在国网新疆某供电公司输电智慧监控指挥中心内,随着工作人员在无人机自动巡检平台中按下无人机巡航按键,在距离83公里外的220千伏工业园变电站内,无人机立刻从复亚智能无人机自动机场飞出,并执行输电线路自主巡检任务,标志着新疆输电线路无人机巡检机场投入运行。

新疆地广人稀,有着较为复杂的地形地貌以及气候条件环境地区,而大型电网建设项目大多处在无人区,不可控因素多,人工电力巡线任务繁重辛苦。当前的无人机输电线巡检主要利用手动操控无人机的方式,人工控制无人机的飞行动作,巡检质量与一致性受到飞手操作水平的影响,无法定量判断设备状态,并且培养出高水平的飞手需要投入金钱和时间。此外,无人机续航能力有限,无法长时间作业,人员、车辆需要长时间滞留现场等待无人机电池充电,长期以往严重制约巡视效率的提升,阻碍了无人机巡视工作的推广。

国网新疆某供电公司作为无人机电力巡检应用示范先行单位,将无人机自动巡检系统纳入常规巡检工作中,减轻了一线输电运检人员的工作强度,实现了无人机电网作业时无人值守、自动飞行和数据传输等功能,引领绿色智能电网新趋势。无人机自动机场作为为无人机提供起飞、停放的平台,挂载北斗导航系统,建立厘米级精度的输电网三维点云地图,为无人机自主巡检提供精细化航线规划和航线安全保障。安装在机场内的机械臂可以自动为巡检中电量耗尽返回机场的无人机更换电池,使无人机继续完成剩余巡视任务,实现无人机不间断巡线作业。

点云数据采集,航线智能规划

此前,无人机巡检主要基于二维航线规划,无法适应地形起伏、有障碍物体风险的作业条件,无法实现对杆塔和导线弧垂等目标精细化巡检的要求。

复亚智能电力巡检系统,通过激光雷达飞行扫描,完成对输电线通道、杆塔、导地线及周边环境的点云数据采集,形成三维点云模型。三维点云模型可以精准呈现线路通道走廊内目标物的空间位置和轮廓,自动识别提取杆塔、导地线、绝缘子等关键特征的空间参数,分析计算出导地线与地面、建筑、树木等目标物之间的距离。基于点云数据,可灵活设计生成符合输电线路杆塔巡检要求的最佳航线,并进行调试和优化。相比于以往的人工打点试校,点云航线精度更高,将原本需要在室外进行的航线打点规划工作转变为室内工作,降低了作业难度,提升了安全性。

AI飞行大脑,全自动精细化巡检作业

复亚智能电力巡检系统搭载AI飞行大脑,让飞行器具备环境感知和决策能力,执行精准降落和多项AI飞行任务。

基于激光点云数据生成三维杆塔模型进行无人机精细化航线规划,在规划时可确定杆塔部件三维坐标,自动计算无人机距离铁塔的距离,保证航线安全。在执行输电线路巡检工作时,基于复亚自动飞行系统和厘米级RTK差分定位技术,实现无人机精准到达预设位置。基于AI飞行大脑内置的深度学习算法,精准识别目标物体,自动调整无人机云台相机,将拍摄目标在镜头中的位置并自动对焦,有效排除杆塔上其他相似部件的干扰。机载AI飞行大脑可以自动控制无人机云台相机,调节其角度和焦距,并对目标物进行放大拍摄,精准获取高清图像。同时,飞行大脑对拍摄质量进行自动判断,当拍摄角度光线不符合拍摄要求时,将进行多次重新调整和拍摄,以确保拍摄质量。

无人机执行任务结束后,在自研的视觉降落算法和RTK的引导下,复亚智能电力巡检系统利用视觉分层与无人机姿态估计技术,解决了无人机在准备降落期间飞行高度过高或过低导致摄像头无法完整识目标点的问题。即便遇到机场气流扰动或阵风,无人机也可以保持平稳的降落姿态,平缓地降落于起降平台,将降落误差缩小至厘米级。

电力行业使用无人机飞行系统大面积巡查输电线路,已成为了当前最高效安全的智能巡检工具,完成一座大铁塔精细化巡检仅需10分钟,一座门字塔3分钟,无人机单架次飞行6公里可以完成17级杆塔的巡检,准确性高,耗时短,不仅将运维人员从高强度的体力劳动中逐步解放出来,还能在寒潮保电时期抵达巡检人员无法到达或不便到达的地方,及时发现故障和缺陷,有力保障设备安全运行。

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