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無人機(jī)整機(jī)
無人機(jī)配件
無人機(jī)服務(wù)
設(shè)備與工具對(duì)現(xiàn)代人而言可以一個(gè)月不吃飯，三天不喝水，但如果一天沒有電會(huì)讓人感到絕望?，F(xiàn)代社會(huì)人們對(duì)電力的依賴不亞于對(duì)空氣的依賴。但是我們?cè)谙硎茈娏o現(xiàn)代生活帶來便捷的同時(shí)又有多少人真正了解那些在幕后默默奉獻(xiàn)的電力工作者。其中有那么一批人，他們翻山越嶺不辭勞苦，守護(hù)著一個(gè)個(gè)電力輸送節(jié)點(diǎn)，為電力系統(tǒng)的正常運(yùn)作提供著保障。
隨著國內(nèi)電力事業(yè)的發(fā)展，電網(wǎng)的數(shù)量及覆蓋范圍也在日益增加，傳統(tǒng)的輸電線路巡檢模式，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作條件艱苦，而且勞動(dòng)效率低。各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域一直在探索研究如何優(yōu)化架空輸電線路的巡檢方式。
圖為北京御航智能無人機(jī)全自主巡檢小組現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)
方案背景
01
設(shè)備規(guī)模增長與人員配置矛盾日益突出
設(shè)備規(guī)模成倍增長、運(yùn)行環(huán)境日趨復(fù)雜，人力成本大幅增加，急需通過先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用來解決設(shè)備規(guī)模與人員配置的矛盾問題。居不完全統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)輸電線路巡檢人員缺員率高達(dá)46%。
02
海量數(shù)據(jù)與人員分析能力不足的矛盾日趨顯現(xiàn)
機(jī)器人、無人機(jī)巡檢等正逐步替代人工巡檢，智能裝備獲取的數(shù)據(jù)與分析、海量監(jiān)控視頻圖像的查閱，需投入大量人力物力進(jìn)行識(shí)別，工作量大、效率低、時(shí)效性差。
03
新技術(shù)的快速發(fā)展為設(shè)備管理升級(jí)帶來機(jī)遇
計(jì)算機(jī)硬件性能的大幅提升，人工智能圖像識(shí)別技術(shù)日趨成熟，為設(shè)備管理模式從“傳統(tǒng)人工驅(qū)動(dòng)”向“智能數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)變提供了基礎(chǔ)。
無人機(jī)全自主巡檢技術(shù)探尋之路
自從十幾年前無人機(jī)技術(shù)逐漸開始民用化的第一天起，電網(wǎng)人就一直在探索如何利用無人機(jī)這項(xiàng)新技術(shù)來為電力設(shè)備巡檢保駕護(hù)航。
有人總結(jié)說，近十年（2008-2018）基本上是“人巡”時(shí)代到“機(jī)巡”時(shí)代的轉(zhuǎn)變期，也就是從傳統(tǒng)單純依靠人工巡視逐漸過渡到利用無人機(jī)或有人機(jī)進(jìn)行巡視，這個(gè)時(shí)期人們主要解決無人機(jī)的安全性、可靠性、易操作性等問題，但基本停留在人工操控?zé)o人機(jī)的作業(yè)模式，對(duì)飛控手依賴程度較高，無人機(jī)作業(yè)效率相對(duì)較低。這個(gè)時(shí)代的無人機(jī)電力巡檢行業(yè)就猶如中國歷史上的春秋戰(zhàn)國時(shí)代，無人機(jī)供貨廠家眾多，巡檢標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，有的獨(dú)霸一方，有的曇花一現(xiàn)。這個(gè)時(shí)代基本以深圳大疆公司入主電力工業(yè)無人機(jī)市場(chǎng)為終結(jié)點(diǎn)，大疆以消費(fèi)級(jí)無人機(jī)市場(chǎng)的技術(shù)和資本優(yōu)勢(shì)，以迅雷不及掩耳之勢(shì)，快速統(tǒng)一了電力無人機(jī)市場(chǎng)。
2018年10月11日，山東電力機(jī)巡作業(yè)中心在山東聊城“聊長川線”順利完成了國家電網(wǎng)首次全自主精細(xì)化巡檢作業(yè)。這也代表著電力巡檢技術(shù)邁進(jìn)了一個(gè)新時(shí)代。
無人機(jī)自動(dòng)化巡檢作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)
（圖片來源：國網(wǎng)首次輸電線路無人機(jī)全自主精細(xì)化巡檢，EPTC， 2018）
當(dāng)無人機(jī)安全飛行、高精度定位、三維信息采集（傾斜攝影與國產(chǎn)激光雷達(dá)掃描技術(shù)）這些技術(shù)逐漸成熟的同時(shí)，電力無人機(jī)的應(yīng)用逐漸開始了新的時(shí)代。這個(gè)時(shí)代以基于激光雷達(dá)電力掃描的全自主巡檢、基于固定機(jī)場(chǎng)/移動(dòng)機(jī)場(chǎng)的無人機(jī)全自主巡檢、巡檢圖像人工智能缺陷識(shí)別等為主要特征，開啟了“智巡”時(shí)代的新篇章！
人巡 機(jī)巡
智巡
“智巡”是一種更高效、更安全、更便捷的標(biāo)準(zhǔn)化電力巡檢作業(yè)方式。
“智巡”時(shí)代的無人機(jī)全自主巡檢是一套建立在標(biāo)準(zhǔn)的輸電線路無人機(jī)巡檢作業(yè)規(guī)范的基礎(chǔ)上，使無人機(jī)無論基于何種起飛平臺(tái)，均可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)起飛、數(shù)據(jù)采集、降落、數(shù)據(jù)導(dǎo)出和后期數(shù)據(jù)處理等一系列自動(dòng)化過程，全程無需或較少的人工干預(yù)，高效完成輸電線路巡檢作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)方式。其實(shí)現(xiàn)過程大致可分為：輸電線路全息三維信息采集、全自主航線規(guī)劃及航點(diǎn)庫建設(shè)、精細(xì)化全自主飛行采集、缺陷識(shí)別與巡檢報(bào)告輸出等四個(gè)主要過程。
無人機(jī)全自主巡檢實(shí)現(xiàn)過程
全自主巡檢的主要過程
作業(yè)人員登陸無人機(jī)操作控制系統(tǒng)，通過前端App操控系統(tǒng)與平臺(tái)的對(duì)接，可接入后端“自主巡檢航點(diǎn)庫”進(jìn)行自主飛行任務(wù)規(guī)劃、并通過平臺(tái)下載任務(wù)航線；之后控制無人機(jī)進(jìn)行精細(xì)化自主巡檢作業(yè)；飛行過程中無人機(jī)實(shí)時(shí)狀態(tài)可實(shí)時(shí)通過操作控制系統(tǒng)發(fā)回管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)后端飛巡監(jiān)控；飛行完成后，將圖像上傳至缺陷識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)巡檢圖像的缺陷識(shí)別、分析、審核等相關(guān)操作，最終實(shí)現(xiàn)從巡檢任務(wù)的制定、巡檢全過程實(shí)時(shí)監(jiān)控，到巡檢成果的匯總工作閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)輸電線路巡檢的綜合管控。
PART
1
前期三維數(shù)據(jù)采集及處理
當(dāng)前無人機(jī)全自主巡檢的一個(gè)關(guān)鍵條件是對(duì)線路三維信息進(jìn)行事先采集，一般通過搭載激光雷達(dá)系統(tǒng)或可見光相機(jī)+傾斜攝影點(diǎn)云重建，獲取電網(wǎng)線路的全息三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，形成高精度的基礎(chǔ)三維地圖。
激光雷電三維點(diǎn)云
傾斜攝影三維點(diǎn)云
PART
2
精細(xì)化航線規(guī)劃
基于三維點(diǎn)云生成的高精度基礎(chǔ)三維地圖，根據(jù)《架空輸電線路多旋翼無人機(jī)巡檢影像拍攝指導(dǎo)手冊(cè)》要求（拍攝位置點(diǎn)：桿塔、塔體、基礎(chǔ)、導(dǎo)線、大小金具、絕緣子等）進(jìn)行全自主巡檢航線規(guī)劃，航線規(guī)劃軟件除具備基于點(diǎn)云的精細(xì)化航線規(guī)劃外，也應(yīng)該同時(shí)具備常規(guī)通道巡視、樹障巡視、特殊巡視、三維點(diǎn)云采集等航線規(guī)劃能力。
基于激光點(diǎn)云的精細(xì)化航線規(guī)劃
基于傾斜點(diǎn)云的標(biāo)準(zhǔn)化精細(xì)化航線規(guī)劃
點(diǎn)云數(shù)據(jù)刺點(diǎn)
PART
3
無人機(jī)精細(xì)化自主飛行
當(dāng)進(jìn)行巡檢作業(yè)時(shí)，通過無人機(jī)飛行操作控制系統(tǒng)可無縫對(duì)接讀取精細(xì)化航線規(guī)劃系統(tǒng)導(dǎo)出的航線文件或全自主飛行航線庫，與無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)交互，完成對(duì)桿塔的全自主精細(xì)化數(shù)據(jù)采集及其他常規(guī)飛行作業(yè)。
御航智能 “智巡” APP
無人機(jī)全自主起飛（控制面板）
無人機(jī)全自主起飛（第三視角）
無人機(jī)全自主拍照
作業(yè)完成全自主降落
這里值得一提的是，當(dāng)前大部分廠家推的解決方案精細(xì)化飛行階段都要完全依賴RTK高精度定位系統(tǒng)，才能保證航線完全復(fù)現(xiàn)和圖像采集質(zhì)量。但有些時(shí)候線路上根本沒有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，或RTK定位精度保證不了，這時(shí)，還必須退回到手動(dòng)采集模式。
北京御航基于自身在電力場(chǎng)景領(lǐng)域的AI技術(shù)沉淀，打造了全自主巡檢“AI視覺導(dǎo)航”模塊。全自主巡檢AI視覺導(dǎo)航模塊主要基于人工智能算法、邊緣計(jì)算及高性能AI芯片等技術(shù)打造，主要用于輔助無人機(jī)系統(tǒng)完成智能化拍照操作，重點(diǎn)解決普通拍照模式下對(duì)焦不準(zhǔn)、目標(biāo)偏離中心區(qū)域、采集分辨率不夠及對(duì)RTK的高度依賴等問題，基于AI視覺導(dǎo)航模塊，無人機(jī)可實(shí)現(xiàn)距離桿塔較遠(yuǎn)距離的懸停，云臺(tái)自主尋找目標(biāo)并進(jìn)行變焦、對(duì)焦、對(duì)準(zhǔn)等操作，保證拍攝目標(biāo)清晰可見，且不需要飛控手對(duì)云臺(tái)的頻繁操作，特別適用于無網(wǎng)絡(luò)RTK、通訊條件差、桿塔周圍有其他異物等情況下的全自主飛行采集。
AI視覺導(dǎo)航模塊
基于AI前端模塊的全自主巡檢視頻
PART
4
巡檢圖像智能處理
巡檢圖像智能處理過程主要基于人工智能深度學(xué)習(xí)技術(shù)，對(duì)巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行快速重命名、數(shù)據(jù)整理、缺陷智能預(yù)測(cè)，并基于友好的缺陷審核工具進(jìn)行缺陷審核。
巡檢圖像處理包含兩個(gè)階段的工作：一是數(shù)據(jù)整理階段，主要完成數(shù)據(jù)到桿塔/部件的對(duì)應(yīng)、圖像重命名、文件夾整理，圖像上云；二是數(shù)據(jù)缺陷分析、缺陷審核和巡檢報(bào)告輸出。在AI缺陷識(shí)別技術(shù)未成熟之前巡檢圖像處理各家有各自的方案，但總的趨勢(shì)是數(shù)據(jù)處理要上云，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化數(shù)據(jù)處理模式。
北京御航智能識(shí)別軟件系統(tǒng)
智能識(shí)別效果展示
缺陷審核完成后，可根據(jù)終端用戶需求設(shè)定報(bào)告模板，在圖像缺陷審核完成后一鍵生成巡檢報(bào)告。
關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)及行業(yè)發(fā)展方向
縱觀無人機(jī)全自主巡檢技術(shù)全過程，現(xiàn)如今激光雷達(dá)點(diǎn)云采集或傾斜攝影數(shù)據(jù)采集基本達(dá)到技術(shù)成熟的地步，基于點(diǎn)云的航線規(guī)劃純屬軟件開發(fā)成熟度的問題，無人機(jī)飛行操控僅僅涉及與平臺(tái)系統(tǒng)和無人機(jī)系統(tǒng)接口對(duì)接的技術(shù)過程，唯獨(dú)AI視覺導(dǎo)航和缺陷智能識(shí)別技術(shù)相對(duì)較難攻克，尤其后者巡檢圖像的缺陷智能識(shí)別，更是需要全行業(yè)人的共同努力，在數(shù)據(jù)積累和算法調(diào)優(yōu)方面深度、長期投入才能最終解決行業(yè)難題。
01
AI視覺導(dǎo)航模塊
AI視覺導(dǎo)航是借助深度學(xué)習(xí)算法幫助，利用光學(xué)相機(jī)感知周圍環(huán)境信息作為航空器飛行依據(jù)的導(dǎo)航技術(shù)。
視覺導(dǎo)航主要包括視覺圖像預(yù)處理，目標(biāo)提取、目標(biāo)跟蹤、數(shù)據(jù)融合等問題。其中，目標(biāo)檢測(cè)傳統(tǒng)方法主要為背景差法、幀差法、光流法等，當(dāng)前階段主要采用深度學(xué)習(xí)方法進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)；目標(biāo)跟蹤可以分析目標(biāo)特征進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，并與其他傳感器融合，用到的方法有卡爾曼濾波、粒子濾波器和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。還有很多方法諸如全景圖像幾何形變的分析或者地平線的檢測(cè)等沒有進(jìn)行特征提取，而是自動(dòng)將圖像的某一變量加到控制中去。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的對(duì)準(zhǔn)、跟蹤和精確拍照。
當(dāng)期階段的AI視覺導(dǎo)航模塊主要功能集中在提高自主拍照質(zhì)量、擴(kuò)展全自主飛行環(huán)境適應(yīng)性等方面，下一階段AI視覺導(dǎo)航模塊會(huì)在4G/5G通訊集成、實(shí)時(shí)缺陷檢測(cè)、信息實(shí)時(shí)反饋、遠(yuǎn)程交互式巡檢等方面發(fā)力。
02
人工智能圖像識(shí)別
圖像識(shí)別技術(shù)是人工智能的一個(gè)重要領(lǐng)域。它是指對(duì)圖像進(jìn)行對(duì)象識(shí)別，以識(shí)別各種不同模式的目標(biāo)和對(duì)像的技術(shù)。
圖像識(shí)別技術(shù)是以圖像的主要特征為基礎(chǔ)的。每個(gè)圖像都有它的特征，如字母A有個(gè)尖，P有個(gè)圈、而Y的中心有個(gè)銳角等。對(duì)圖像識(shí)別時(shí)眼睛的研究表明，視線總是集中在圖像的主要特征上，也就是集中在圖像輪廓曲度最大或輪廓方向突然改變的地方，這些地方的信息量最大。而且眼睛的掃描路線也總是依次從一個(gè)特征轉(zhuǎn)到另一個(gè)特征上。由此可見，在圖像識(shí)別過程中，知覺機(jī)制必須排除輸入的多余信息,抽出關(guān)鍵的信息。同時(shí),在大腦里必定有一個(gè)負(fù)責(zé)整合信息的機(jī)制，它能把分階段獲得的信息整理成一個(gè)完整的知覺映象。
縱觀國家電網(wǎng)與南方電網(wǎng)近兩三年都在電力AI應(yīng)用落地方面做足了工作，電力AI應(yīng)用除了在用電調(diào)配、變電站巡檢等場(chǎng)景外，在輸電巡檢領(lǐng)域一點(diǎn)也不落后。2018年、2019年兩年間，國家電網(wǎng)公司分別以中國電科院、國網(wǎng)山東電網(wǎng)公司等單位牽頭先后組織過不下于四次全國性輸電線路人工智能圖像識(shí)別技術(shù)驗(yàn)證工作，北京御航幾乎都有參加，并且成績名列前茅。當(dāng)前國家電網(wǎng)巡檢圖像智能識(shí)別云平臺(tái)已集結(jié)了體系內(nèi)外包括國網(wǎng)智能、國網(wǎng)信產(chǎn)、聯(lián)研院、北京御航、曠視科技等8家單位共同進(jìn)行長期算法培育，整個(gè)云平臺(tái)系統(tǒng)由中國電科院云、聯(lián)研院云、山東云、江蘇云等幾個(gè)部分共同構(gòu)建，服務(wù)于全網(wǎng)省試點(diǎn)單位。
山東電網(wǎng)組織的通道可視化圖像識(shí)別技術(shù)驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)
南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司以南網(wǎng)數(shù)字研究院和廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司機(jī)巡作業(yè)中心為依托，也打造了機(jī)巡圖像智能識(shí)別平臺(tái)主云平臺(tái)，此外，廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕頭供電局依托自身在圖像缺陷辨識(shí)方面的技術(shù)底蘊(yùn)聯(lián)合北京御航智能科技有限公司，打造了圖像智能識(shí)別分云平臺(tái)，與機(jī)巡中心共同推動(dòng)南網(wǎng)在機(jī)巡圖像識(shí)別方面的AI創(chuàng)新之路。
全自主巡檢效益分析
01
全自主巡檢
經(jīng)濟(jì)效益
人工操作無人機(jī)不僅巡檢強(qiáng)度大、時(shí)效差，而且巡視效果差，受外界客觀因素局限性大。
無人機(jī)巡檢日工作效率較傳統(tǒng)人工操控?zé)o人機(jī)提高了30%左右，同時(shí)使用無人機(jī)全自主巡檢又在此基礎(chǔ)上提升了30%-50%的工作效率。并且對(duì)于人員的工作技能水平要求也大大的降低了。
02
全自主巡檢
安全保障
無人機(jī)全自主作業(yè)飛行，減少了人工操作干預(yù)，使紛繁復(fù)雜的線路巡檢工作變得更具條理化、簡(jiǎn)單化、智能化，形成巡檢工作的標(biāo)準(zhǔn)化、信息化，實(shí)現(xiàn)以電網(wǎng)安全為目標(biāo)的結(jié)果導(dǎo)向。
03
全自主巡檢
規(guī)范作業(yè)流程
精細(xì)化巡視采取標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程與拍攝標(biāo)準(zhǔn)，提高了無人機(jī)巡檢拍攝圖像的全面性與有效性；規(guī)范無人機(jī)操作，避免人為操作無人機(jī)產(chǎn)生的安全隱患。
文末向所有在此炎炎夏日中為祖國電力事業(yè)默默奉獻(xiàn)的戰(zhàn)士們致敬！
【特別聲明：本文所有思想或觀點(diǎn)僅代表作者本人的個(gè)人觀點(diǎn)?！?/p>
北京御航祝愿大家端午節(jié)快樂！
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2025-09-09 10:49
2025-09-03 14:07
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