電網進(jìn)入無人機智能(néng)員做巡檢時(shí)代

機巡時(shí)代

長(cháng)久以來，我國(guó)電網紙媽龐大的輸電線路網絡巡檢工作主要依賴人工巡視方式紅著進(jìn)行。巡檢成(chéng)果的時(shí)效性、安全性、準确遠歌性是人巡時(shí)代長(ch熱年áng)期困擾電網運維部門的難題。近些年，無人機作為一種(z術兒hǒng)高科技的巡檢利器在電網行業中得到(dào)迅速推廣與應用綠風。飛控手通過(guò)操作無人機沿線路飛行，并同步拍照或者激光掃描，結合智我車能(néng)AI數據處理軟件，可以快速、準确地發(fā女低)掘線路中的隐患缺陷。随著(zhe)全國(guó)快冷電網行業無人機數量、飛手數量及技能(néng舞了)水平的不斷提升，我們可以認為，電煙林網巡檢的機巡時(shí)代已全面(miàn)到水放(dào)來。

智巡時(shí)代

無人機的使用幫助巡檢班組人員提高了熱秒巡檢效率，但是新的工作方式也帶來了新的挑戰場機。無人機巡檢需要對(duì)無人機長(cháng)時(shí)間的飛行控制睡藍操作，這(zhè)對(duì)于基層班組人員的無人機操作技能(né信厭ng)要求可不低。“炸機”、“撞塔”等事(sh個林ì)故的發(fā)生也随著(zhe)機巡業務的擴大而與日俱增。在安全飛麗話行的前提下，同一條線路在高手和新手飛過(guò)以後(hò見錯u)也可能(néng)産生迥異的巡能路視結論。行業迫切需要更加智能(néng)、更加安全、更加可控的巡檢作業方相從式。降低無人機操作門檻，降低人員經(jīn大聽g)驗對(duì)于巡檢工作的作算影響，進(jìn)一步提升機巡作業效率，必機拿將(jiāng)成(chéng)為業界追随的技術趨勢。“無人機全自黃老主飛行”、“網絡化起(qǐ)降機場”、“機器學(xué)習”、“邊緣草遠計算硬件”等新一代技術的攻克，兒影將(jiāng)翻開(kāi)電網西睡巡檢的下一篇章：智巡時(shí)代（見圖1）。

圖1 電網巡檢發(fā)展階段

2018年10月11日，在山東聊城“聊長(cháng)III西關線“現場，山東電力機巡作業中心人員順利完成(ch暗唱éng)了國(guó)家電網首次全自主精細化巡檢作業（見圖2）。在無飛手操控的上喝模式下，無人機載僅僅10分鐘内完成(chéng)2基雙回杆塔的精細化街去巡檢，同時(shí)完成(chéng)了杆塔和學關鍵部位的拍照，拍攝角度、距離控制基本合理，清晰度滿足分析要求。“這(z員雨hè)個速度比最優秀的飛手還(h雜店ái)快一倍，巡檢效率是平時(sh兒畫í)人工操控無人機的2倍”，現場人員稱贊道(dào)。

圖2  無人機自動化巡檢靜錢作業現場

 無人機自主巡檢三步走 

那麼(me)如此智能(néng)的無人機巡檢作業工綠，是如何實現的呢？簡單來說(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(guò)林光激光雷達獲取線路走廊内的高精度三維點雲作為基動暗礎三維地圖，随後(hòu)使用AI算法自動識間會别提取關鍵特征（杆塔、導線、絕緣子場我等）的空間參數，最後(hòu)自動關西綠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。借助深度看關學(xué)習算法幫助實現杆塔本體精細暗我化巡檢的拍照點自動化精準選定，形成(chéng)平滑連接各拍照點的飛視上行航迹，并上傳至無人機飛控系統中（見圖4）。小如

▲ 圖4  無人機自主飛路文行複雜航迹規劃

（圖片來源：廣東機巡 ）

第三步，無人機依據規劃的飛行航迹，在熱林RTK厘米級精度定位信号下進(jìn)行複雜業務自主飛妹讀行，并借助激光雷達進(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雷達（LiDAR）技空低術、實時(shí)動态高精度定位（RTK）技術、南視深度學(xué)習算法，不再依賴飛行人員的無人機操控技術和經(jīng我西)驗，而是完全自主飛行實現電網的精細化巡檢。 其中運用雜房了LiDAR、 RTK、深度學(x區刀ué)習等一系列黑科技，那麼(me)這(zhè)些黑科技到(dào麗唱)底是什麼(me)呢?

     LiDAR    

LiDAR是Light Detection And Ran姐商ging的英文縮寫，即激光探測與測量，俗稱激光雷達。好著其工作原理是通過(guò)激光器發從風(fā)射一連串離散的激光脈沖打在物體上，并反射回來被(bèi)接收器接河些收，這(zhè)樣(yàng)就(jiù)可以準确地坐費計算出激光脈沖往返一次的傳播時(shí)間。其中激光脈沖的傳播速度是光速藍問，激光器與物體點的距離可以由激光脈懂行沖的傳播時(shí)間與光速相員很乘得到(dào)，從而可以計算出每一個物體激光腳點的三放村維坐标。當然機載激光掃描還(hái)要考慮飛機的航高、GP大媽S坐标位置以及慣性測量裝置IMU行問的姿态數據（俯仰角度φ、側滾角度ω、航偏角度κ）等參數，以此飛對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)的高精度信來三維點雲數據，由于LiDAR具有穿透子器植被(bèi)的特性，可幫助實現對(duì)通道(dào)内樹木畫文、地形以及杆塔、導線等的精确建模，這(zhè)種(zhǒ一月ng)高精度三維點雲數據為無人機自動化巡哥問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LiDAR采輛匠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-84系統地理船一坐标的航線以供多旋翼無人機進(jìn)行自主導航飛行作子微業。

     RTK     

RTK全稱Real-time kinematic，即實時(shí)答文動态載波相位差分定位技術，是G吧匠PS差分技術的一種(zhǒng)分亮應用。高精度的RTK定位技術是基于載波相位觀測票房值的實時(shí)動态定位技術，它能(nén聽從g)夠實時(shí)地提供測站點在指定坐标系中的三維定位結果，&n美文bsp;并達到(dào)厘米級精度。在RT討什K作業模式下，基準站通過(guò)數據鍊將(jiāng)其制月觀測值和測站坐标信息一起(qǐ)傳送還劇給流動站。流動站不僅通過(guò)數關山據鍊接收來自基準站的數據，還(hái)要采集GP訊校S觀測數據，并在系統内組成(chéng)差分觀測值進(jìn)行實時(shí)制術處理，同時(shí)給出厘米級定位結果，曆章裡時(shí)不到(dào)一秒鐘。RTK說(shuō)通俗點就(jiù)是看要高速、厘米級精度的GPS系統。

由于流動站和基準站間的距離限制，笑場常規RTK已無法滿足定位精度需要，故出現了網絡RTK，其靜些利用多個基準站構成(chéng)一個基準站網來吃黃獲取高精度的定位結果。無人機自動化巡檢就(jiù)是通過(得新guò)網絡RTK實現無人機的高精度定位導航，最終實現無人機在輸電線路上行低精确按照規劃路徑進(jìn)行杆塔本體的中錯精細化巡視（見圖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 唱分Learning）是機器學(xué南冷)習的分支，是一種(zhǒng)器農基于對(duì)數據進(jìn)行表征學(xué)習的算法。雜懂通過(guò)基于大數據集訓練網絡，使其神經(jīn在校g)網絡具有許多“深度”層，從而使創建的模型可店畫對(duì)輸入數據進(jìn)行相哥精确預測。深度學(xué)習的好(hǎo)處是用非監督式或半監督式的麗快特征學(xué)習和分層特征提取高效算法來著機替代手工獲取特征（見圖6）。

在無人機自主巡檢技術中，深度學(xué)習被錯匠(bèi)兩(liǎng)次應用其中。第一次是在基于激光LiDAR點雲的航線自科訊主規劃中，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區從選定；第二次是在采集杆塔本體部件照片及通道(dào農有)走廊的照片數據庫中，通過(guò)深度學(xué)習算房資法訓練的模型，可精确識别存在缺陷隐患的照片商銀及缺陷位置。

圖 6 深度學(xué)習們筆中的“神經(jīng)網絡”

（圖片來源：Deep learning hunts for signals a你下mong the noise，Chris Edw相對ards，2017）

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