输电线路无人机智能精益化巡检技术应用

2022-01-03卢银均陈克勇姜金节邓德慧

黑龙江电力 2021年4期

卢银均，陈克勇，姜金节，刘闯，邓德慧

(国网湖北省电力有限公司荆门供电公司，湖北荆门 448000)

0 引言

随着经济的快速发展，输电线路规模逐年增大，遍及区域广、途经地形复杂、在高山迎风面附近还存在微地形和微气象，人工线路运维量持续增加，以人工巡检为主的模式已不能满足当前线路精益化管理的要求，亟需优化作业模式[1]。

无人机智能巡检技术是当前最有效、最具发展前景的新方法，采用高效智能的无人机巡检模式来降低线路运维压力，可以有效保障电力主网安全，提高设备运行状态管控水平[2-3]，更好地弥补人工巡检劳动强度大、耗时长、效率低等不足。利用小型化的智能设备，配合无人机智能巡检移动平台，可以对长距离、主干电网和人工巡检无法到达的地区进行智能巡检，使输电线路安全运行在可控、能控和在控水平。无人机智能巡检示意图如图1所示。

图1 无人机智能巡检示意图

1 智能巡检运用现状

相较于传统巡视，无人机的智能巡视效率更高，但受线路人员结构、运检管理模式等因素影响，制约着无人机巡检技术在输电线路上的深化应用[4]。

1)线路运维人员匮乏。由于线路专业新员工补充不足，老员工相继退休，造成线路专业的年龄层次跨度较大，能够实际开展工作的人员较少，班组人员除常规巡线、检修任务外，还需要承担大量的特巡和保电工作，工作强度大。并且，老员工对新事物、新技术、新方法的接受能力不高。

2)无人机巡检管理流程不够规范。员工普遍认为无人机只是线路巡检的一种工具，对无人机智能巡检技术在线路上的作用没有给予足够的重视，对采集回的数据未进行深入的分析。在安排无人机巡检时具有随意性，管理模式不清、管理流程不够规范、职责不够明确，未能有效发挥无人机巡检的效用。

3)智能巡检设备利用率不高。无人机和智能巡检设备价格一般较高，在进行零购项目和专项成本预算时，未安排资金对无人机和运检设备进行采购。无人机在精细化巡检时需操作人员具备一定的技能水平，由于缺乏相关专业人员开展无人机智能巡检工作，造成装备利用率低下。

4)新技术与运检业务未充分融合。从无人机运检自主化、智能化发展来看，运检前端数据要与运检后端业务充分融合，实现大数据关联与分析。在技术应用中，常规无人机巡检作业与检修策略制定以及状态评价等评估分析关联性不强，业务之间的集成度不高，缺乏创新引领能力和价值创造能力。

5)班组结构制约智能巡检发展。现有的输电班组多为运维、检修和带电作业班组，由于无人机管理流程缺乏规范性，运维班组缺乏专业性，运维班组对采用人工巡检和无人机巡检责任划分不明确，各班组之间信息交流和分享不及时、不畅通，严重制约无人机智能巡检发展。

2 无人机智能巡检模式分析

2.1 创新运检模式，提高精益管理水平

1)搭建智能巡检平台，强化智能管理效率提升，加大新技术、新设备的投入。结合线路运检隐患实际，以多旋翼无人机为平台，通过挂载不同类型的图像及点位数据采集智能设备以实现对电力线路及附属设备的全方位故障检测,提高数据智能化采集效率。通过软件与硬件融合搭建无人机智能巡检平台，集成数据中央处理、分析前端显示和隐患后端管理，智能开展无人机巡检计划管理和隐患消缺管理，按照精益化的管理要求对图片和点位数据进行归档存储。通过智能巡检系统进行大数据分析，深度融合无人机巡检和人工巡检数据，生成报表和数据，并实现三维可视化展示，为输电运检提供可靠数据支撑[5-6]。

2)固化巡检工作流程，实现规范有序闭环管理。搭建自上而下、实时反馈的无人机智能巡检网络，将无人机巡检和人工巡检进行整合，实行统一部署，对所有线路的运维和检修实行计划式管理。编制标准化的无人机巡检作业指导书，规范巡检全过程工艺流程，使作业人员随时保持清晰的思路，减少人为因素对巡检质量的影响。绘制简明、合理的无人机巡检拍摄路径图册，简化多余无人机移位路径和冗余拍摄动作，更加高效地完成巡检工作。通过巡检计划下达、任务划分、数据上传和归档，系统自主开展隐患分析和计划更新，通过计划预警指导巡视计划调整，通过隐患分析结果制定检修策略，将结果反馈至班组进行处理，实现计划下达至缺陷消除闭环管理，应用流程如图2所示。

图2 无人机智能巡检技术应用流程图

3)强化巡检工作评估，建立科学监督指导体系。通过对无人机智能巡检工作及时开展综合成效评估，每月定期对无人机作业人员、班组、无人机巡检质量、无人机智能巡检系统保障体系进行评估，将评估结果通过文件下发，对评估中需要整改的问题下发督办单，将结果及时向输电运检室和班组反馈。通过督导整改发现问题，及时对智能巡检运用存在的不足进行补充，快速补齐短板，发挥高效智能巡检效用，引领无人机巡检向智能化、科学化的方向发展。

2.2 推动管理革新，促进运检质效提升

1)革新班组架构，有效减轻班组运检压力。在无人机智能巡检模式下，充分结合人巡优势，对班组架构进行综合调整，如图3所示。班组根据班员专业水平进行小组划分，形成以无人机巡视小组为主体，人工巡视为辅助，检修小组为基础的立体化班组结构，将原有线路运维班组和检修班组进行整合。班组架构变革后，在线路运检班组内部细化为无人机巡检小组、人工巡视小组、线路检修小组。通过班组架构调整，利用无人机替代人工，智能运检设备“补员”作用明显，班组内部实现互相补位和专业化运作，有效化解人少设备多的固有矛盾，各专业分工更加明确，职责更加清晰，有效缓解因输电刚性缺员造成的线路运维压力。

图3 班组架构调整示意图

2)转变管理模式，提升运检过程管控能力。依托无人机智能运检平台，由之前单一“人巡”模式向“机巡为主、人巡为辅”的转变，无人机巡视小组每月按照计划开展无人机巡视，人工巡视小组对线路通道和线路本体进行摸排巡视，线路检修小组根据无人机巡视小组和人工巡视小组统计的反馈缺陷，按照隐患严重程度进行及时消缺，各小组密切配合，一一对接。状态管控由班组对线路管控,向由作业小组对单基杆塔的常态化状态监控转变，职责更加清晰，综合检修、运检、通道管理等实现专业化管理，缺陷消除及时性和消除率得到有效保障，输电设备的管控能力和班组管理的纵向穿透力得到大幅提升。

3)凝聚创新思维，着力形成科技创新合力。运用因果矩阵和排列图等质量工具，结合冬季微气象地区气候条件和作业环境等实际情况，对大跨越、陡峭山区使用的无人机设备需改进的性能指标进行确定，对不同场景下的作业难点进行梳理排查[7-8]，提出针对性防控措施和改进方案，有效弥补短板，具体改进如表1所示。强化无人机智能巡检队伍建设，购置无人机飞行模拟器，邀请智能分析软件商与UTC无人机培训机构在公司驻点开展跟踪服务和培训，组织开展无人机输电线路巡检劳动竞赛。组建无人机创新小组，开展无人机智能巡检新型工器具研发和科技创新研究。

表1 无人机设备定制改进

2.3 强化成果应用，实现业务技术融合

1)构建全程智能管控，实现运维检修全局在控。输电线路运维和检修数据实现实时共享，对巡检计划进行及时更新和预警，根据筛选排查隐患根据隐患治理策略、编制治理计划，对检修过程实现跟踪管控，确保检修工作安全有效。通过无人机智能运检平台对机巡和人巡进行实施管控，通过三维雷达扫描对线路进行三维建模重建和隐患筛选分析，实现近端可视化[9]。

2)大数据多维度统计，实现数据处理深度融合。理顺无人机智能巡检数据采集与数据处理的配合环节，强化分析结果的及时反馈和深度融合，促进巡检成果的最大化运用。将巡视数据采集、数据处理、成果管理和消缺管理各环节高效衔接，实现智能巡检平台各环节紧密配合，运检效率得到有效提高[10]。以大数据、云计算、物联网和移动互联网等新技术为基础，通过人工巡视和无人机巡视实现大规模、全方位和多渠道的采集输电线路本体结构和隐患数据，通过无人机巡检智能平台将人巡、机巡、检修检测和树障外破等数据进行深度融合，对无人机巡检大数据进行统计分析、精确定位，完整展示输电线路运行状况、巡视情况、消缺情况、计划执行情况。

3)强化环节贯穿衔接，显著提升运检管理水平。强化巡视计划的制定、展示和前置管理，启动巡检计划之后，无人机智能巡检平台自动统计巡视任务进程，及时掌握无人机巡视进度，形成运行数据和运维资源自主分析、分配建议和科学调配。配合输电线路实际运行状态、微地形、微气象特殊气候等多样性的线路运维环境，分析重点巡检环节和区域，优化线路巡检周期、线路通道砍伐，支持差异化运维管理。将所有的人巡和机巡成果数据、缺陷消除前后图片数据，支持二维图片和三维点位全景模型上传，随时从巡检平台查阅数据资料，通过将海量的图片数据和结果数据进行深度融合，充分利用无人机智能巡检平台的海量运检数据，为检修策略的制定和对辅助设备进行状态评价提供有力的数据支撑。