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到2020年,電力運維實現無人機巡檢全流程自動化?

自2012年左右開始,多旋翼無人機就進入了電力巡檢領域,開始成為了巡檢人員視覺和動作的延伸,并成為一件得心應手的工具。多旋翼無人機能去到巡檢人員無法到達或不便到達的地方,高效而安全地完成了原本耗時耗力的周期性工作,把巡檢人員從高強度的體力勞動中逐步解放出來。

自2012年左右開始,多旋翼無人機就進入了電力巡檢領域,開始成為了巡檢人員視覺和動作的延伸,并成為一件得心應手的工具。多旋翼無人機能去到巡檢人員無法到達或不便到達的地方,高效而安全地完成了原本耗時耗力的周期性工作,把巡檢人員從高強度的體力勞動中逐步解放出來。

大疆經緯 M210 RTK 進行電力巡檢作業

最近幾年來,為響應中國電力物聯網戰略,電力日常運維工作的流程進一步細化為:數據采集-數據整理-數據分析-信息提取-結論上報這幾個環節。

無人機電力巡檢發展到現在,目前仍然處于“人巡為主,機巡為輔”的階段,原因還是無人機巡檢目前還處于手動操控為主,巡檢工人在實際上崗前,需要經歷一定的培訓才能開始使用。隨著電力運維要求的逐步提高,簡化巡檢過程、提高巡檢效率成為無人機在巡檢領域發展的重要課題,自動化智能化無疑將是無人機發展的重要方向。

挑戰與愿景

現有電力巡檢無人機的工作模式以人工操作巡檢、人工整理數據為主,其巡檢效率及人工參與時間還有較大優化空間。目前的巡檢作業模式和數據整理模式面臨的挑戰主要有三大環節。

它們分別是:

1、需要占用大量人力(包含前期培訓和現場操作)

2、數據不閉環(無人機所采集的數據不能實時地同步到數據處理單元)

3、信息不連續(處理數據得到的信息無法及時傳遞回到生產系統以指導生產)。

為了解決以上問題,行業專家也提出了三種思路:

1、無人機采用自動巡檢以解決數據采集階段人工占用量大的問題

2、引入智能識別技術在前端(無人機)/后端(服務器)對數據進行處理,進而獲取關鍵信息

3、引入無人機作業管理平臺,將無人機整個作業過程信息閉環。

巡檢流程自動化:教機器人飛,還是讓機器人自己飛

以往的戶外電力巡檢,都要靠人力行走、攀爬,人力占用量非常大,且整體效率不高。無人機的出現,能極大地解決這個問題。現階段的自動巡檢,主要采用航線飛行模式,輔助以過程閉環,保證巡檢精度。

無人機巡檢航線規劃主要有示教規劃和離線規劃兩種。

無人機其實也是機器人的一種。所謂,無人機飛行的示教規劃,簡而言之,就是通過編程告訴無人機要執行的步驟。比如大疆無人機經緯M200系列等,配合大疆Pilot軟件,使用航點規劃功能,在地圖上進行位置打點,規劃航線,無人機就可以按照航線規劃的路徑,進行飛行作業。

另一種是離線規劃,基于離線編程,是通過軟件,在電腦里重建整個工作場景的三維虛擬環境,然后軟件可以根據任務需求完成自定動作,同時配合軟件操作者的一些操作,自動生成機器人的運動軌跡,即控制指令,然后在軟件中仿真和調整軌跡,最后生成控制代碼傳輸給無人機。

兩種規劃方式各有優劣,隨著實際應用的不斷涌現,無人機巡檢流程自動化會更加智能化。

數據處理自動化:圖像深度學習將是關鍵

日常巡視過程中,重點是要能迅速發現線路、桿塔等設備的細節問題,但現場作業時,常常發生外力對無人機巡檢精度產生消極影響的情況,這些外力包括:大風、強光、信號干擾。因此,在巡檢過程中引入圖像識別技術,無人機能夠準確識別拍攝器件,并自動修正拍攝角度,調整相機參數,從而提升系統魯棒性。

常見的應用,是利用無人機搭載的高性能計算平臺,實時分析拍攝圖片,實時處理輕量級的缺陷,并通過網絡上報至生產系統。例如大疆的高性能計算平臺妙算Manifold2,即可搭配經緯 M200 V2 系列使用,實現定制化的智能識別分析。

此外,也可利用平臺級的計算能力,對圖像數據精細深度分析,進一步挖掘細節缺陷,保證運維安全。

信息反饋自動化:中央機庫要來了

巡檢作業流程中的重要一環,是如何有效管理現場采集的所有數據,并將數據提煉成有效的信息。

我們知道,數據不等同于信息,數據可能是海量或者大尺寸的,但信息一定是凝練、可概括的。在當前的技術條件下,大尺寸的數據樣本通過無線鏈路實時傳輸,尚不成熟。因此針對飛行任務、數據積累、資源管理、集成融合等方面組建一套無人機綜合數據管理平臺,是能有效保證輸配電線路及其設備安全的一項基礎工作。

通過飛行任務管理,解決信息流末端到前端的貫通,通過數據積累功能,把飛行日志數據存儲于平臺,一邊進行統計分析,一邊查詢跟蹤等;通過資源管理,實現飛機與組織架構、人員之間的對應關系,對不同角色權限清楚劃分;通過集成融合,使用無人機作業,并與現有信息系統結合,將系統數據上傳到上一級平臺,發揮網絡協同效應。

例如大疆推出的無人機綜合在線管理平臺大疆司空,就可以發揮實時傳輸、數據管理、團隊設置、航線規劃等功能,為信息自動化反饋以及多編隊飛機的同時管控提供了有力支撐。類似的平臺,未來有望成為無人機電力運維的“中央機庫”。

電力運維全面自動化展望

無人機自動航線飛行,節省了大量的人力,使得巡檢人員能從大量體力勞動中解放出來,投入到更高階的數據分析處理中去。運維班組的作業模式和人員結構也因此得到優化,可以提高電網的可靠性。

無人機搭載高性能計算平臺,進行輕量級圖片識別處理,可以有效提高現場作業時發現問題的效率,實時處理;并將問題分析輸出,上傳至后臺。

而在線管理平臺的加入,則全面地提升了無人機電力運維的自動化水平。無人機綜合數據處理平臺及自動化精細巡檢的結合,也是一種環保快捷的巡檢作業方式,有效地推進了電力環保、綠色巡檢的進程。

目前,業內已經有比較成熟的無人機機型用于輸電線路桿塔自動化巡視,比如大疆的精靈 Phantom 4 RTK、經緯 M600 系列、經緯 M200 V2 系列等。隨著電力事業單位和類似大疆等企業的不斷深耕投入。

隨著巡檢流程自動化、數據處理自動化、信息反饋自動化的不斷發展,我們已經可以看到一個積極的未來輪廓:或許,在2020年左右,我們就有望實現電力運維的全流程自動化。


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