无人机自主巡检 输电线路运维提质增效

　　7月7日，江苏南京供电公司输电运检室员工马正敏在新一代“网际天鹰”的监控室内，观察无人机自主巡检作业情况，并记录分析无人机摄像头传来的铁塔、线路通道全景图像。当天，马正敏和同事应用“网际天鹰”对500千伏东峰线进行了全面“体检”。

　　“网际天鹰”是国网江苏省电力有限公司于2018年启动研发的输电线路移动式多无人机智能巡检成套装备，包括4架无人机、紧凑型升降平台、智能机库、电池管理模块、储能模块、环境感知模块和装载所有设备的车辆。今年2月，“网际天鹰”完成迭代升级。目前，“网际天鹰”巡检效率为60基铁塔/日，是人工登塔巡检效率的6倍、手动操作无人机巡检的3至4倍，提升了江苏电网输电运检智能化水平。

　　探索 把无人驾驶技术“移”到空中

　　江苏电网负荷密集、规模大，近年来发展速度快，对精益化管理的要求不断提升，传统的人工巡检模式已难以适应电网发展需要。2018年年初，国网江苏电力提出大力发展无人机巡检业务，建设无人机巡检体系。江苏方天电力技术有限公司作为国网江苏电力的科研生产单位，组建无人机巡检项目创新团队，探索无人机技术与电网业务的深度融合。

　　传统模式下，无人机巡检主要靠巡检人员带着无人机到达输电塔附近，由专业飞手操作无人机，逐一拍摄巡检对象。既要保证无人机机身稳定、拍摄清晰，又要让无人机与线路保持安全距离，这非常考验飞手的技术。同时，受限自身电池的续航能力，一架无人机的连续作业时间通常只有30分钟左右。输电线路巡检用的无人机机身重、构造精密，对存放条件、搬运方式等也有较高的要求。

　　如何将无人机技术与电网运维实际需求紧密结合?如何让无人机巡检更加智能?如果有一套装备能够为无人机巡检作业提供储运、电量补给、监控等全方位保障，将大大降低一线人员的操作难度和作业强度。

　　2018年6月，国网江苏电力集无人驾驶、无线充电、光伏发电于一体的“三合一”电子公路的研发进入尾声。一名同事无意中说，能不能把汽车的无人驾驶技术从路面移到空中，让无人机也自动驾驶?这句话给了创新团队启发。

　　团队正式启动输电线路移动式多无人机智能巡检成套装备的研究。“无人机的成果很多，但是让无人机自主飞行的案例在国内外都没有先例。”创新团队装备改装测试工作负责人黄郑说。他们决定把无人驾驶汽车涉及的环境智能感知与决策、路径规划、差分高精度定位、智能避障等技术运用于无人机自主巡检。2018年12月，输电线路移动式多无人机智能巡检成套装备“网际天鹰”样机研制成功。

　　应用 一键完成精细化巡检

　　“网际天鹰”以无人机智能巡检作业车为载体，搭载4架无人机，具备任务管理、自主规划航线、一键智能巡检、多机多任务协同、作业实时监控、厘米级精准降落、巡检缺陷智能识别等功能，可对输电线路进行集群化、自动化、精细化巡检。但从样机到量产应用，创新团队还要对其开展严格的测试和功能完善。

　　“测试中，我们发现该装备还存在无人机图传信号易受电磁干扰、作业空间不合理、升降平台卡涩等问题。”黄郑介绍。

　　为了进一步提升产品性能，黄郑带领团队成员和车企、无人机制造商、零部件厂商等开展多轮设备选型、技术交流，并前往深圳、上海多地调研。经过4个月的现场测试和功能完善，2019年3月，“网际天鹰”顺利进入试生产阶段，并在南京、泰州等地试点应用。

　　作业人员接到无人机巡检任务后，只要将“网际天鹰”车辆开到现场，一键式操作，车内的4架无人机就会依次起飞，按照系统设定好的任务航线，自主开展巡检作业，并在线识别、拍照记录缺陷。作业完成后，依托人工智能视觉识别技术，无人机依次完成厘米级精准降落，回收至车内，在作业人员前往下一个作业点的途中就能自动充电。

　　“‘网际天鹰’将巡检结果实时传回云端，可智能识别销钉级缺陷，连螺丝钉生锈都能发现。运维人员只要远程操控就能完成精细化巡检，提高巡检效率和质量，规范作业流程。”方天公司无人机巡检技术服务中心主任王红星介绍。

　　2019年6月，“网际天鹰”通过中国电机工程学会组织的技术鉴定。鉴定委员会专家一致认为，该装备已达到国际先进水平。今年，“移动式多无人机智能巡检成套装备及巡检方法”获得2022年日内瓦国际发明特别展银奖。

　　升级 拓展作业范围和场景

　　2020年1月，18套“网际天鹰”正式交付国网江苏电力各运维单位使用。两年来，国网江苏电力密切跟踪各运维单位的使用情况，结合输电线路巡检新特点、新要求对“网际天鹰”迭代升级。经过多轮试验和改造，今年2月，新一代“网际天鹰”完成测试与量产。5月底，16套新一代“网际天鹰”正式投入使用。

　　新一代“网际天鹰”的智能化水平、巡检质量、适应性、安全性等比上一代都有大幅提升。国网江苏电力独创的基于图像质量反馈的无人机位置和姿势自适应优化技术，使无人机可实时调整自身位置和云台拍摄参数，解决了特殊工况下无人机对焦模糊、成像位置不理想等问题，图像一次拍摄成功率达98%以上。升级后的“网际天鹰”智能机库可支持多种常用机型自由切换存储，作业人员可根据日常巡检、夜间特巡、激光测绘等不同需求，选配相应的无人机。

　　国网江苏电力还在“网际天鹰”车载端无人机智慧巡检模块中增添了多无人机多任务分配算法，避免无人机集群作业时的空域冲突;新设置输电通道巡检、红外自主巡检、故障特巡等多种巡检模式，引入一机多塔、中继巡塔等巡检作业策略，让作业人员能一键下发多种任务，满足各类巡检需求。“新一代‘网际天鹰’拓展了作业范围和作业场景，让我们的工作更加省心省力，巡检智能化程度更高。”南京供电公司输电运检室专职龙涛说。

　　目前，“网际天鹰”已应用至江苏电网110千伏及以上全部输电线路，每年可节约近50%人工投入。（章岑 许馨妍）