无人机智能电力巡检管控平台

　　1.研究背景

　　电力系统对于现代经济社会的发展起着极为关键的作用，保障电力系统的安全可靠运行是一项长期的不可掉以轻心的电力日常工作。其中输电线路担负着电力系统不可缺少的重要环节，其站内设备是否安全运行直接关系到整个电网是否能够正常运行，对电网的安全和经济运行有着举足轻重的作用。而随着我国电力技术的快速发展，对输电线路的安全平稳运行也提出了更高要求，对站内电气设备的运行情况进行及时检查成为输电线路安全可靠运行的重要保障措施。

　　加之在现阶段，专业无人机巡检人员的欠缺与巡检工作智能化水平的不足是无人机电力巡检推广应用的主要制约因素，极大影响无人机应用效果和快速反应能力，行业迫切需要更加智能、更加安全、更加可控的巡检作业方式。

　　2.案例概述

　　无人机智能电力巡检管控平台主要包括三个方面：航线规划应用模块、设备图像缺陷识别模块和缺陷样本库、边缘识别模块。最终集成统一为无人机智能巡检图像AI识别系统，实现一套完整的输电线路智能巡检与缺陷识别方案。

　　无人机智能电力巡检管控平台使无人机能按照规划的航线进行输电线路自主巡检，降低无人机操作门槛，弱化人员经验对巡检工作的影响，提升无人机巡检智能化水平，同时对于无人机采集的输电线路图像通过人工智能的引入，解决数据处理繁杂耗时等问题，建立缺陷辨识与故障诊断系统，形成图像缺陷辨识方法不断优化和验证的机制，实现巡检图像数据对运维检修的辅助决策，全面提高无人机在变电领域运维中的应用效果及快速响应能力，是变电运维领域创新发展的一项重要基础研究工作，具有很高的实际工程意义与应用价值。

　　二、主要做法

　　1.三维航线规划应用模块

　　(1)完成激光雷达点云数据、可见光数据的采集及预处理，通过输电线路各重要部件点云数据自动分类算法形成输电线路三维元件库。

　　(2)基于三维元件库中各重要部件基础属性(如尺寸、位置)、巡检图像要求、巡检安全距离、巡检作业效率等约束条件自动规划巡检拍照点以及每个拍照点的无人机位置、机头朝向、相机焦距、云台角度等，并辅以人工调整，最终平滑连接各拍照点自动生成无人机航线。

　　2.设备图像缺陷识别模块及缺陷样本库

　　基于输电线路巡检可见光图像，建立输电线路可见光图像典型缺陷样本库，包括绝缘子串、避雷器、流变、母线、主变、压变、避雷针等设备异常及缺陷。基于深度学习和图像识别技术，训练输电线路巡检图像缺陷识别算法，使算法识别准确率达85%以上。

　　基于输电线路巡检红外图像，建立输电线路红外图像典型缺陷样本库，包括变压器、断路器、隔离开关、互感器、套管、电容器、避雷器、电力电缆、导线及绝缘子串等设备发热异常及缺陷。

　　系统具备巡检图像自动回传、巡检图像智能识别、自动归类并重命名巡检图像、人工复核与标注、自动生成缺陷报告等功能，从而实现缺陷图像识别的自动化、标准化管理。同时，对智能识别中发现的各类误报及漏报数据进行人工复核与标注，可以形成缺陷样本库。

　　3.巡检边缘识别模块

　　基于边缘计算技术开发输电线路边缘智能识别模块，搭载边缘计算服务框架，支持运行容器化智能识别算法。无人机巡检的实时画面通过中控平台自动流转到智能AI识别模块进行缺陷、树障识别，其识别率可达85%以上，其中关键部件识别率达96%以上，通过对识别完成的视频画面进行人工复核后即可实时回传到无人机自主巡检微应用。自动处理的数据成果传输到后台系统或者手机移动终端，以形成数据闭环，保障信息的连续性和实时性。

　　三、取得成效

　　1.应用效果

　　本平台搭建了无人机智能巡检体系，集成了巡检计划管理、巡检空域申报、巡检工单管理、航线规划管理、实时巡检监控、树障分析管理、缺陷识别管理、资产和台账管理、数据可视化展示等多个功能模块，致力于为智能电网巡检提供标准化规范化的巡检作业流程和无人机数据管理及分析服务，有效提高运检效率及效益。

　　与人工巡检相比，应用无人机智能电力巡检管控平台，采用激光雷达扫描加无人机可见光航拍巡检可以减轻人工巡检的劳动强度，减小人工巡检的危险性，降低运维成本，提高巡检质量、巡检灵活性和巡检的智能化水平，保障电网安全运行。

　　降本增效方面，通过现场使用统计，该装置每天精细化巡视杆塔数量为40-80基，人工单机巡视效率为10-30基，巡检效率是人工单机巡视的2.4倍。全年按200天测算，每年可完成1.2万基杆塔巡检，按照精细化巡视市场价每基400-600元之间计算，每年可节约480-720万元。

　　效率提升方面，区域化多机协同作业，不同机型同时执行不同任务，也可在巡检装置覆盖范围内同步完成对输变配三个专业在区域内所辖设备的巡视工作，真正发挥出1+1>2的效率提升。

　　巡视质量方面，对于输电线路的关键部件的自动化检测与识别可达到实用推广水平，能够极大程度上改变目前单纯依靠运检人员靠“眼”识别的传统模式难以适应海量数据的问题，并且缩短巡检的周期间隔，提升关键部件问题发现的及时性，使电网运维检修工作中的配电架空线路关键部件的识别向自动化、主动化的智能巡检模式迈进一大步。

　　2.低空经济发展

　　低空经济涵盖飞行器制造、运营服务、技术研发等多个环节，形成了一条完整的产业链。无人机智能电力巡检管控平台能够为低空经济产业链的各个环节提供高效、智能的管理和运营支持。在飞行器制造环节，平台能够提供精准的定位和导航服务，提高制造过程的精度和效率;在运营服务环节，平台能够实现对低空飞行器的实时监控和智能调度，提升服务质量和运营效率。

　　随着低空飞行器数量和种类的不断增加，低空空域资源变得日益紧张，空域划分和使用权限的协调难度增大。无人机智能电力巡检管控平台能够实现对低空空域的精细化管理和动态调度，提高空域资源的利用率。通过5G低空专网和北斗高精度定位技术，可以实现对低空飞行器的精准定位和航路规划，避免飞行冲突，提高空域资源的使用效率。

　　3.商业模式创新

　　无人机智能电力巡检管控平台采用了集中式的销售模式，类似项目前期主要以单一的软件开发服务为主，但是本产品进行作业集成化处理，根据其需求开发智能无人机多源视频实时处理系统的同时，一同配备对应的无人机及硬件改装销售。无人机维修与培训也是商业模式创新的一部分。由于无人机技术的复杂性和特殊性，我司能提供专业的无人机维修、设备更新和培训考证等服务，为用户提供全方位的支持。

　　无人机所搭载的高分辨率相机能够获取大量的高清视频数据，这些数据在电力工作场景下具有极高的价值，可以实时快速传输现场实时画面，还能直播现场了解最新情况。任务结束后，通过这些数据我司还能够为用户提供新功能研发和数据分析，同时也能实现商业价值。