、貨柜、機(jī)械手等。無(wú)人機(jī)降落于起降臺(tái)，起降臺(tái)、機(jī)械手、置換臺(tái)及貨柜均固定位置并有預(yù)制坐標(biāo)，機(jī)械手可用于置換臺(tái)、貨柜等之間夾送物料、安裝設(shè)備。

運(yùn)用全自動(dòng)化無(wú)人機(jī)機(jī)庫(kù)或者機(jī)場(chǎng)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自動(dòng)更換電池、充電、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)等功能，解決工作任務(wù)安排、機(jī)器設(shè)備組裝、電池維護(hù)更換等問(wèn)題。

運(yùn)用人工智能圖像識(shí)別技術(shù)解決無(wú)人機(jī)自動(dòng)起降問(wèn)題，對(duì)識(shí)別預(yù)設(shè)坐標(biāo)線上的圖像色彩、光線亮度等信息，引導(dǎo)無(wú)人機(jī)自動(dòng)降落到起降臺(tái)上，對(duì)無(wú)人機(jī)掛載物進(jìn)行更換工作等；或者根據(jù)剩余電量控制無(wú)人機(jī)返航回起降臺(tái)進(jìn)行充電操作，實(shí)現(xiàn)無(wú)人操控與遠(yuǎn)程操控，提高作業(yè)效率，降低作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)巡檢人員需求。

運(yùn)用D-RTK 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位技術(shù)、激光/視覺(jué)SLAM、3D 路徑規(guī)劃、AI 圖像處理、飛控融合等先進(jìn)技術(shù)，增強(qiáng)抗磁干擾能力，解決無(wú)人機(jī)自動(dòng)飛行精準(zhǔn)度及穩(wěn)定性，降低飛行事故的發(fā)生概率，同時(shí)捕捉圖像更為清晰的缺陷圖片，獲得精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建環(huán)境圖像，實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃，降低對(duì)人員操控?zé)o人機(jī)技術(shù)需求。

運(yùn)用低延遲視頻通信、低延遲視頻編碼技術(shù)、云端高吞吐高并發(fā)、云端AI 計(jì)算實(shí)時(shí)處理等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)傳輸功能，同時(shí)完成機(jī)載端與云端等端對(duì)端的互動(dòng)作業(yè)，解決設(shè)備遠(yuǎn)程控制、圖像數(shù)據(jù)識(shí)別、巡檢作業(yè)質(zhì)量不高等問(wèn)題，提升巡檢數(shù)據(jù)與識(shí)別質(zhì)量。

4 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

通過(guò)“機(jī)載AI 控制系統(tǒng)+無(wú)人機(jī)全自動(dòng)機(jī)場(chǎng)+云端控制系統(tǒng)”，可以實(shí)現(xiàn)電力巡檢單元的無(wú)人值守、離線任務(wù)規(guī)劃、常態(tài)化精細(xì)化自動(dòng)遠(yuǎn)程巡檢作業(yè)等功能。加之現(xiàn)今泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的支持，無(wú)人機(jī)全自動(dòng)化巡檢的應(yīng)用可以是巡檢結(jié)果從實(shí)時(shí)測(cè)量狀態(tài)分析和歷史大數(shù)據(jù)中，充分了解到巡檢目標(biāo)存在的關(guān)注點(diǎn)和異常點(diǎn)，可以為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行提供充分的保障，從而為電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)重要目標(biāo)提供充分的保障。

5 方案價(jià)值

采用無(wú)人機(jī)全自動(dòng)精細(xì)化方式進(jìn)行電網(wǎng)巡檢作業(yè)，相比無(wú)人機(jī)人工巡檢，可以使作業(yè)效率和精細(xì)化程度提升至少兩倍。即使在沒(méi)有專(zhuān)業(yè)輸電巡檢經(jīng)驗(yàn)、或者沒(méi)有專(zhuān)業(yè)無(wú)人機(jī)操控手的情況下，也可以完成巡檢。極大減輕了巡檢作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、勞動(dòng)時(shí)間、成本壓力，提高了后期數(shù)據(jù)的分析、缺陷診斷效率和質(zhì)量，有效提升無(wú)人機(jī)巡檢效率和準(zhǔn)確率。

小 結(jié)

因此，無(wú)人機(jī)全自動(dòng)化成為了技術(shù)發(fā)展的主要目標(biāo)。應(yīng)用無(wú)人機(jī)開(kāi)展全自動(dòng)飛行巡檢工作，成為當(dāng)前電力系統(tǒng)提高管理水平、提升工作質(zhì)量和效率的發(fā)展趨勢(shì)。