無人機自主巡檢 輸電線路運維提質增效

　　7月7日，江蘇南京供電公司輸電運檢室員工馬正敏在新一代“網際天鷹”的監控室內，觀察無人機自主巡檢作業情況，并記錄分析無人機攝像頭傳來的鐵塔、線路通道全景圖像。當天，馬正敏和同事應用“網際天鷹”對500千伏東峰線進行了全面“體檢”。

　　“網際天鷹”是國網江蘇省電力有限公司于2018年啟動研發的輸電線路移動式多無人機智能巡檢成套裝備，包括4架無人機、緊湊型升降平臺、智能機庫、電池管理模塊、儲能模塊、環境感知模塊和裝載所有設備的車輛。今年2月，“網際天鷹”完成迭代升級。目前，“網際天鷹”巡檢效率為60基鐵塔/日，是人工登塔巡檢效率的6倍、手動操作無人機巡檢的3至4倍，提升了江蘇電網輸電運檢智能化水平。

　　探索 把無人駕駛技術“移”到空中

　　江蘇電網負荷密集、規模大，近年來發展速度快，對精益化管理的要求不斷提升，傳統的人工巡檢模式已難以適應電網發展需要。2018年年初，國網江蘇電力提出大力發展無人機巡檢業務，建設無人機巡檢體系。江蘇方天電力技術有限公司作為國網江蘇電力的科研生產單位，組建無人機巡檢項目創新團隊，探索無人機技術與電網業務的深度融合。

　　傳統模式下，無人機巡檢主要靠巡檢人員帶著無人機到達輸電塔附近，由專業飛手操作無人機，逐一拍攝巡檢對象。既要保證無人機機身穩定、拍攝清晰，又要讓無人機與線路保持安全距離，這非常考驗飛手的技術。同時，受限自身電池的續航能力，一架無人機的連續作業時間通常只有30分鐘左右。輸電線路巡檢用的無人機機身重、構造精密，對存放條件、搬運方式等也有較高的要求。

　　如何將無人機技術與電網運維實際需求緊密結合?如何讓無人機巡檢更加智能?如果有一套裝備能夠為無人機巡檢作業提供儲運、電量補給、監控等全方位保障，將大大降低一線人員的操作難度和作業強度。

　　2018年6月，國網江蘇電力集無人駕駛、無線充電、光伏發電于一體的“三合一”電子公路的研發進入尾聲。一名同事無意中說，能不能把汽車的無人駕駛技術從路面移到空中，讓無人機也自動駕駛?這句話給了創新團隊啟發。

　　團隊正式啟動輸電線路移動式多無人機智能巡檢成套裝備的研究。“無人機的成果很多，但是讓無人機自主飛行的案例在國內外都沒有先例。”創新團隊裝備改裝測試工作負責人黃鄭說。他們決定把無人駕駛汽車涉及的環境智能感知與決策、路徑規劃、差分高精度定位、智能避障等技術運用于無人機自主巡檢。2018年12月，輸電線路移動式多無人機智能巡檢成套裝備“網際天鷹”樣機研制成功。

　　應用 一鍵完成精細化巡檢

　　“網際天鷹”以無人機智能巡檢作業車為載體，搭載4架無人機，具備任務管理、自主規劃航線、一鍵智能巡檢、多機多任務協同、作業實時監控、厘米級精準降落、巡檢缺陷智能識別等功能，可對輸電線路進行集群化、自動化、精細化巡檢。但從樣機到量產應用，創新團隊還要對其開展嚴格的測試和功能完善。

　　“測試中，我們發現該裝備還存在無人機圖傳信號易受電磁干擾、作業空間不合理、升降平臺卡澀等問題。”黃鄭介紹。

　　為了進一步提升產品性能，黃鄭帶領團隊成員和車企、無人機制造商、零部件廠商等開展多輪設備選型、技術交流，并前往深圳、上海多地調研。經過4個月的現場測試和功能完善，2019年3月，“網際天鷹”順利進入試生產階段，并在南京、泰州等地試點應用。

　　作業人員接到無人機巡檢任務后，只要將“網際天鷹”車輛開到現場，一鍵式操作，車內的4架無人機就會依次起飛，按照系統設定好的任務航線，自主開展巡檢作業，并在線識別、拍照記錄缺陷。作業完成后，依托人工智能視覺識別技術，無人機依次完成厘米級精準降落，回收至車內，在作業人員前往下一個作業點的途中就能自動充電。

　　“‘網際天鷹’將巡檢結果實時傳回云端，可智能識別銷釘級缺陷，連螺絲釘生銹都能發現。運維人員只要遠程操控就能完成精細化巡檢，提高巡檢效率和質量，規范作業流程。”方天公司無人機巡檢技術服務中心主任王紅星介紹。

　　2019年6月，“網際天鷹”通過中國電機工程學會組織的技術鑒定。鑒定委員會專家一致認為，該裝備已達到國際先進水平。今年，“移動式多無人機智能巡檢成套裝備及巡檢方法”獲得2022年日內瓦國際發明特別展銀獎。

　　升級 拓展作業范圍和場景

　　2020年1月，18套“網際天鷹”正式交付國網江蘇電力各運維單位使用。兩年來，國網江蘇電力密切跟蹤各運維單位的使用情況，結合輸電線路巡檢新特點、新要求對“網際天鷹”迭代升級。經過多輪試驗和改造，今年2月，新一代“網際天鷹”完成測試與量產。5月底，16套新一代“網際天鷹”正式投入使用。

　　新一代“網際天鷹”的智能化水平、巡檢質量、適應性、安全性等比上一代都有大幅提升。國網江蘇電力獨創的基于圖像質量反饋的無人機位置和姿勢自適應優化技術，使無人機可實時調整自身位置和云臺拍攝參數，解決了特殊工況下無人機對焦模糊、成像位置不理想等問題，圖像一次拍攝成功率達98%以上。升級后的“網際天鷹”智能機庫可支持多種常用機型自由切換存儲，作業人員可根據日常巡檢、夜間特巡、激光測繪等不同需求，選配相應的無人機。

　　國網江蘇電力還在“網際天鷹”車載端無人機智慧巡檢模塊中增添了多無人機多任務分配算法，避免無人機集群作業時的空域沖突;新設置輸電通道巡檢、紅外自主巡檢、故障特巡等多種巡檢模式，引入一機多塔、中繼巡塔等巡檢作業策略，讓作業人員能一鍵下發多種任務，滿足各類巡檢需求。“新一代‘網際天鷹’拓展了作業范圍和作業場景，讓我們的工作更加省心省力，巡檢智能化程度更高。”南京供電公司輸電運檢室專職龍濤說。

　　目前，“網際天鷹”已應用至江蘇電網110千伏及以上全部輸電線路，每年可節約近50%人工投入。（章岑 許馨妍）