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創(chuàng)新研發(fā) 提升無人機巡檢質效

中國電力網發(fā)布時間:2022-02-22 00:00:00

  

  “當前在線無人機巡檢作業(yè)人員36名,均在適航區(qū)域內作業(yè)?!?月17日,國網福建省電力有限公司輸電線路無人機巡檢作業(yè)人員的狀態(tài)實時展示在機巡作業(yè)管控平臺的全景監(jiān)控大屏上。

  福建電網現(xiàn)有35千伏及以上輸電線路52198千米、110千伏及以上變電站1055座,電網規(guī)模逐年增長,對巡檢效率、精細度的要求也不斷提升。近年來,無人機因靈活便捷、視野廣闊,在福建電網輸變電巡檢領域得到廣泛應用。

  與此同時,無人機巡檢中的安全管控、海量數(shù)據處理等問題也逐步顯現(xiàn)。2021年起,國網福建電力落實國家電網有限公司無人機自主巡檢樣板間建設工作要求,組建無人機巡檢技術攻關團隊,啟動基于新一代設備資產精益管理系統(tǒng)(PMS3.0)的機巡作業(yè)管控平臺研發(fā)工作,利用人工智能算法提高數(shù)據處理效率,實現(xiàn)無人機自主巡檢規(guī)?;瘧?,提升無人機數(shù)字化巡檢質效。

  攻克信號覆蓋難題

  推廣無人機自主巡檢應用

  2月14日,福州供電公司輸電運檢中心員工朱儒強利用無人機巡檢220千伏榕黎Ⅰ線。他通過遙控端巡檢APP領取班長發(fā)布的作業(yè)任務,下載航線后一鍵啟動無人機,無人機開始自主巡檢。

  距離巡檢現(xiàn)場20千米的國網福建電力機巡作業(yè)室內,技術人員張偉豪正通過機巡作業(yè)管控平臺實時遠程監(jiān)督榕黎Ⅰ線現(xiàn)場作業(yè)情況,查看作業(yè)人員動向和無人機航行軌跡。無人機自主巡檢作業(yè)任務10分鐘內完成,巡檢圖像遠程上傳至機巡作業(yè)管控平臺,并完成圖像自動命名匹配。與此同時,圖像分析人員對人工智能圖像識別出的1處金具銹蝕缺陷復審后,通過生產作業(yè)系統(tǒng)推送給線路檢修人員。

  自2021年開始,國網福建電力無人機巡檢技術攻關團隊以解決基層實際應用需求為導向,以實現(xiàn)無人機巡檢作業(yè)全過程線上流轉為目標,推進機巡作業(yè)管控平臺框架搭建、自主巡檢APP及三維航線規(guī)劃軟件研發(fā)、人工智能算法接入等工作。

  無人機自主巡檢高度依賴網絡載波實時動態(tài)定位信號進行高精度定位。福建省山地丘陵多,在無網絡信號的偏遠山區(qū),定位問題就成了國網福建電力推廣無人機自主巡檢的“攔路虎”。

  如何解決信號定位問題,推進無人機自主巡檢100%覆蓋呢?“衛(wèi)星通信!現(xiàn)在的北斗短報文可以發(fā)送短信,能否應用衛(wèi)星通信傳輸高精度位置糾偏信息呢?”2021年4月3日,國網福建電力技術攻關團隊就無人機信號定位問題開展“頭腦風暴”,并提出了解決思路。

  圍繞無人機自主巡檢高精度定位問題,技術攻關團隊啟動了項目研究。他們與國內先進定位、勘測廠商交流,設計、優(yōu)化設備電路程序,研發(fā)了適配不同無人機機型的“星地一體”高精度衛(wèi)星接收機樣機,并于2021年8月在500千伏笠東線進行測試。結果表明,樣機可實現(xiàn)無網絡信號區(qū)域的無人機厘米級高精度定位,可讓無人機擺脫巡檢時對傳統(tǒng)通信網絡的依賴。隨后,高精度衛(wèi)星接收機推廣應用于無網絡信號覆蓋地區(qū)的無人機自主巡檢作業(yè)。技術攻關團隊還開發(fā)了管控平臺網頁版、電腦客戶端、手機APP端巡檢影像上傳功能,實現(xiàn)無網絡信號覆蓋區(qū)域無人機巡檢作業(yè)閉環(huán)管理。

  應用人工智能技術

  提升機巡數(shù)據處理效率

  隨著信號問題的解決,無人機得到更廣泛的應用,但也產生了海量的數(shù)據。如何高效處理數(shù)據成為技術攻關團隊面對的又一難題。

  在公司指導下,技術攻關團隊應用人工智能缺陷識別技術,將無人機自主巡檢采集到的數(shù)據自動傳輸至機巡作業(yè)管控平臺人工智能模型,上報至設備運維精益化管理系統(tǒng),并推送缺陷信息給運維人員,代替了傳統(tǒng)純人工審核數(shù)據?!盁o人機巡檢-缺陷分析上報-聯(lián)動消缺”一氣呵成。

  除了普通缺陷識別,技術攻關團隊還拓展了無人機自主巡檢缺陷識別的深度,結合輸電專業(yè)防污閃工作需求,將缺陷識別聚焦到絕緣子的涂層。絕緣子室溫硫化硅橡膠(RTV)涂層具有憎水、抗污閃特性,但近年來因絕緣子RTV涂層漏涂導致的輸電線路污閃故障時有發(fā)生。2021年7月,經過20余次樣本試驗、模型優(yōu)化,技術攻關團隊歷時3個月研發(fā)了絕緣子RTV涂層缺陷識別模塊,用于排查全省500千伏及以上電壓等級輸電線路絕緣子RTV防污閃涂層漏涂、失效等問題,準確率高于95%。

  在試運行一段時間后,2021年8月25日,機巡作業(yè)管控平臺正式上線應用。2021年,國網福建電力應用機巡作業(yè)管控平臺巡檢桿塔40684基,智能識別機巡圖像30萬余張,發(fā)現(xiàn)缺陷12007處,單張圖像識別時間不到5秒。

  依托智能機巢聯(lián)合巡檢

  拓展多場景應用

  1月15日晚,三明供電公司智能運檢中心員工曾紹攀在輸電監(jiān)控室,通過機巡作業(yè)管控平臺發(fā)布變電站自主巡檢任務。隨即,10千米外的220千伏列西變電站內,無人機機巢自動展開,一架小型雙光多旋翼無人機騰空而起,在空中圍繞變電站完成夜巡工作。人工智能紅外圖像分析模塊“智慧夜鷹”分析無人機巡檢生成的圖像,自動診斷變電站絕緣子污閃、異常發(fā)熱等情況。

  如今,“無人機機巢+機巡作業(yè)管控平臺”模式已成為國網福建電力推進無人機自主巡檢的重要手段。

  2020年年初,國網福建電力就開始探索利用機巢、無人機、大數(shù)據等,開展無人機高頻次自主巡檢。當年4月,該公司研發(fā)“小型化、高可靠、低成本”新型無人機機巢,部署于110千伏及以上變電站的地面和屋頂。經過更新迭代,目前這款新型機巢長寬均小于1米,重約120千克,兼具無人機存放、充電、起飛降落坪、氣象監(jiān)控、作業(yè)控制等功能。這款新型機巢通過簡化充電方式、優(yōu)化機械結構,比傳統(tǒng)的機巢更智能、靈巧、便捷,單個造價也節(jié)省5萬元以上。

  目前,國網福建電力已在7座110千伏及以上變電站部署應用“小型化、高可靠、低成本”新型無人機機巢,并牽頭編制公司企業(yè)標準《電力全自動無人機機場技術規(guī)范》。

  國網福建電力機巡作業(yè)管控平臺上線以來,累計迭代升級30余次,接入21項業(yè)務中臺服務,有計劃編制、作業(yè)管理、數(shù)據分析等87個功能模塊,最高峰可同時在線監(jiān)控200架無人機并發(fā)飛行,并實時回傳巡檢圖片進行數(shù)據分析。平臺已100%覆蓋福建電網一線無人機巡檢班組。

  國網福建電力無人機巡檢技術攻關團隊將繼續(xù)挖掘無人機巡檢多專業(yè)多場景應用方式,利用無人機實時監(jiān)督高空作業(yè),搭載X光射線儀對耐張線夾開展空中數(shù)字射線成像檢測,以及開展災前勘察、災后災損評估等。

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