電網進(jìn)入無人機智能(nén答議g)巡檢時(shí)代

機巡時(shí)代

長(cháng)久以來，我國(g嗎懂uó)電網龐大的輸電線路網絡巡檢工作都腦主要依賴人工巡視方式進(jìn)行。巡檢成(chéng)果的時(shí章睡)效性、安全性、準确性是人巡時(shí)代長(cháng)期困擾電網運厭嗎維部門的難題。近些年，無人機作為一種(zhǒng)高科技的巡大謝檢利器在電網行業中得到(dào兒年)迅速推廣與應用。飛控手通過(guò)操作無人來遠機沿線路飛行，并同步拍照或者激光掃描，結合智能(néng)AI數據坐懂處理軟件，可以快速、準确地發(f子文ā)掘線路中的隐患缺陷。随著(zhe)全國(guó)電火鐘網行業無人機數量、飛手數量及技能(néng)水平的不斷提升，我們可以認弟計為，電網巡檢的機巡時(shí)代已全面(miàn)到(dào)船不來。

智巡時(shí)代

無人機的使用幫助巡檢班組人員提高了巡檢效率，但是新的工作方式也帶來了技麗新的挑戰。無人機巡檢需要對(duì)無人機長日鐵(cháng)時(shí)間的飛行控制操作，這(zhè)對(duì腦綠)于基層班組人員的無人機操作技車技能(néng)要求可不低。“炸機”、“撞務家塔”等事(shì)故的發(fā)生雜說也随著(zhe)機巡業務的擴大而與日俱增。在安全飛行的前愛站提下，同一條線路在高手和新手飛過(guò)以後(hòu)也可能(nén習術g)産生迥異的巡視結論。行業迫切需要更加智能(n體作éng)、更加安全、更加可控的巡檢作業方式動不。降低無人機操作門檻，降低人員經(jīng)驗對(duì)于巡檢工作的影響，進下木(jìn)一步提升機巡作業效率，必將(jiāng)成(ché見金ng)為業界追随的技術趨勢。“高說無人機全自主飛行”、“網絡化起(qǐ)降機場”、“機器學(xué)友老習”、“邊緣計算硬件”等新一代技術的攻克，將(jiā問林ng)翻開(kāi)電網巡檢的費離下一篇章：智巡時(shí)代（見圖1）理理。

圖1 電網巡檢發(fā)展階段

2018年10月11日，在山東聊城“不女聊長(cháng)III線“現場，山東電錯友力機巡作業中心人員順利完成(chéng)了能就國(guó)家電網首次全自主精細化巡檢作業（見圖2）。在無中湖飛手操控的模式下，無人機載僅僅10分鐘藍理内完成(chéng)2基雙回杆雜聽塔的精細化巡檢，同時(shí)完成(chéng)了杆塔關鍵部位的拍照，拍攝角度費道、距離控制基本合理，清晰度滿足分析要求。“這(zhè市北)個速度比最優秀的飛手還(hái)快一倍，巡檢效率是平時(shí)人時腦工操控無人機的2倍”，現場人員稱贊道(dào)。

圖2  無人機自動化巡檢聽山作業現場

 無人機自主巡檢三步走 

那麼(me)如此智能(néng)的無人機巡檢作業，是如何實現的呢？簡單的鄉來說(shuō)，隻需要三步。

第一步，建立厘米級精度的三維點雲地圖（見圖3）。即通過(gu不到ò)激光雷達獲取線路走廊内的高精度三維點對對雲作為基礎三維地圖，随後(hòu)使用A作學I算法自動識别提取關鍵特征（杆塔、導線、絕緣子等）的空聽科間參數，最後(hòu)自動關聯電網資産數據庫中的台賬記錄；

▲  圖3 基于三維激光點雲的厘米級三維地圖

第二步，基于三維地圖進(jìn)行複雜航迹規劃。借助深度學(xué)習算上是法幫助實現杆塔本體精細化巡檢的拍照點自間船動化精準選定，形成(chéng)平滑連影電接各拍照點的飛行航迹，并上傳至無人機飛控系統中（見圖4）。

▲ 圖4  無人機自主飛行複雜哥師航迹規劃

（圖片來源：廣東機巡 ）

第三步，無人機依據規劃的飛行航迹，在RTK厘米級精度海場定位信号下進(jìn)行複雜業務自主飛行，并借助激光雷達玩區進(jìn)行自主導航避障。

電網無人機自動化巡檢充分運用了激光喝學雷達（LiDAR）技術、實時(shí)動态高精度房又定位（RTK）技術、深度學(xué)習算法，不再依賴飛行人員的無師數人機操控技術和經(jīng)驗，而是完全自主飛行實現電網的藍問精細化巡檢。 其中運用了LiDAR、 R畫綠TK、深度學(xué)習等一系列黑科技，那麼(me)這(zhè)些黑科技到見員(dào)底是什麼(me)呢?

     LiDAR    

LiDAR是Light Detection A業一nd Ranging的英文縮寫，即激光探測與測量，俗稱激光雷達。其男子工作原理是通過(guò)激光器發(fā)射一連區內串離散的激光脈沖打在物體上，并反射回來被(bèi)接收器章船接收，這(zhè)樣(yàng)就(jiù)可以準确地計算出激光脈沖購體往返一次的傳播時(shí)間。其中激光脈沖的傳播速度是光速，激光器與影但物體點的距離可以由激光脈沖的傳播鄉購時(shí)間與光速相乘得到(dào)，從而可以計算出每一個物體激光腳點的三維刀還坐标。當然機載激光掃描還(hái)要考慮知東飛機的航高、GPS坐标位置以及慣性測量通裡裝置IMU的姿态數據（俯仰角度φ、側滾角度ω、航偏角度κ）務村等參數，以此來解算物體上激光腳點的精準坐标。

機載LiDAR可快速獲取輸電線路通道(dào)的高精度三維點雲數兵吧據，由于LiDAR具有穿透植被(bèi)的特性，可幫助實現對(duì)通他習道(dào)内樹木、地形以及杆塔、導線工長等的精确建模，這(zhè)種(zhǒng)高精度三維點雲數據為科一無人機自動化巡檢提供了精确的飛行導航三維地圖。

無人機全自主飛行的航線就(jiù)是利用激光Li下算DAR采集的輸電線路高精度三維點雲數據來規劃設計的，其輸出高精度WGS科南-84系統地理坐标的航線以供多旋翼無人機進(j舞身ìn)行自主導航飛行作業。

    謝也 RTK     

RTK全稱Real-time kinematic，即實時(shí)可服動态載波相位差分定位技術，是GPS差鐘光分技術的一種(zhǒng)應用。高精度的RTK定位技術是基于載波相位觀測值的實藍現時(shí)動态定位技術，它能(néng)夠實時(shí)地提供測站點影老在指定坐标系中的三維定位結果， 并達到(dào)厘米級精度。在R不什TK作業模式下，基準站通過(guò)數據鍊將(jiāng)其觀測值和測站坐事玩标信息一起(qǐ)傳送給流動站。流動站不僅通過(g討請uò)數據鍊接收來自基準站的數據，還(hái)要采集GPS觀測數頻了據，并在系統内組成(chéng)差分觀測值進(jìn器要)行實時(shí)處理，同時(鐘地shí)給出厘米級定位結果，曆時(風來shí)不到(dào)一秒鐘。RTK說(sh行謝uō)通俗點就(jiù)是高速、厘米級精度的GPS系統。

由于流動站和基準站間的距離限制，常規RTK已志就無法滿足定位精度需要，故出現了網絡RTK，其利用多個基準站構成(chéng業日)一個基準站網來獲取高精度的定位結果。無人船慢機自動化巡檢就(jiù)是通過(guò費我)網絡RTK實現無人機的高精度定位導航，最終實現無人機在話日輸電線路上精确按照規劃路徑進(jìn)行杆塔本體的精細化巡視（見請志圖5）。

圖5  RTK原理示意圖

（圖片來源：BENEFITS OF RTK， David Atkinson，2017）

 深度學(xué)習 

深度學(xué)習（Deep Learning）是機器學(xué)習的分支，是上見一種(zhǒng)基于對(duì)數據進(jìn)行表征媽中學(xué)習的算法。通過(guò)基于大數嗎但據集訓練網絡，使其神經(jīng)網絡具有許多“深度”層，從而使創建的模型可西個對(duì)輸入數據進(jìn)行精确預測。深上森度學(xué)習的好(hǎo)處是用非監督式或半監督式的特征學(xué)習東議和分層特征提取高效算法來替代手師請工獲取特征（見圖6）。

在無人機自主巡檢技術中，深度學(xué)習被(bèi)兩(liǎ說費ng)次應用其中。第一次是在基于激光LiDAR點雲的航線自主規廠城劃中，深度學(xué)習算法幫助實現杆塔本體精細化巡檢的拍照點自動化精準選日科定；第二次是在采集杆塔本體部件照片及通道(dào)走廊的照片數據庫中，通過(通紅guò)深度學(xué)習算法紙得訓練的模型，可精确識别存在缺陷隐患的照片及缺陷位置。

圖 6 深度學(xué)習中的“神經(jīng)網絡”議火

（圖片來源：Deep learning hunts for s湖歌ignals among the noise，Chris Edwards，20市答17）

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