到2020年,电力运维实现无人机巡检全流程自动化?

投稿人/来源: 中国金融商报网 | 2019-04-15 11:16:13 |

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自2012年左右开始,多旋翼无人机就进入了电力巡检领域,开始成为了巡检人员视觉和动作的延伸,并成为一件得心应手的工具。多旋翼无人机能去到巡检人员无法到达或不便到达的地方,高效而安全地完成了原本耗时耗力的周期性工作,把巡检人员从高强度的体力劳动中逐步解放出来。

 

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大疆经纬 M210 RTK 进行电力巡检作业

最近几年来,为响应中国电力物联网战略,电力日常运维工作的流程进一步细化为:数据采集-数据整理-数据分析-信息提取-结论上报这几个环节。

无人机电力巡检发展到现在,目前仍然处于“人巡为主,机巡为辅”的阶段,原因还是无人机巡检目前还处于手动操控为主,巡检工人在实际上岗前,需要经历一定的培训才能开始使用。随着电力运维要求的逐步提高,简化巡检过程、提高巡检效率成为无人机在巡检领域发展的重要课题,自动化智能化无疑将是无人机发展的重要方向。

挑战与愿景

现有电力巡检无人机的工作模式以人工操作巡检、人工整理数据为主,其巡检效率及人工参与时间还有较大优化空间。目前的巡检作业模式和数据整理模式面临的挑战主要有三大环节。

它们分别是:

1、需要占用大量人力(包含前期培训和现场操作)

2、数据不闭环(无人机所采集的数据不能实时地同步到数据处理单元)

3、信息不连续(处理数据得到的信息无法及时传递回到生产系统以指导生产)。

为了解决以上问题,行业专家也提出了三种思路:

1、无人机采用自动巡检以解决数据采集阶段人工占用量大的问题

2、引入智能识别技术在前端(无人机)/后端(服务器)对数据进行处理,进而获取关键信息

3、引入无人机作业管理平台,将无人机整个作业过程信息闭环。

巡检流程自动化:教机器人飞,还是让机器人自己飞

以往的户外电力巡检,都要靠人力行走、攀爬,人力占用量非常大,且整体效率不高。无人机的出现,能极大地解决这个问题。现阶段的自动巡检,主要采用航线飞行模式,辅助以过程闭环,保证巡检精度。

无人机巡检航线规划主要有示教规划和离线规划两种。

无人机其实也是机器人的一种。所谓,无人机飞行的示教规划,简而言之,就是通过编程告诉无人机要执行的步骤。比如大疆无人机经纬M200系列等,配合大疆Pilot软件,使用航点规划功能,在地图上进行位置打点,规划航线,无人机就可以按照航线规划的路径,进行飞行作业。

 

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另一种是离线规划,基于离线编程,是通过软件,在电脑里重建整个工作场景的三维虚拟环境,然后软件可以根据任务需求完成自定动作,同时配合软件操作者的一些操作,自动生成机器人的运动轨迹,即控制指令,然后在软件中仿真和调整轨迹,最后生成控制代码传输给无人机。

两种规划方式各有优劣,随着实际应用的不断涌现,无人机巡检流程自动化会更加智能化。

数据处理自动化:图像深度学习将是关键

日常巡视过程中,重点是要能迅速发现线路、杆塔等设备的细节问题,但现场作业时,常常发生外力对无人机巡检精度产生消极影响的情况,这些外力包括:大风、强光、信号干扰。因此,在巡检过程中引入图像识别技术,无人机能够准确识别拍摄器件,并自动修正拍摄角度,调整相机参数,从而提升系统鲁棒性。

 

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常见的应用,是利用无人机搭载的高性能计算平台,实时分析拍摄图片,实时处理轻量级的缺陷,并通过网络上报至生产系统。例如大疆的高性能计算平台妙算Manifold2,即可搭配经纬 M200 V2 系列使用,实现定制化的智能识别分析。

 

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此外,也可利用平台级的计算能力,对图像数据精细深度分析,进一步挖掘细节缺陷,保证运维安全。

信息反馈自动化:中央机库要来了

巡检作业流程中的重要一环,是如何有效管理现场采集的所有数据,并将数据提炼成有效的信息。

我们知道,数据不等同于信息,数据可能是海量或者大尺寸的,但信息一定是凝练、可概括的。在当前的技术条件下,大尺寸的数据样本通过无线链路实时传输,尚不成熟。因此针对飞行任务、数据积累、资源管理、集成融合等方面组建一套无人机综合数据管理平台,是能有效保证输配电线路及其设备安全的一项基础工作。

通过飞行任务管理,解决信息流末端到前端的贯通,通过数据积累功能,把飞行日志数据存储于平台,一边进行统计分析,一边查询跟踪等;通过资源管理,实现飞机与组织架构、人员之间的对应关系,对不同角色权限清楚划分;通过集成融合,使用无人机作业,并与现有信息系统结合,将系统数据上传到上一级平台,发挥网络协同效应。

例如大疆推出的无人机综合在线管理平台大疆司空,就可以发挥实时传输、数据管理、团队设置、航线规划等功能,为信息自动化反馈以及多编队飞机的同时管控提供了有力支撑。类似的平台,未来有望成为无人机电力运维的“中央机库”。

 

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电力运维全面自动化展望

无人机自动航线飞行,节省了大量的人力,使得巡检人员能从大量体力劳动中解放出来,投入到更高阶的数据分析处理中去。运维班组的作业模式和人员结构也因此得到优化,可以提高电网的可靠性。

无人机搭载高性能计算平台,进行轻量级图片识别处理,可以有效提高现场作业时发现问题的效率,实时处理;并将问题分析输出,上传至后台。

而在线管理平台的加入,则全面地提升了无人机电力运维的自动化水平。无人机综合数据处理平台及自动化精细巡检的结合,也是一种环保快捷的巡检作业方式,有效地推进了电力环保、绿色巡检的进程。

目前,业内已经有比较成熟的无人机机型用于输电线路杆塔自动化巡视,比如大疆的精灵 Phantom 4 RTK、经纬 M600 系列、经纬 M200 V2 系列等。随着电力事业单位和类似大疆等企业的不断深耕投入。

随着巡检流程自动化、数据处理自动化、信息反馈自动化的不断发展,我们已经可以看到一个积极的未来轮廓:或许,在2020年左右,我们就有望实现电力运维的全流程自动化。