7月7日，江蘇南京供電公司輸電運(yùn)檢室員工馬正敏在新一代“網(wǎng)際天鷹”的監(jiān)控室內(nèi)，觀察無人機(jī)自主巡檢作業(yè)情況，并記錄分析無人機(jī)攝像頭傳來的鐵塔、線路通道全景圖像。當(dāng)天，馬正敏和同事應(yīng)用“網(wǎng)際天鷹”對500千伏東峰線進(jìn)行了全面“體檢”。
“網(wǎng)際天鷹”是國網(wǎng)江蘇省電力有限公司于2018年啟動研發(fā)的輸電線路移動式多無人機(jī)智能巡檢成套裝備，包括4架無人機(jī)、緊湊型升降平臺、智能機(jī)庫、電池管理模塊、儲能模塊、環(huán)境感知模塊和裝載所有設(shè)備的車輛。今年2月，“網(wǎng)際天鷹”完成迭代升級。目前，“網(wǎng)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(jī)巡檢的3至4倍，提升了江蘇電網(wǎng)輸電運(yùn)檢智能化水平。
探索 把無人駕駛技術(shù)“移”到空中
江蘇電網(wǎng)負(fù)荷密集、規(guī)模大，近年來發(fā)展速度快，對精益化管理的要求不斷提升，傳統(tǒng)的人工巡檢模式已難以適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展需要。2018年年初，國網(wǎng)江蘇電力提出大力發(fā)展無人機(jī)巡檢業(yè)務(wù)，建設(shè)無人機(jī)巡檢體系。江蘇方天電力技術(shù)有限公司作為國網(wǎng)江蘇電力的科研生產(chǎn)單位，組建無人機(jī)巡檢項(xiàng)目創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，探索無人機(jī)技術(shù)與電網(wǎng)業(yè)務(wù)的深度融合。
傳統(tǒng)模式下，無人機(jī)巡檢主要靠巡檢人員帶著無人機(jī)到達(dá)輸電塔附近，由專業(yè)飛手操作無人機(jī)，逐一拍攝巡檢對象。既要保證無人機(jī)機(jī)身穩(wěn)定、拍攝清晰，又要讓無人機(jī)與線路保持安全距離，這非?？简?yàn)飛手的技術(shù)。同時(shí)，受限自身電池的續(xù)航能力，一架無人機(jī)的連續(xù)作業(yè)時(shí)間通常只有30分鐘左右。輸電線路巡檢用的無人機(jī)機(jī)身重、構(gòu)造精密，對存放條件、搬運(yùn)方式等也有較高的要求。
如何將無人機(jī)技術(shù)與電網(wǎng)運(yùn)維實(shí)際需求緊密結(jié)合?如何讓無人機(jī)巡檢更加智能?如果有一套裝備能夠?yàn)闊o人機(jī)巡檢作業(yè)提供儲運(yùn)、電量補(bǔ)給、監(jiān)控等全方位保障，將大大降低一線人員的操作難度和作業(yè)強(qiáng)度。
2018年6月，國網(wǎng)江蘇電力集無人駕駛、無線充電、光伏發(fā)電于一體的“三合一”電子公路的研發(fā)進(jìn)入尾聲。一名同事無意中說，能不能把汽車的無人駕駛技術(shù)從路面移到空中，讓無人機(jī)也自動駕駛?這句話給了創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)啟發(fā)。
團(tuán)隊(duì)正式啟動輸電線路移動式多無人機(jī)智能巡檢成套裝備的研究。“無人機(jī)的成果很多，但是讓無人機(jī)自主飛行的案例在國內(nèi)外都沒有先例。”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)裝備改裝測試工作負(fù)責(zé)人黃鄭說。他們決定把無人駕駛汽車涉及的環(huán)境智能感知與決策、路徑規(guī)劃、差分高精度定位、智能避障等技術(shù)運(yùn)用于無人機(jī)自主巡檢。2018年12月，輸電線路移動式多無人機(jī)智能巡檢成套裝備“網(wǎng)際天鷹”樣機(jī)研制成功。
應(yīng)用 一鍵完成精細(xì)化巡檢
“網(wǎng)際天鷹”以無人機(jī)智能巡檢作業(yè)車為載體，搭載4架無人機(jī)，具備任務(wù)管理、自主規(guī)劃航線、一鍵智能巡檢、多機(jī)多任務(wù)協(xié)同、作業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)控、厘米級精準(zhǔn)降落、巡檢缺陷智能識別等功能，可對輸電線路進(jìn)行集群化、自動化、精細(xì)化巡檢。但從樣機(jī)到量產(chǎn)應(yīng)用，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)還要對其開展嚴(yán)格的測試和功能完善。
“測試中，我們發(fā)現(xiàn)該裝備還存在無人機(jī)圖傳信號易受電磁干擾、作業(yè)空間不合理、升降平臺卡澀等問題。”黃鄭介紹。
為了進(jìn)一步提升產(chǎn)品性能，黃鄭帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員和車企、無人機(jī)制造商、零部件廠商等開展多輪設(shè)備選型、技術(shù)交流，并前往深圳、上海多地調(diào)研。經(jīng)過4個(gè)月的現(xiàn)場測試和功能完善，2019年3月，“網(wǎng)際天鷹”順利進(jìn)入試生產(chǎn)階段，并在南京、泰州等地試點(diǎn)應(yīng)用。
作業(yè)人員接到無人機(jī)巡檢任務(wù)后，只要將“網(wǎng)際天鷹”車輛開到現(xiàn)場，一鍵式操作，車內(nèi)的4架無人機(jī)就會依次起飛，按照系統(tǒng)設(shè)定好的任務(wù)航線，自主開展巡檢作業(yè)，并在線識別、拍照記錄缺陷。作業(yè)完成后，依托人工智能視覺識別技術(shù)，無人機(jī)依次完成厘米級精準(zhǔn)降落，回收至車內(nèi)，在作業(yè)人員前往下一個(gè)作業(yè)點(diǎn)的途中就能自動充電。
“‘網(wǎng)際天鷹’將巡檢結(jié)果實(shí)時(shí)傳回云端，可智能識別銷釘級缺陷，連螺絲釘生銹都能發(fā)現(xiàn)。運(yùn)維人員只要遠(yuǎn)程操控就能完成精細(xì)化巡檢，提高巡檢效率和質(zhì)量，規(guī)范作業(yè)流程。”方天公司無人機(jī)巡檢技術(shù)服務(wù)中心主任王紅星介紹。
2019年6月，“網(wǎng)際天鷹”通過中國電機(jī)工程學(xué)會組織的技術(shù)鑒定。鑒定委員會專家一致認(rèn)為，該裝備已達(dá)到國際先進(jìn)水平。今年，“移動式多無人機(jī)智能巡檢成套裝備及巡檢方法”獲得2022年日內(nèi)瓦國際發(fā)明特別展銀獎(jiǎng)。
升級 拓展作業(yè)范圍和場景
2020年1月，18套“網(wǎng)際天鷹”正式交付國網(wǎng)江蘇電力各運(yùn)維單位使用。兩年來，國網(wǎng)江蘇電力密切跟蹤各運(yùn)維單位的使用情況，結(jié)合輸電線路巡檢新特點(diǎn)、新要求對“網(wǎng)際天鷹”迭代升級。經(jīng)過多輪試驗(yàn)和改造，今年2月，新一代“網(wǎng)際天鷹”完成測試與量產(chǎn)。5月底，16套新一代“網(wǎng)際天鷹”正式投入使用。
新一代“網(wǎng)際天鷹”的智能化水平、巡檢質(zhì)量、適應(yīng)性、安全性等比上一代都有大幅提升。國網(wǎng)江蘇電力獨(dú)創(chuàng)的基于圖像質(zhì)量反饋的無人機(jī)位置和姿勢自適應(yīng)優(yōu)化技術(shù)，使無人機(jī)可實(shí)時(shí)調(diào)整自身位置和云臺拍攝參數(shù)，解決了特殊工況下無人機(jī)對焦模糊、成像位置不理想等問題，圖像一次拍攝成功率達(dá)98%以上。升級后的“網(wǎng)際天鷹”智能機(jī)庫可支持多種常用機(jī)型自由切換存儲，作業(yè)人員可根據(jù)日常巡檢、夜間特巡、激光測繪等不同需求，選配相應(yīng)的無人機(jī)。
國網(wǎng)江蘇電力還在“網(wǎng)際天鷹”車載端無人機(jī)智慧巡檢模塊中增添了多無人機(jī)多任務(wù)分配算法，避免無人機(jī)集群作業(yè)時(shí)的空域沖突;新設(shè)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(jī)多塔、中繼巡塔等巡檢作業(yè)策略，讓作業(yè)人員能一鍵下發(fā)多種任務(wù)，滿足各類巡檢需求。“新一代‘網(wǎng)際天鷹’拓展了作業(yè)范圍和作業(yè)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(yùn)檢室專職龍濤說。
目前，“網(wǎng)際天鷹”已應(yīng)用至江蘇電網(wǎng)110千伏及以上全部輸電線路，每年可節(jié)約近50%人工投入。（章岑 許馨妍）
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