自2013年南方電網(wǎng)制定“在全網(wǎng)逐步推廣輸電線路機(jī)巡作業(yè)”部署以來(lái)，無(wú)人機(jī)電力巡檢快速發(fā)展，如今已有10年，無(wú)人機(jī)巡檢方案也已逐漸成為行業(yè)的新趨勢(shì)。在電力領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)被廣泛應(yīng)用于電力輸配電線路、變電站、電力塔架、風(fēng)電場(chǎng)等領(lǐng)域。搭載了可見(jiàn)光、紅外熱成像、激光雷達(dá)、北斗導(dǎo)航、數(shù)據(jù)傳輸、智能控制、高精度傳感器等功能技術(shù)的無(wú)人機(jī)能夠快速、高效地巡檢電網(wǎng)，大大提高了電力巡檢效率和準(zhǔn)確率，同時(shí)也減少了人工巡檢中可能出現(xiàn)的疏漏和安全隱患。

無(wú)人機(jī)電力巡檢雖然具有很多優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在一些問(wèn)題與挑戰(zhàn)：

當(dāng)前存在的問(wèn)題

續(xù)航問(wèn)題：無(wú)人機(jī)在進(jìn)行電力巡檢時(shí)，其飛行時(shí)間和航程受到電池續(xù)航能力的限制。對(duì)于需要進(jìn)行長(zhǎng)距離或者長(zhǎng)時(shí)間巡檢的場(chǎng)景，這個(gè)問(wèn)題尤為突出。

電磁干擾：在電力巡檢中，無(wú)人機(jī)需要在一個(gè)強(qiáng)大的電磁環(huán)境中工作。強(qiáng)電設(shè)施周?chē)嬖诘慕蛔冸姶艌?chǎng)會(huì)對(duì)電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，對(duì)無(wú)人機(jī)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

圖像傳輸：無(wú)人機(jī)在進(jìn)行電力巡檢時(shí)，需要將拍攝的圖像傳輸?shù)降孛嬲具M(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理。然而，由于電力設(shè)施的復(fù)雜性和環(huán)境干擾等因素，圖像傳輸可能會(huì)出現(xiàn)延遲或丟失等問(wèn)題，這會(huì)影響到電力巡檢的效率和準(zhǔn)確性。

數(shù)據(jù)處理和分析：無(wú)人機(jī)巡檢生成的數(shù)據(jù)量巨大，如何對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理和分析是一個(gè)挑戰(zhàn)。此外，由于巡檢環(huán)境的復(fù)雜性和多樣性，數(shù)據(jù)的解讀和分析需要具備專(zhuān)業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

定位精度：電力巡檢需要無(wú)人機(jī)能夠精確地定位自己的位置。盡管GPS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于無(wú)人機(jī)定位，但其定位精度可能難以滿足一些精細(xì)巡檢的需求。

避障問(wèn)題：在電力巡檢中，無(wú)人機(jī)需要避免碰撞到高壓線等障礙物。然而，由于無(wú)人機(jī)的感知和避障技術(shù)有限，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤判或無(wú)法及時(shí)避障的情況，這會(huì)對(duì)無(wú)人機(jī)和電力設(shè)施的安全造成威脅。

智能化程度不足：目前無(wú)人機(jī)電力智能巡檢還處于初級(jí)階段，整個(gè)產(chǎn)品體系還需要不斷完善。

實(shí)用新技術(shù)及解決方案

為了解決以上問(wèn)題，電網(wǎng)公司正在積極研究和應(yīng)用圖像壓縮技術(shù)、更高精度的定位技術(shù)、基于單線激光雷達(dá)的仿線飛行智能巡檢技術(shù)，以及無(wú)人機(jī)續(xù)航問(wèn)題解決方案等。

無(wú)人機(jī)機(jī)巢

最近，由國(guó)家電網(wǎng)成都供電公司輸電運(yùn)檢中心自主研發(fā)的車(chē)載電力無(wú)人機(jī)機(jī)巢正式裝備應(yīng)用，這也是川內(nèi)首臺(tái)車(chē)載電力無(wú)人機(jī)移動(dòng)機(jī)巢。有了它，輸電線路的無(wú)人機(jī)巡檢從“一人一機(jī)”變成“一人多機(jī)”，實(shí)現(xiàn)多機(jī)集群作業(yè)，巡檢效率最高提升至現(xiàn)有水平4倍。

對(duì)比傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)作業(yè)，電力無(wú)人機(jī)機(jī)巢具有三大優(yōu)勢(shì)，一是使用高效集群作業(yè)方式，4臺(tái)無(wú)人機(jī)全天候接力式工作；二是采用“北斗動(dòng)中通”技術(shù)，解決山區(qū)無(wú)信號(hào)區(qū)域無(wú)人機(jī)無(wú)法作業(yè)的技術(shù)難題；三是搭載無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)快速掃描裝置，提高樹(shù)障巡檢智能化、時(shí)效性，對(duì)比單一AI智能識(shí)別樹(shù)障隱患準(zhǔn)確率由80%提升至95%以上。

無(wú)人機(jī)“蛙跳式”長(zhǎng)距離巡檢

2023年11月12日，在國(guó)網(wǎng)福建電科院機(jī)巡中心監(jiān)控室，操作人員通過(guò)機(jī)巡作業(yè)微應(yīng)用機(jī)場(chǎng)網(wǎng)格化模塊監(jiān)控?zé)o人機(jī)起飛前的最后確認(rèn)工作。隨后，一架遠(yuǎn)在100千米以外、搭載雙光鏡頭的無(wú)人機(jī)自機(jī)場(chǎng)騰空而起，開(kāi)始一段長(zhǎng)達(dá)12千米的單機(jī)“蛙跳式”巡檢作業(yè)。

國(guó)網(wǎng)福建電力通過(guò)蛙跳式巡檢模式，以接續(xù)式充電為手段，打破傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)機(jī)場(chǎng)“一飛機(jī)一機(jī)場(chǎng)”模式，突破單架無(wú)人機(jī)巡檢半徑。無(wú)人機(jī)蛙跳，是指實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)與機(jī)場(chǎng)的解耦，讓無(wú)人機(jī)作業(yè)中可以根據(jù)任務(wù)要求選擇最靠近自己的機(jī)場(chǎng)?？?、補(bǔ)給，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多場(chǎng)”，支撐無(wú)人機(jī)載長(zhǎng)距離大范圍場(chǎng)景接續(xù)飛行作業(yè)。

長(zhǎng)續(xù)航氫動(dòng)力無(wú)人機(jī)

2021年12月13日，在國(guó)網(wǎng)溫州供電公司蒼南縣，一架由雙創(chuàng)中心和氫航共同開(kāi)發(fā)的氫能多旋翼無(wú)人機(jī)經(jīng)過(guò)2小時(shí)25分的巡檢，順利完成了對(duì)500千伏望南線的通道自主巡檢作業(yè)。這是全國(guó)電力系統(tǒng)內(nèi)首次應(yīng)用氫燃料電池的無(wú)人機(jī)開(kāi)展巡檢作業(yè)，也是氫能裝備首次在電網(wǎng)運(yùn)檢中的應(yīng)用。

以氫航無(wú)人機(jī)“氫霆”為例，其帶載續(xù)航時(shí)間可以達(dá)到2小時(shí)25分，氫燃料電池壽命在1500小時(shí)以上，約是鋰電池的20倍。同時(shí)，經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，該款無(wú)人機(jī)在100米高空墜落到地面時(shí)，不會(huì)發(fā)生燃燒和爆炸，安全性能也大幅提升。

中繼無(wú)人機(jī)智能巡檢

2023年3月，廣東電網(wǎng)公司首次將中繼無(wú)人機(jī)應(yīng)用于配網(wǎng)巡檢作業(yè)，成功完成了無(wú)信號(hào)區(qū)配網(wǎng)智能巡檢任務(wù)。

過(guò)去，無(wú)人機(jī)在山區(qū)等復(fù)雜地形環(huán)境巡檢時(shí)，經(jīng)常遭遇公共網(wǎng)絡(luò)通信信號(hào)不佳或樹(shù)木遮擋、磁場(chǎng)干擾等造成通信受阻的情況，有可能導(dǎo)致無(wú)法起飛、信號(hào)丟失等情形，使圖片和數(shù)據(jù)傳輸中斷，同時(shí)影響無(wú)人機(jī)飛手對(duì)周?chē)w行環(huán)境的準(zhǔn)確判斷，增加撞塔、碰線、墜毀等飛行事故發(fā)生概率?！?br />

中繼無(wú)人機(jī)的應(yīng)用，為解決上述難題帶來(lái)了新方案。中繼無(wú)人機(jī)作為作業(yè)無(wú)人機(jī)與地面控制點(diǎn)的通信傳輸媒介，相當(dāng)于一個(gè)信號(hào)放大器，能夠有效增強(qiáng)無(wú)人機(jī)飛行半徑10千米以?xún)?nèi)的通信信號(hào)，減少無(wú)人機(jī)在偏遠(yuǎn)無(wú)信號(hào)區(qū)的飛行時(shí)間，破解了無(wú)人機(jī)在通信信號(hào)受干擾情況下的巡檢難題。同時(shí)，中繼無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)長(zhǎng)達(dá)50分鐘，滿足中長(zhǎng)距離或復(fù)雜地形環(huán)境下的作業(yè)需求，不但可以建立高精度三維點(diǎn)云模型、進(jìn)行樹(shù)障測(cè)距巡視，還可以進(jìn)一步針對(duì)絕緣子等設(shè)備部件開(kāi)展精細(xì)化巡檢，降低人工巡檢的工作量和風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

圖像壓縮技術(shù)

為解決圖片并發(fā)傳輸慢、圖片存儲(chǔ)量大的問(wèn)題，今年來(lái)，國(guó)網(wǎng)江蘇信通公司積極擴(kuò)展圖像壓縮技術(shù)應(yīng)用，深入研討應(yīng)用圖像壓縮的系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)，并協(xié)同專(zhuān)業(yè)部門(mén)測(cè)試多種圖片壓縮比例下對(duì)于圖片目視效果、識(shí)別精度的影響。

信通公司圓滿完成輸電無(wú)人機(jī)系統(tǒng)圖像壓縮功能部署，并協(xié)調(diào)地市單位以線上視頻會(huì)議的方式同步開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證工作，圖像壓縮技術(shù)改造后，無(wú)人機(jī)圖像由原來(lái)的12MB大小壓縮至1MB，每張上傳時(shí)間由原先的25秒降低至2秒以?xún)?nèi)，每次巡視作業(yè)回傳圖片所需時(shí)長(zhǎng)不到5分鐘，通過(guò)真實(shí)場(chǎng)景檢驗(yàn)了圖像壓縮傳輸?shù)膶?shí)際應(yīng)用成效，切實(shí)改善了工作效率。

北斗星基增強(qiáng)技術(shù)

2023年8月30日，國(guó)網(wǎng)克州供電公司在10千伏托巴線完成全疆首例基于北斗星基增強(qiáng)技術(shù)的無(wú)人機(jī)自主巡檢應(yīng)用。

國(guó)網(wǎng)克州供電公司約有4363公里配網(wǎng)線路，其中近百公里無(wú)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋，無(wú)法為無(wú)人機(jī)提供高精度定位信號(hào)，只能手動(dòng)操作無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡檢作業(yè)，執(zhí)行效率低，而且還會(huì)因?yàn)椴僮魇д`導(dǎo)致線路跳閘等事故發(fā)生。

國(guó)網(wǎng)克州引進(jìn)了基于北斗星基增強(qiáng)技術(shù)，通過(guò)便攜式定位移動(dòng)基站，組建星基RTK服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，為無(wú)人機(jī)在無(wú)公網(wǎng)環(huán)境下提供定位信號(hào)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)定點(diǎn)自主巡檢。之前，一個(gè)熟練飛手通過(guò)手動(dòng)操作無(wú)人機(jī)巡檢1基配網(wǎng)桿塔至少需要3分鐘，現(xiàn)在僅需20多秒就能完成，大大提升了現(xiàn)場(chǎng)巡檢效率。

基于單線激光雷達(dá)的仿線飛行智能巡檢技術(shù)

近日，國(guó)網(wǎng)山東電力公司聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所在無(wú)人機(jī)巡檢領(lǐng)域取得了重大突破。在雙方的共同努力下，成功研發(fā)基于單線激光雷達(dá)的仿線飛行智能巡檢技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)1000千伏泉樂(lè)ⅠⅡ線23–24號(hào)塔跨黃河輸電導(dǎo)線的精細(xì)化巡檢，展現(xiàn)出高效與穩(wěn)定的性能。

該技術(shù)通過(guò)自研的激光雷達(dá)設(shè)備，結(jié)合雙目視覺(jué)識(shí)別技術(shù)，部署深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法，可實(shí)現(xiàn)基于仿線飛行的輸電線路巡檢、間隔棒巡檢、樹(shù)線矛盾巡檢、導(dǎo)線異物檢測(cè)、垂弧/相線距離測(cè)量，支持對(duì)輸電線路導(dǎo)線的精細(xì)化巡檢?！盁o(wú)人機(jī)仿線飛行最大的困難就是能否找準(zhǔn)位置、拍清照片和準(zhǔn)確識(shí)別缺陷?！敝袊?guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所研究人員介紹道：“單純依靠視覺(jué)對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行穩(wěn)定跟蹤難度較大，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量，所以我們?cè)陔p目識(shí)別的基礎(chǔ)上增加了低成本的單線激光雷達(dá)，在巡檢飛行時(shí)實(shí)時(shí)測(cè)量距離，跟蹤導(dǎo)線，并通過(guò)PID算法控制無(wú)人機(jī)仿線飛行?！?/p>

電力AI技術(shù)

無(wú)人機(jī)結(jié)合AI輔助拍攝技術(shù)，可以實(shí)時(shí)對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行識(shí)別，動(dòng)態(tài)調(diào)整云臺(tái)角度，得到準(zhǔn)確目標(biāo)位置的照片。結(jié)合地理位置信息、時(shí)間信息、天氣信息，實(shí)時(shí)仿真光照環(huán)境，可解決現(xiàn)場(chǎng)巡檢逆光、過(guò)爆、虛焦、目標(biāo)不居中、小目標(biāo)分辨率低等問(wèn)題，提升拍攝質(zhì)量。

結(jié)合AI邊緣計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)缺陷的實(shí)時(shí)檢測(cè)、自動(dòng)標(biāo)注回傳，減少無(wú)效數(shù)據(jù)的回傳，更專(zhuān)注于缺陷本身，也可減輕平臺(tái)端的回傳與存儲(chǔ)壓力。

結(jié)合圖像識(shí)別，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍、復(fù)雜設(shè)施的自動(dòng)化巡檢，快速精確識(shí)別定位危險(xiǎn)點(diǎn)，智能評(píng)估隱患點(diǎn)的危險(xiǎn)等級(jí)，實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警，幫助巡檢人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患，提高作業(yè)效率。

2023年2月，南網(wǎng)數(shù)研院人工智能與智能軟件團(tuán)隊(duì)發(fā)布了電網(wǎng)架空線路圖像分析產(chǎn)品——智像V2.0，采用了近期大火的A-I生成式技術(shù)，率先實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)在國(guó)內(nèi)電力巡檢領(lǐng)域的實(shí)用化落地，支撐數(shù)字電網(wǎng)智能巡檢實(shí)現(xiàn)從“量”到“質(zhì)”的飛躍，有效保障輸電線路安全運(yùn)行。

相比1.0版本，智像V2.0增加了缺陷隱患類(lèi)型至107類(lèi)，提升了缺陷發(fā)現(xiàn)率至91%，降低了識(shí)別誤報(bào)率至8%，擴(kuò)展了適用地域至南網(wǎng)五省區(qū)，大幅提升了實(shí)用化水平。

大載重?zé)o人機(jī)帶電無(wú)損探傷掃描

以往我們探測(cè)線路是否有問(wèn)題總是要攀上高處對(duì)其進(jìn)行近距離觀察，不僅耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，也有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

而應(yīng)用大載重?zé)o人機(jī)搭載射線檢測(cè)裝置作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)耐張線夾等關(guān)鍵連接金屬進(jìn)行帶電無(wú)損探傷掃描，查找金屬內(nèi)部是否存在缺陷。

射線能夠穿透可見(jiàn)光無(wú)法穿透的物質(zhì)，由發(fā)射器成像板組成的無(wú)損探傷設(shè)備，在不拆解不損傷輸電設(shè)備的前提下，遠(yuǎn)程反映其內(nèi)部裂紋、氣孔等細(xì)微缺陷，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程僅耗時(shí)約30分鐘，不僅提高了檢測(cè)效率，也保障了人員作業(yè)安全。

無(wú)人機(jī)激光異物清除

目前，運(yùn)用大載重?zé)o人機(jī)開(kāi)展電力作業(yè)已經(jīng)形成了一系列成熟的應(yīng)用場(chǎng)景，隨著無(wú)人機(jī)軟硬件技術(shù)的

不斷迭代和完善，大載重?zé)o人機(jī)在多重領(lǐng)域都扮演著重要角色。

由國(guó)網(wǎng)安徽電力研發(fā)的無(wú)人機(jī)激光異物清除器，適用于超遠(yuǎn)距異物的抵近清除，可自動(dòng)識(shí)別切割路徑，自動(dòng)跟蹤切割異物。大功率激光束保障密集通道內(nèi)的各類(lèi)異物完美清除。

自應(yīng)用以來(lái)，無(wú)人機(jī)激光異物清除器共消除導(dǎo)線異物53處，樹(shù)頭削枝42處，其所到之處，無(wú)不讓“異物”們“聞風(fēng)喪膽”。這把“激光劍”不受地形限制，使用也更加輕便、快速。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，無(wú)人機(jī)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)更加智能化的巡檢，包括無(wú)人機(jī)自主充電、自主巡檢等功能，大大提高設(shè)備巡檢的效率和精度。

未來(lái)，無(wú)人機(jī)電力巡檢將進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。一方面，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，將實(shí)現(xiàn)更加智能化、精細(xì)化的巡檢，包括對(duì)電力設(shè)備的溫度、濕度、氣壓、光照等方面進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，以確保電力設(shè)備的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。另一方面，隨著國(guó)家對(duì)新型電力系統(tǒng)建設(shè)的推進(jìn)，無(wú)人機(jī)電力巡檢技術(shù)將成為未來(lái)電力巡檢的主流方式。