电力系统无人机全自动精细化巡检方案

2022-02-08王欣然

数字传媒研究 2022年5期

王欣然

内蒙古自治区广播电视局综合保障中心内蒙古呼和浩特市 010050

引言

随着中国近些年社会经济、科学技术的迅猛发展，对电力系统的智能化技术水平要求也在不断提升中，因此，电力工程的智能化技术建设一直保持着较强的力度。然而内蒙古地区跨度大、地形复杂、环境多变的地域特点，在实际的电力工程工作中遇到很多障碍和不便。伴随人工智能技术的大力展，电力行业也步入了使用无人机大面积巡查电力线路的时代，无人机的使用已成为电力工作人员开展巡检工作并高效安全完成巡检作业的首选方案。

1 无人机巡检难点

在实际工作中，无人机飞行应用于输电线路巡检工作时，还需要大量操控手操控无人机到达作业现场，并采用手动操控无人机遥控以执行巡检任务。这样传统的“无人机+操控手”的巡检方法不仅受操控手手工操作、视线内飞行、人为飞行不稳定等因素的干扰，还受无人机日常保存养护与续航等问题的阻碍，这些问题直接决定了巡检质量是否达标、巡检任务是否完成，因此，在实际巡检作业中，巡检效率、作业质量以及巡检频次很难满足电网在现今泛在物联网建设中的刚性需求。另外，受到地理条件的限制，内蒙古电力系统涉及区域广、地形变化复杂等特点，无人机巡检也需要采用“工作人员+机动车车+无人机”的方式，长途跋涉至偏远地区，这样的常规工作耗费大量人力物力财力，甚至往往无法达到预期的目的。

2 应对方案

首先，根据电力电网面积来部署合理数量的机库或机场，无人机自动机场需要部署在变电站可以安全起飞降落的区域。无巡检任务时，无人机在机场（机库）内部充电待命，当接到巡检任务，或到规定巡检时间时，无人机接收到飞行指令，飞机出口自动打开，无人机开机、起飞执行巡检任务。从而实现无人机的自动起飞、精准降落、自动充电，为无人机提供一个安全、可进行数据交互的存储空间。

通过无人机装载的激光雷达可以采集形成点云数据，或者通过倾斜摄影等测绘手段获取变电站和线路走廊内的高精度三维点云地图信息，这样就首先生成了巡检航线。然后利用无人机综合操作系统，实现对无人机和机场（机库）的整体联合调度，将巡检航线编入无人机系统生成自动巡检路线，同时命令无人机记住飞行航点，并在规定位置进行拍照，在自动巡检目标区域进行信息采集。无人机通过装载的视觉导航系统，能够在复杂多变的环境中自主飞行，保证飞行安全并自动规避障碍，并在规定点位完成拍照任务。

通过搭载智能相机，实时推送视频流至后台指挥中心，不论白天黑夜皆能洞察每一次变化。根据AI 智能识别，能够及时研判设备破损、线路故障等事件，进行精准定位，上报运维人员。搭载云端缺陷识别系统可以进行缺陷识别、缺陷报告并提供周期性的数据分析报告等工作，供工作人员了解整体运行状况。

对区域内出现的违法行为，还可利用无人机携带的网联喊话器进行远程喊话，对其行为进行警告和制止。通过无人机的远程自动化操作，以空中视野打破巡检盲区，减轻工作人员的作业强度，提升整体巡检质效。

3 实现路径与技术支撑

配备人工智能图像识别的无人机全巡检系统，主要应包括无人机及平台，无人机配有导航摄像头，平台系统应配备智能通信模块、电源操作模块、起降台装置、监控设备、置换台、货柜、机械手等。无人机降落于起降台，起降台、机械手、置换台及货柜均固定位置并有预制坐标，机械手可用于置换台、货柜等之间夹送物料、安装设备。

运用全自动化无人机机库或者机场设备，可以实现无人机自动更换电池、充电、数据处理、存储等功能，解决工作任务安排、机器设备组装、电池维护更换等问题。

运用人工智能图像识别技术解决无人机自动起降问题，对识别预设坐标线上的图像色彩、光线亮度等信息，引导无人机自动降落到起降台上，对无人机挂载物进行更换工作等；或者根据剩余电量控制无人机返航回起降台进行充电操作，实现无人操控与远程操控，提高作业效率，降低作业现场对巡检人员需求。

运用D-RTK 实时动态差分定位技术、激光/视觉SLAM、3D 路径规划、AI 图像处理、飞控融合等先进技术，增强抗磁干扰能力，解决无人机自动飞行精准度及稳定性，降低飞行事故的发生概率，同时捕捉图像更为清晰的缺陷图片，获得精准数据，构建环境图像，实现路径规划，降低对人员操控无人机技术需求。

运用低延迟视频通信、低延迟视频编码技术、云端高吞吐高并发、云端AI 计算实时处理等技术，能够实现图像的实时传输功能，同时完成机载端与云端等端对端的互动作业，解决设备远程控制、图像数据识别、巡检作业质量不高等问题，提升巡检数据与识别质量。

4 实现目标

通过“机载AI 控制系统+无人机全自动机场+云端控制系统”，可以实现电力巡检单元的无人值守、离线任务规划、常态化精细化自动远程巡检作业等功能。加之现今泛在电力物联网的支持，无人机全自动化巡检的应用可以是巡检结果从实时测量状态分析和历史大数据中，充分了解到巡检目标存在的关注点和异常点，可以为电力系统安全运行提供充分的保障，从而为电力系统实现重要目标提供充分的保障。

5 方案价值

采用无人机全自动精细化方式进行电网巡检作业，相比无人机人工巡检，可以使作业效率和精细化程度提升至少两倍。即使在没有专业输电巡检经验、或者没有专业无人机操控手的情况下，也可以完成巡检。极大减轻了巡检作业人员的劳动强度、劳动时间、成本压力，提高了后期数据的分析、缺陷诊断效率和质量，有效提升无人机巡检效率和准确率。