盧銀均，陳克勇，姜金節(jié)，劉 闖，鄧德慧

(國網(wǎng)湖北省電力有限公司荊門供電公司，湖北 荊門 448000)

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，輸電線路規(guī)模逐年增大，遍及區(qū)域廣、途經(jīng)地形復(fù)雜、在高山迎風(fēng)面附近還存在微地形和微氣象，人工線路運維量持續(xù)增加，以人工巡檢為主的模式已不能滿足當(dāng)前線路精益化管理的要求，亟需優(yōu)化作業(yè)模式[1]。

無人機(jī)智能巡檢技術(shù)是當(dāng)前最有效、最具發(fā)展前景的新方法，采用高效智能的無人機(jī)巡檢模式來降低線路運維壓力，可以有效保障電力主網(wǎng)安全，提高設(shè)備運行狀態(tài)管控水平[2-3]，更好地彌補人工巡檢勞動強(qiáng)度大、耗時長、效率低等不足。利用小型化的智能設(shè)備，配合無人機(jī)智能巡檢移動平臺，可以對長距離、主干電網(wǎng)和人工巡檢無法到達(dá)的地區(qū)進(jìn)行智能巡檢，使輸電線路安全運行在可控、能控和在控水平。無人機(jī)智能巡檢示意圖如圖1所示。

圖1 無人機(jī)智能巡檢示意圖

1 智能巡檢運用現(xiàn)狀

相較于傳統(tǒng)巡視，無人機(jī)的智能巡視效率更高，但受線路人員結(jié)構(gòu)、運檢管理模式等因素影響，制約著無人機(jī)巡檢技術(shù)在輸電線路上的深化應(yīng)用[4]。

1)線路運維人員匱乏。由于線路專業(yè)新員工補充不足，老員工相繼退休，造成線路專業(yè)的年齡層次跨度較大，能夠?qū)嶋H開展工作的人員較少，班組人員除常規(guī)巡線、檢修任務(wù)外，還需要承擔(dān)大量的特巡和保電工作，工作強(qiáng)度大。并且，老員工對新事物、新技術(shù)、新方法的接受能力不高。

2)無人機(jī)巡檢管理流程不夠規(guī)范。員工普遍認(rèn)為無人機(jī)只是線路巡檢的一種工具，對無人機(jī)智能巡檢技術(shù)在線路上的作用沒有給予足夠的重視，對采集回的數(shù)據(jù)未進(jìn)行深入的分析。在安排無人機(jī)巡檢時具有隨意性，管理模式不清、管理流程不夠規(guī)范、職責(zé)不夠明確，未能有效發(fā)揮無人機(jī)巡檢的效用。

3)智能巡檢設(shè)備利用率不高。無人機(jī)和智能巡檢設(shè)備價格一般較高，在進(jìn)行零購項目和專項成本預(yù)算時，未安排資金對無人機(jī)和運檢設(shè)備進(jìn)行采購。無人機(jī)在精細(xì)化巡檢時需操作人員具備一定的技能水平，由于缺乏相關(guān)專業(yè)人員開展無人機(jī)智能巡檢工作，造成裝備利用率低下。

4)新技術(shù)與運檢業(yè)務(wù)未充分融合。從無人機(jī)運檢自主化、智能化發(fā)展來看，運檢前端數(shù)據(jù)要與運檢后端業(yè)務(wù)充分融合，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與分析。在技術(shù)應(yīng)用中，常規(guī)無人機(jī)巡檢作業(yè)與檢修策略制定以及狀態(tài)評價等評估分析關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，業(yè)務(wù)之間的集成度不高，缺乏創(chuàng)新引領(lǐng)能力和價值創(chuàng)造能力。

5)班組結(jié)構(gòu)制約智能巡檢發(fā)展?，F(xiàn)有的輸電班組多為運維、檢修和帶電作業(yè)班組，由于無人機(jī)管理流程缺乏規(guī)范性，運維班組缺乏專業(yè)性，運維班組對采用人工巡檢和無人機(jī)巡檢責(zé)任劃分不明確，各班組之間信息交流和分享不及時、不暢通，嚴(yán)重制約無人機(jī)智能巡檢發(fā)展。

2 無人機(jī)智能巡檢模式分析

2.1 創(chuàng)新運檢模式，提高精益管理水平

1)搭建智能巡檢平臺，強(qiáng)化智能管理效率提升，加大新技術(shù)、新設(shè)備的投入。結(jié)合線路運檢隱患實際，以多旋翼無人機(jī)為平臺，通過掛載不同類型的圖像及點位數(shù)據(jù)采集智能設(shè)備以實現(xiàn)對電力線路及附屬設(shè)備的全方位故障檢測,提高數(shù)據(jù)智能化采集效率。通過軟件與硬件融合搭建無人機(jī)智能巡檢平臺，集成數(shù)據(jù)中央處理、分析前端顯示和隱患后端管理，智能開展無人機(jī)巡檢計劃管理和隱患消缺管理，按照精益化的管理要求對圖片和點位數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔存儲。通過智能巡檢系統(tǒng)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，深度融合無人機(jī)巡檢和人工巡檢數(shù)據(jù)，生成報表和數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)三維可視化展示，為輸電運檢提供可靠數(shù)據(jù)支撐[5-6]。

2)固化巡檢工作流程，實現(xiàn)規(guī)范有序閉環(huán)管理。搭建自上而下、實時反饋的無人機(jī)智能巡檢網(wǎng)絡(luò)，將無人機(jī)巡檢和人工巡檢進(jìn)行整合，實行統(tǒng)一部署，對所有線路的運維和檢修實行計劃式管理。編制標(biāo)準(zhǔn)化的無人機(jī)巡檢作業(yè)指導(dǎo)書，規(guī)范巡檢全過程工藝流程，使作業(yè)人員隨時保持清晰的思路，減少人為因素對巡檢質(zhì)量的影響。繪制簡明、合理的無人機(jī)巡檢拍攝路徑圖冊，簡化多余無人機(jī)移位路徑和冗余拍攝動作，更加高效地完成巡檢工作。通過巡檢計劃下達(dá)、任務(wù)劃分、數(shù)據(jù)上傳和歸檔，系統(tǒng)自主開展隱患分析和計劃更新，通過計劃預(yù)警指導(dǎo)巡視計劃調(diào)整，通過隱患分析結(jié)果制定檢修策略，將結(jié)果反饋至班組進(jìn)行處理，實現(xiàn)計劃下達(dá)至缺陷消除閉環(huán)管理，應(yīng)用流程如圖2所示。

圖2 無人機(jī)智能巡檢技術(shù)應(yīng)用流程圖

3)強(qiáng)化巡檢工作評估，建立科學(xué)監(jiān)督指導(dǎo)體系。通過對無人機(jī)智能巡檢工作及時開展綜合成效評估，每月定期對無人機(jī)作業(yè)人員、班組、無人機(jī)巡檢質(zhì)量、無人機(jī)智能巡檢系統(tǒng)保障體系進(jìn)行評估，將評估結(jié)果通過文件下發(fā)，對評估中需要整改的問題下發(fā)督辦單，將結(jié)果及時向輸電運檢室和班組反饋。通過督導(dǎo)整改發(fā)現(xiàn)問題，及時對智能巡檢運用存在的不足進(jìn)行補充，快速補齊短板，發(fā)揮高效智能巡檢效用，引領(lǐng)無人機(jī)巡檢向智能化、科學(xué)化的方向發(fā)展。

2.2 推動管理革新，促進(jìn)運檢質(zhì)效提升

1)革新班組架構(gòu)，有效減輕班組運檢壓力。在無人機(jī)智能巡檢模式下，充分結(jié)合人巡優(yōu)勢，對班組架構(gòu)進(jìn)行綜合調(diào)整，如圖3所示。班組根據(jù)班員專業(yè)水平進(jìn)行小組劃分，形成以無人機(jī)巡視小組為主體，人工巡視為輔助，檢修小組為基礎(chǔ)的立體化班組結(jié)構(gòu)，將原有線路運維班組和檢修班組進(jìn)行整合。班組架構(gòu)變革后，在線路運檢班組內(nèi)部細(xì)化為無人機(jī)巡檢小組、人工巡視小組、線路檢修小組。通過班組架構(gòu)調(diào)整，利用無人機(jī)替代人工，智能運檢設(shè)備“補員”作用明顯，班組內(nèi)部實現(xiàn)互相補位和專業(yè)化運作， 有效化解人少設(shè)備多的固有矛盾，各專業(yè)分工更加明確，職責(zé)更加清晰，有效緩解因輸電剛性缺員造成的線路運維壓力。

圖3 班組架構(gòu)調(diào)整示意圖

2)轉(zhuǎn)變管理模式，提升運檢過程管控能力。依托無人機(jī)智能運檢平臺，由之前單一“人巡”模式向“機(jī)巡為主、人巡為輔”的轉(zhuǎn)變，無人機(jī)巡視小組每月按照計劃開展無人機(jī)巡視，人工巡視小組對線路通道和線路本體進(jìn)行摸排巡視，線路檢修小組根據(jù)無人機(jī)巡視小組和人工巡視小組統(tǒng)計的反饋缺陷，按照隱患嚴(yán)重程度進(jìn)行及時消缺，各小組密切配合，一一對接。狀態(tài)管控由班組對線路管控,向由作業(yè)小組對單基桿塔的常態(tài)化狀態(tài)監(jiān)控轉(zhuǎn)變，職責(zé)更加清晰，綜合檢修、運檢、通道管理等實現(xiàn)專業(yè)化管理，缺陷消除及時性和消除率得到有效保障，輸電設(shè)備的管控能力和班組管理的縱向穿透力得到大幅提升。

3)凝聚創(chuàng)新思維，著力形成科技創(chuàng)新合力。運用因果矩陣和排列圖等質(zhì)量工具，結(jié)合冬季微氣象地區(qū)氣候條件和作業(yè)環(huán)境等實際情況，對大跨越、陡峭山區(qū)使用的無人機(jī)設(shè)備需改進(jìn)的性能指標(biāo)進(jìn)行確定，對不同場景下的作業(yè)難點進(jìn)行梳理排查[7-8]，提出針對性防控措施和改進(jìn)方案，有效彌補短板，具體改進(jìn)如表1所示。強(qiáng)化無人機(jī)智能巡檢隊伍建設(shè)，購置無人機(jī)飛行模擬器，邀請智能分析軟件商與UTC無人機(jī)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)在公司駐點開展跟蹤服務(wù)和培訓(xùn)，組織開展無人機(jī)輸電線路巡檢勞動競賽。組建無人機(jī)創(chuàng)新小組，開展無人機(jī)智能巡檢新型工器具研發(fā)和科技創(chuàng)新研究。

表1 無人機(jī)設(shè)備定制改進(jìn)

2.3 強(qiáng)化成果應(yīng)用，實現(xiàn)業(yè)務(wù)技術(shù)融合

1)構(gòu)建全程智能管控，實現(xiàn)運維檢修全局在控。輸電線路運維和檢修數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時共享，對巡檢計劃進(jìn)行及時更新和預(yù)警，根據(jù)篩選排查隱患根據(jù)隱患治理策略、編制治理計劃，對檢修過程實現(xiàn)跟蹤管控，確保檢修工作安全有效。通過無人機(jī)智能運檢平臺對機(jī)巡和人巡進(jìn)行實施管控，通過三維雷達(dá)掃描對線路進(jìn)行三維建模重建和隱患篩選分析，實現(xiàn)近端可視化[9]。

2)大數(shù)據(jù)多維度統(tǒng)計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理深度融合。理順無人機(jī)智能巡檢數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理的配合環(huán)節(jié)，強(qiáng)化分析結(jié)果的及時反饋和深度融合，促進(jìn)巡檢成果的最大化運用。將巡視數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、成果管理和消缺管理各環(huán)節(jié)高效銜接，實現(xiàn)智能巡檢平臺各環(huán)節(jié)緊密配合，運檢效率得到有效提高[10]。以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)為基礎(chǔ)，通過人工巡視和無人機(jī)巡視實現(xiàn)大規(guī)模、全方位和多渠道的采集輸電線路本體結(jié)構(gòu)和隱患數(shù)據(jù)，通過無人機(jī)巡檢智能平臺將人巡、機(jī)巡、檢修檢測和樹障外破等數(shù)據(jù)進(jìn)行深度融合，對無人機(jī)巡檢大數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析、精確定位，完整展示輸電線路運行狀況、巡視情況、消缺情況、計劃執(zhí)行情況。

3)強(qiáng)化環(huán)節(jié)貫穿銜接，顯著提升運檢管理水平。強(qiáng)化巡視計劃的制定、展示和前置管理，啟動巡檢計劃之后，無人機(jī)智能巡檢平臺自動統(tǒng)計巡視任務(wù)進(jìn)程，及時掌握無人機(jī)巡視進(jìn)度，形成運行數(shù)據(jù)和運維資源自主分析、分配建議和科學(xué)調(diào)配。配合輸電線路實際運行狀態(tài)、微地形、微氣象特殊氣候等多樣性的線路運維環(huán)境，分析重點巡檢環(huán)節(jié)和區(qū)域，優(yōu)化線路巡檢周期、線路通道砍伐，支持差異化運維管理。將所有的人巡和機(jī)巡成果數(shù)據(jù)、缺陷消除前后圖片數(shù)據(jù)，支持二維圖片和三維點位全景模型上傳，隨時從巡檢平臺查閱數(shù)據(jù)資料，通過將海量的圖片數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行深度融合，充分利用無人機(jī)智能巡檢平臺的海量運檢數(shù)據(jù)，為檢修策略的制定和對輔助設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評價提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

3 應(yīng)用成效

荊門電網(wǎng)公司充分推廣應(yīng)用無人機(jī)智能巡檢技術(shù)，以較低的人工成本，獲取高精度隱患信息，準(zhǔn)確判別隱患狀態(tài)，在提高輸電設(shè)備運維管理上取得一定成效。

1)有效提高線路巡檢效率。無人機(jī)采用自主智能巡檢平臺，定位精度為厘米級，隱患自動識別檢出率和準(zhǔn)確率達(dá)到人工巡線的10倍以上，無人機(jī)智能巡檢與傳統(tǒng)人工操控?zé)o人機(jī)相比，工作效率提高了45%，每年節(jié)約線路運檢費用逾210萬元。

2)推動智能巡檢技術(shù)應(yīng)用。通過線路通道掃描，動態(tài)監(jiān)控流動外破。利用傾斜攝影技術(shù)對線路通道進(jìn)行照片采集和三維建模，通過點云數(shù)據(jù)分析，得出樹障缺陷報告和現(xiàn)場實際距離的誤差僅有0.2 m，所得照片均可識別銷釘級缺陷，有效彌補線路運維人員欠缺，給基層班組運維人員減負(fù)。

3)打造素質(zhì)過硬的無人機(jī)團(tuán)隊。立足泛在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，通過無人機(jī)系統(tǒng)培訓(xùn)，擁有AOPA多旋翼無人機(jī)執(zhí)照飛行員11人，UTC多旋翼無人機(jī)飛行證飛行員46人，AOPA固定翼無人機(jī)執(zhí)照飛行員1人，實現(xiàn)輸電運檢人員熟練掌握無人機(jī)飛行技術(shù)和開展無人機(jī)智能巡檢工作的能力。

4)提升線路精益管理水平。線路運檢由原來的粗放型管理向信息化精益化轉(zhuǎn)變，開展線路通道和樹障巡視逾2 600 km，巡視桿塔逾9 000基，發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重及以上缺陷2 637條，銷釘機(jī)危急缺陷985條，危急隱患消除量增加了5倍以上，設(shè)備運維管理能力明顯提升。

5)形成科技創(chuàng)新合力。組建無人機(jī)創(chuàng)新小組，開展無人機(jī)智能巡檢新型工器具研發(fā)，形成QC成果。結(jié)合生產(chǎn)實際，開展科技創(chuàng)新，已授權(quán)專利5項，發(fā)表科技論文10余篇，研發(fā)工器具榮獲省級以上獎勵3項。

4 結(jié) 語

1)全面推進(jìn)“大云物移智”等技術(shù)在輸電運檢專業(yè)上的深度融合，推進(jìn)智能裝備在輸電線路上的應(yīng)用，構(gòu)建結(jié)構(gòu)體系完善、硬件設(shè)施齊備、軟件高度集成的高效智能無人機(jī)輸電運檢新模式。

2)通過搭建系統(tǒng)化的組織架構(gòu)、編制高效率操作流程實現(xiàn)無人機(jī)智能巡檢體系化、標(biāo)準(zhǔn)化管理。以無人機(jī)智能運檢設(shè)備為基礎(chǔ)，依靠大數(shù)據(jù)分析、全程智能管控，實現(xiàn)運檢高度融合和可控預(yù)警。

3)強(qiáng)化無人機(jī)智能巡檢系統(tǒng)成果應(yīng)用，促進(jìn)輸電生產(chǎn)指揮和決策高度智能化和集約化。理順無人機(jī)智能巡檢各環(huán)節(jié)考核層次，重點緊抓細(xì)節(jié)評估，以切實有效措施促進(jìn)發(fā)展。