左齊

（西藏大學(xué)，西藏 拉薩 850000）

架空輸電線路長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中運(yùn)行，正常情況下要經(jīng)受機(jī)械載荷和電力負(fù)荷的作用，還受到寒暑交替等自然因素的干擾，這些作用使得線路元件老化、疲勞、氧化腐蝕，降低元件的工作性能，形成缺陷，如不及時(shí)消除“短板”，缺陷就會(huì)由量變到質(zhì)變發(fā)展成故障。

近幾年，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)、影像實(shí)時(shí)傳播技術(shù)以及5G技術(shù)的發(fā)展成熟，無(wú)人機(jī)快速巡檢線路在輸電線路巡檢中體現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。

1 無(wú)人機(jī)巡檢——提高巡檢效率質(zhì)量的新階段

1.1 無(wú)人機(jī)巡檢的實(shí)現(xiàn)方式

無(wú)人機(jī)即無(wú)人駕駛飛機(jī)，是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和程序控制裝置操縱的飛行平臺(tái)，由人工操控或按照設(shè)定的程序進(jìn)行飛行。搭載可見(jiàn)光、紅外等檢測(cè)設(shè)備，進(jìn)行圖像信息采集或?qū)崟r(shí)傳遞數(shù)據(jù)到地面監(jiān)控端，由巡檢人員研判而完成架空輸電線路巡檢任務(wù)。

實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)人機(jī)一般采取固定翼、旋翼搭配的方式進(jìn)行工作：

利用固定翼無(wú)人機(jī)的長(zhǎng)航程對(duì)輸電線路進(jìn)行通道巡檢，或者在災(zāi)后地區(qū)進(jìn)行快速巡檢，利用成像設(shè)備對(duì)通道上斷點(diǎn)、故障點(diǎn)等進(jìn)行排查——根據(jù)巡檢事前編好的電塔GPS坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)飛行，巡檢內(nèi)容包括線路、桿塔、金具有無(wú)變形、缺損，線路有無(wú)弧垂異常，有無(wú)懸掛物，線路走廊內(nèi)有無(wú)施工、建筑或樹(shù)木等內(nèi)容。

使用旋翼無(wú)人機(jī)可以執(zhí)行短航程的多任務(wù)精細(xì)化巡檢；利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行多方位懸停，針對(duì)桿塔、導(dǎo)線、金具、絕緣子采集細(xì)節(jié)信息，檢查緊固金具是否松脫、缺少，絕緣子有無(wú)閃絡(luò)，診斷桿塔各部件完整性及生銹、腐蝕、污染、變形等情況，定性定量分析塔體外圍及線路走廊潛在安全因素對(duì)線路安全的影響程度。

無(wú)人機(jī)的使用，給巡檢工人增加了“飛行的眼睛”，降低了工作人員的工作強(qiáng)度，巡檢人員不需攀緣即可穿越山林，不需要攀登桿塔即可獲悉細(xì)節(jié)。從而可以專(zhuān)注于缺陷的定性及后期的消缺問(wèn)題。

1.2 無(wú)人機(jī)巡檢的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用

迅速。無(wú)人機(jī)攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、部署迅速，能快速飛達(dá)巡查區(qū)域，及時(shí)反饋巡查信息。

安全。采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行常規(guī)輸電線路巡查，不需要巡檢人員進(jìn)入危險(xiǎn)復(fù)雜區(qū)域，還可比直升機(jī)更接近帶電線路觀測(cè)細(xì)節(jié)，提升了工作者的人身安全。

經(jīng)濟(jì)。可減少巡檢人力的投入，降低人工成本；提高了查缺陷（故障）的速度，可減少線路故障停電時(shí)間，避免高額的停電經(jīng)濟(jì)損失。

表1 巡檢方式的發(fā)展階段

2 基于AI的無(wú)人機(jī)快速巡檢系統(tǒng)

2.1 現(xiàn)行無(wú)人機(jī)巡檢存在的問(wèn)題

準(zhǔn)確地說(shuō)，現(xiàn)行大多數(shù)無(wú)人機(jī)巡檢是采取人工操控方式，這種工作方式是將無(wú)人機(jī)作為工具，完成此項(xiàng)工作更多的是對(duì)人的依賴：

對(duì)飛控人員要求高，采取遙控方式執(zhí)行巡檢任務(wù)時(shí)，須長(zhǎng)時(shí)間控制操作無(wú)人機(jī)，要求巡檢人員精神高度集中，以防止“炸機(jī)”“撞塔”等事故。

無(wú)人機(jī)圖像的研判質(zhì)量受監(jiān)控端運(yùn)檢人員技術(shù)水平的制約，不同的人可能產(chǎn)生不同的結(jié)論。

無(wú)人機(jī)出動(dòng)的頻次受運(yùn)檢人員決定，或執(zhí)行原人工巡檢周期。

顯然，過(guò)度依賴于巡檢人員的無(wú)人機(jī)巡檢頻次、質(zhì)量無(wú)法滿足新時(shí)代能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的更高需求。

2.2 解決的鑰匙——AI

人工智能（artificial intelligence，AI）。從誕生以來(lái)，理論和技術(shù)日益成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，在某些應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)成為人類(lèi)的老師。

AI無(wú)人機(jī)能在熟悉的或陌生的環(huán)境中，自主地或與人交互地執(zhí)行人類(lèi)規(guī)定的任務(wù)。

在飛行方面，它能通過(guò)激光雷達(dá)，傾斜攝影等測(cè)繪手段獲取電力桿塔和線路走廊內(nèi)的高精度三維點(diǎn)云地圖信息，構(gòu)建周?chē)h(huán)境與目標(biāo)的3D地圖，在SLAM、D-RTK厘米級(jí)定位精度下通過(guò)軌跡預(yù)測(cè)算法及繞行策略等實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)飛行，例如專(zhuān)業(yè)無(wú)人機(jī)采取抗強(qiáng)電磁干擾措施后，可靠近帶電體，可使得無(wú)人機(jī)完成環(huán)繞等復(fù)雜飛行動(dòng)作。

在拍照攝影方面，采取自動(dòng)AI識(shí)別、對(duì)準(zhǔn)與拍攝，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)識(shí)別目標(biāo)，如絕緣子、導(dǎo)線等，通過(guò)圖像算法控制云臺(tái)鎖定巡檢目標(biāo)始終處于畫(huà)面中央，自動(dòng)調(diào)整焦距進(jìn)行拍攝，取得檢視區(qū)域準(zhǔn)確清晰的信息。

無(wú)人機(jī)在傳輸信息方面運(yùn)用低延遲通信、低延遲視頻分發(fā)、云端高吞吐、云端AI實(shí)時(shí)處理等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像傳輸以及機(jī)載端與云端互動(dòng)等功能，解決遠(yuǎn)程控制的延時(shí)問(wèn)題。

AI在圖像處理方面通過(guò)學(xué)習(xí)，可以提高判斷缺陷的精準(zhǔn)度，解決了圖像需要人工識(shí)別、巡檢質(zhì)量不高等問(wèn)題，提升巡檢工作質(zhì)量；實(shí)時(shí)對(duì)圖像進(jìn)行研判，實(shí)時(shí)上傳缺陷信息到達(dá)管理端，提升了巡檢的效率。

2.3 AI時(shí)代的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)——全自動(dòng)飛行巡檢

AI技術(shù)的進(jìn)步，使得無(wú)人機(jī)能具備自動(dòng)巡檢線路，自動(dòng)起飛降落，自動(dòng)研判總結(jié)、上傳故障信息等功能，大大減少了人的參與程度。

如輔以全自動(dòng)化的“機(jī)巢”解決無(wú)人機(jī)存儲(chǔ)、換電、充電等問(wèn)題，甚至不需要運(yùn)檢人員的參與，系統(tǒng)可以自主完成區(qū)域輸電線路的巡檢任務(wù)。

例如，廣東電網(wǎng)公司在無(wú)人機(jī)應(yīng)用方面注重?zé)o人機(jī)全自動(dòng)飛行巡檢體系建設(shè)，建成3.5萬(wàn)km數(shù)字化運(yùn)行通道，每周有1000多架次無(wú)人機(jī)執(zhí)行自動(dòng)飛行方案，并計(jì)劃2025年實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)飛行，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全自動(dòng)飛行巡檢發(fā)現(xiàn)和處理缺陷的效率是人工巡檢的11倍。

例如，云南保山電網(wǎng)進(jìn)行了無(wú)人機(jī)全自動(dòng)飛檢的嘗試，在適當(dāng)點(diǎn)位布置自動(dòng)無(wú)人機(jī)機(jī)場(chǎng)，進(jìn)行輸電線路自動(dòng)巡檢，并取得了不錯(cuò)的成果。

采用全自動(dòng)飛行巡檢，由系統(tǒng)自動(dòng)生成航點(diǎn)動(dòng)作與飛行航跡，自動(dòng)起降換電，支持高頻作業(yè)，實(shí)時(shí)的AI圖像識(shí)別，極大提高了缺陷診斷的效率和質(zhì)量，作業(yè)效率和巡檢精細(xì)化程度較無(wú)人機(jī)人工巡檢提升至少3倍。

3 結(jié)束語(yǔ)

利用無(wú)人機(jī)作業(yè)極大減輕了巡檢作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)時(shí)間，集成AI技術(shù)的無(wú)人機(jī)全自動(dòng)飛行系統(tǒng)有效提高了輸電線路巡檢效率與質(zhì)量，具有極大的利用價(jià)值，隨著化石能源向可再生能源的轉(zhuǎn)變，以及監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)等與電網(wǎng)連接的需要，基于AI的無(wú)人機(jī)巡檢將有更廣闊的利用前景。