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1、国网辽宁省电力有限公司,基于“巡检分离”的架空输电线路无人机全自主精细化巡检作业技术 段世杰,1,面临的形势与问题,1,无人机自主巡检技术推进情况,2,3,发展目标,“全自主精细化”巡检作业技术介绍,4,目 录,CONTENTS,【1.面临的形势与问题】,2013年3月至2015年3月,国网公司在十家省公司、中国电科院开展了为期两年的输电线路直升机、无人机和人工巡检试点应用;2015年,在公司各单位全面推广无人机巡检应用。近年来,无人机巡检已成为输电线路的重要巡检手段。,充分消纳清洁能源,国家电网公司“架空输电线路无人机智能巡检作业体系建设三年工作计划”业已明确:应进一步科学规划,融入物联网、
2、人工智能等先进技术,全面推进无人机智能巡检技术应用,实现线路巡检模式由人工巡检向无人机为主的协同自主巡检模式转变,持续提升输电智能运检水平。,【面临的形势与问题】,人员规模难以满足设备持续增长需求,传统巡视模式难以适应输电精益化管理要求,1,2,面对以上形势,输电运检工作还主要存在以下问题:,无人机应用水平难以支撑输电智能运检发展要求,3,【面临的形势与问题】,人员规模难以满足设备持续增长需求,1,人工巡线工作量大、效率低、管理难度大,野外作业受天气、地理条件的影响大,不能快速反应突发电力故障,现有技术手段不能满足智能电网管理需求,总体性缺员,结构性缺员,人员“断档”问题突出,【面临的形势与问
3、题】,传统巡视模式难以适应输电精益化管理要求,2,传统巡检模式,受地形条件、环境因素、人员素质等多方面因素制约,存在巡视质量不高、巡视范围不全面、巡视效率低等问题,且特殊地形和气象条件下巡视困难,存在人身伤害风险。,节省大量巡线人员的作业成本,提高巡线效率提供输电线路及铁塔精准、清晰的三维影像数据分析影像数据,为线路和铁塔维护提供科学依据避免巡线人员在复杂险恶的环境里发生意外伤害为管理者快速处理应急突发事件提供决策依据,【面临的形势与问题】,无人机应用水平难以支撑输电智能运检发展要求,3,现阶段无人机作业管理、人员培训、质量监督和维护保养等保障体系尚不健全,各单位应用水平严重不均衡。无人机作业
4、智能化程度低,应用方式未充分挖掘;巡检数据处理智能化程度低,与业务数据融合度不高,未形成统一应用和闭环管理。无人机作业优势未得到充分发挥,无法支撑输电智能运检发展要求。,发展现状,1,无人机自主巡检技术推进情况,2,3,发展目标,“全自主精细化”巡检作业技术介绍,4,目 录,CONTENTS,【发展目标】,总体思路,以推动无人机为主的协同自主巡检模式转变为主线和目标,以提升无人机巡检作业自主化、数据分析智能化为抓手,以建立健全无人机智能巡检作业管理体系和技术支撑体系为依托,推动建设复合型运检队伍。,工作目标,建设无人机管控平台,攻克自主智能巡检技术(跟踪关注缺并参与陷智能识别技术研究),建立无
5、人机智能巡检作业体系,逐步替代传统人工巡检作业模式。深化无人机在线路巡视、检测、检修方面的应用,三年内建成几家国内领先的无人机智能巡检作业示范单位。实现输电线路巡检模式向以无人机为主的协同自主巡检模式转变。,发展现状,1,无人机自主巡检技术推进情况,2,3,发展目标,“全自主精细化”巡检作业技术介绍,4,目 录,CONTENTS,【2.无人机自主巡检技术推进情况】,2013年以来,电科院即协助公司设备部,引领各地市公司、省检修公司和送变电公司开展了大量的无人机巡检实用化推广工作,建立了成熟的无人机巡检业务管理和技术支撑体系,积累了一定经验。组建“无人机驾驶员机构”,组织开展“培评工作”协办“输
6、电线路无人机巡检技能竞赛”,培养一批技术骨干协办“年度空域申请”工作,保障守法飞行支撑无人机巡检专业管理的各项工作,保质保量完成年度精益化考核指标探索推广能够实用化的无人机巡检关键技术,【2.无人机自主巡检技术推进情况】,一、基于人工示教的无人机自主航巡技术介绍:由兼具高水平飞行操作技能、输电运维知识和职业素养的专业人员人工规划巡视路径、拍摄位置、角度和安全点,飞行巡检一遍,再由具备实时载波相位差分技术(RTK)功能的无人机实现自主航巡。劣势:巡视安全系数低,初期路径规划的自动化程度和效率低,且对作业人员的专业素养要求极高。推广普及具有限制性。建议:集中组织开展无人机自主航巡技术培训班,每个单
7、位储备一到两名的高水平飞手,将部分线路区段开展人工示教的无人机自主航巡并实现全覆盖。,【2.无人机自主巡检技术推进情况】,二、基于点云的无人机自主航巡技术介绍:需前期对通道和杆塔进行激光雷达扫描和可见光绝对精度点云信息的采集,前期投入成本较多,且只能简单的规划巡视路径、拍摄位置和角度,作业自动化程度和安全系数较高,但采集的巡检数据质量不高。劣势:依赖于绝对精度的激光点云数据,激光扫描单价较贵;可见光点云数据采集设备单价便宜,但目前精度不够;巡检数据质量不高。建议在已有点云数据的线路区段验证应用该自主航巡技术,并不断提出反馈意见,提高该技术采集的巡检数据质量;跟踪关注可见光点云技术,在其精度达到
8、自主航巡技术要求时进行示范应用和技术挖掘。,【2.无人机自主巡检技术推进情况】,三、架空输电线路“全自主精细化”巡检作业技术介绍:本技术的工作原理区别于“人工示教”和“点云原理”的自主巡检技术,研发理念源于一线作业人员的生产需求和我们的输电专业资源,可迅速根据线路台账信息计算每基杆塔的绝对位置,并针对不同塔型自主、科学的规划巡视路径、拍摄位置、角度和安全点,从而实现“全自主精细化”巡检作业,该技术还包括了照片智能管理技术;优势:作业效率高;安全系数高,自主知识产权,技术可挖掘性高;不依赖点云数据,投入成本低;建议在2020年全省220千伏电压等级线路实现推广普及,同时继续开发基于500千伏电压
9、等级的“全自主精细化”作业技术。,发展现状,1,无人机自主巡检技术推进情况,2,3,发展目标,“全自主精细化”巡检作业技术介绍,4,目 录,CONTENTS,【全自主精细化巡检作业技术】,无人机自主飞行的原理以及航线规划、航点任务设计和照片名称管理的方法,同时分析了坐标误差产生的原因以及对飞行安全和影像质量的影响,提出了坐标误差调整的方法。,创新,质量,专业,效率,【全自主精细化”精细化巡检作业技术】,关键词,【全自主精细化”精细化巡检作业技术】,根据电力线路巡检特点,对无人机SDK进行二次开发,控制无人机超视距自主飞行,解决了视觉限制和遥控信号限制等问题。开发的航线规划和航点任务设计程序,可
10、根据不同电压等级、不同塔型,科学的规划巡视路径、拍摄位置、角度和安全点,进而控制无人机进行影像录制和拍照,该技术包括的照片智能管理模块可对巡检数据快速准确的重命名,为运行管理提供清晰、位置描述准确的影像资料,从而做到巡检分离。无人机自主飞行巡检,提高了工作效率和质量,减轻了工作负担,使巡检工作更加全面、更加科学。,系统概述,【全自主精细化”精细化巡检作业技术】,(1)航线规划和航点任务设计部分(2)应用大疆无人机Mobile SDK开发的航线飞行执行部分(3)无人机巡检的照片名称智能管理部分,构成及功能,【全自主精细化”精细化巡检作业技术】,(1)自动规划航线和设计航点任务,自主飞行,多方位多
11、角度进行视频录制和拍照,提供清晰的影像资料。(2)系统支持普通光学相机变焦拍照,可获取设备细节清晰图片。支持红外相机拍照测温。(3)系统具有坐标差分功能,可自动调整无人机GPS坐标误差,提高航点位置精度。(4)系统不受视觉限制和遥控信号控制,可远距离超视距飞行。动作速度快、定位准确、工作效率高。,主要功能,【全自主精细化”精细化巡检作业技术】,主要工作流程和工作方式,【全自主精细化”精细化巡检作业技术】,【全自主精细化”精细化巡检作业技术】,【全自主精细化”精细化巡检作业技术】,【全自主精细化”精细化巡检作业技术】,【全自主精细化”精细化巡检作业技术】,【全自主精细化”精细化巡检作业技术】,【全自主精细化”精细化巡检作业技术】,【全自主精细化”精细化巡检作业技术】,报告完毕,谢谢!,