一城一北斗|基于“北斗+AI”的天地一體化智能巡檢

申報單位：國網(wǎng)新疆電力有限公司喀什供電公司

聯(lián)合申報單位：

主要完成人：張雁楠、郝夢玲、孫海梅、王燕桃、李文飛、朱永寧

一、案例簡介

近年來為減輕輸電線路巡檢工作強度，無人機因其更靈活的視角和高效的作業(yè)效率，已成為設(shè)備運維 重要輔助工具，然而配網(wǎng)專業(yè)應用無人機時，一些問題逐步顯現(xiàn)，導致無人機無法規(guī)模化應用：1)飛手 控制方式開展巡檢作業(yè)，難以規(guī)范化、規(guī)模化應用。2)傳統(tǒng)無人機自主巡檢作業(yè)時延顯著、時效性差， 導致無人機在傳輸巡檢數(shù)據(jù)時遇到障礙，難以與地面控制系統(tǒng)實現(xiàn)即時通信。3)無人機巡檢圖像可利用 率低四是導航系統(tǒng)的定位精度不足，使得無人機在導航時存在誤差，難以精確規(guī)劃巡檢路線，降低了巡檢 的效率和準確性。必要性：1)提高巡檢效率：無人機巡檢通過5G+北斗提高傳感技術(shù)和自主導航能力， 能快速覆蓋大范圍區(qū)域，大幅提高工作效率。無人機可以在短時間內(nèi)獲取大量數(shù)據(jù)，為后續(xù)分析和決策提 供有力支持。2)提升數(shù)據(jù)準確性：無人機巡檢搭載先進設(shè)備，能實時捕捉目標區(qū)域詳細信息。通過人工 智能識別設(shè)備異常情況，提前發(fā)現(xiàn)潛在問題，提升數(shù)據(jù)的準確性。價值意義：1)推動行業(yè)進步：無人機 電力巡檢系統(tǒng)為現(xiàn)代電力行業(yè)的安全提供了更好的保障，這種技術(shù)也帶動了無人機制造、傳感器技術(shù)等相 關(guān)行業(yè)發(fā)展。2)促進技術(shù)創(chuàng)新：無人機巡檢技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，推動了相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新。

二、技術(shù)方案

1)“北斗+AI”配網(wǎng)無人機智能巡檢：基于“北斗+AI”的配網(wǎng)無人機智能巡檢創(chuàng)新應用，遵循國網(wǎng) PMS3.0統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)，通過北斗先進導航技術(shù)巡檢系統(tǒng)與無人機之間的數(shù)據(jù)交互，構(gòu)建一種適應無人機 配電線路全地域巡檢作業(yè)系統(tǒng)，通過高級傳感技術(shù)和自主導航能力，能夠快速覆蓋大范圍區(qū)域，大幅提高 了工作效率。通過人工智能識別設(shè)備的異常情況，提前發(fā)現(xiàn)潛在問題，提升數(shù)據(jù)準確性，降低安全隱患。

2)偏遠地區(qū)輸電線路無人機巡檢：由于塔縣特殊的地理條件，輸電線路大多行徑于山區(qū)、河谷，多 為無信號覆蓋區(qū)域，生存條件惡劣，巡視效率低。在塔縣高原山地地形區(qū)域開展基于北斗高精度定位的輸 電無人機自主巡檢，依托星基RTK增強技術(shù)和北斗定位實現(xiàn)無人機精準定位導航，結(jié)合人工智能技術(shù)實現(xiàn) 異常缺陷快速識別告警，保障無人機精準、高效、可靠巡檢。

3)變電站陸空聯(lián)合立體化智能巡檢：變電站巡檢無人機以多旋翼無人機為載體，通過其搭載的高精 度雙光(可見光/紅外)高分辨率攝像頭、北斗定位模塊和其它機載傳感監(jiān)測設(shè)備，無人機按照預先設(shè)定的 航跡路線開始自主執(zhí)飛巡視。巡檢過程中，通過配置的多路傳感器，結(jié)合人工智能算法，無人機可以自主 完成全向避障、測速測距、姿態(tài)修正、穩(wěn)定控制、目標鎖定、預置位抓拍、紅外測溫、多角度觀察、數(shù)據(jù) 監(jiān)測、實時回傳、自動返航、自動充電等一系列功能和任務(wù)。由于變電站巡檢環(huán)境特殊，為保證變站巡視 效果更全面，更準確，通過無人機和地面的巡檢機器人功能互補，兩套無人智能設(shè)備可以充分發(fā)揮其自身 優(yōu)勢，從不同角度對電力設(shè)施設(shè)備進行精細化的巡檢，從而構(gòu)筑高效的變電站雙智能巡檢體系。

4)復雜地形光纜自主巡視：在偏遠地區(qū)，由于地形復雜和公網(wǎng)覆蓋率低問題，電力通信光纜巡視工 作效率低，且無法掌握巡檢人員位置，無法保障巡視人員人身安全。基于“北斗+AI”的無人機通過搭載 的北斗精準定位模塊、紅外熱成像設(shè)備和高分辨率攝像頭，利用無人機強大的機動性和靈活性，配合RTK 技術(shù)和人工智能技術(shù)，無人機可以自主完成電力通信光纜巡視任務(wù)。通過集成圖像識別、數(shù)據(jù)分析、故障 預警等智能算法，對巡檢設(shè)備采集的視頻、可見光照片、紅外成像圖進行實時分析，能直觀、精確、及時 定位光纜隱患部位，極大提高了復雜地形光纜巡視工作效率。

三、新亮點

1)高精度定位與導航：北斗系統(tǒng)提供的高精度定位服務(wù)，結(jié)合星基RTK增強技術(shù)，使得無人機能夠 在無信號覆蓋區(qū)域獲取精確的位置信息。無人機可以基于這些精確的位置信息，結(jié)合AI人工智能算法， 規(guī)劃出最優(yōu)的巡檢路線，確保巡檢的全面性和準確性。

2)自適應智能巡檢：將復雜的人工智能算法模型輕量化，部署在無人機遙控器上，通過實時分析遙 控器中的視頻數(shù)據(jù)，結(jié)合北斗的精確定位數(shù)據(jù)，在無人機飛控APP中實現(xiàn)對輸電、配電線路和電力通信光 纜的自主巡檢和航線智能規(guī)劃，即讓無人機帶上“大腦”,實現(xiàn)無人機的自主智能化巡檢。

3)自適應智能巡檢-自動避障：結(jié)合北斗的高精度定位和AI人工智能算法，無人機可以實現(xiàn)自主飛行 和避障功能。無人機可以實時感知周圍環(huán)境的變化，并自主調(diào)整飛行姿態(tài)和高度，避免與障礙物發(fā)生碰撞。

4)目標實時識別與追蹤：基于桿塔信息，導線朝向信息，桿塔高度信息，完成桿塔前后左右、大小 通道6個點位拍照。使用前端圖像識別和人工智能算法技術(shù)，對輸電線路上的關(guān)鍵設(shè)備進行識別，控制無 人機將設(shè)備調(diào)整至畫面中央，在變換拍照點位的時候，跟蹤關(guān)鍵設(shè)備調(diào)整機身與云臺。

5)AI輔助拍照：通過實時分析識別目標物周圍的環(huán)境光，借助AI輔助拍照算法自動調(diào)整拍攝參數(shù)，解決照片過曝、過暗等問題。

6)數(shù)據(jù)自動采集：通過AI智能識別算法，結(jié)合北斗精準定位數(shù)據(jù)，無人機可以自動采集桿塔經(jīng)緯度、 高度等信息。

7)自適應巡檢-航線自動生成：自適應巡檢過程中，無人機可以根據(jù)預設(shè)的規(guī)則和人工智能算法，自 主判斷巡檢區(qū)域是否存在異常，并做出相應的決策，通過無人機自主的目標識別與糾偏，調(diào)整無人機位置和 云臺參數(shù)，并記錄每個航點的參數(shù)信息，結(jié)合北斗精準定位能力和AI智能規(guī)劃能力，實時生成該桿塔的 巡檢航線。

8)圖像快速回傳：巡檢圖像通過非對稱圖像編解碼技術(shù)，在前端加密壓縮圖像，確保圖像傳輸效率 和安全；在平臺側(cè)高質(zhì)量解碼恢復圖像，保障識別算法應用效果。

9)缺陷智能識別分析：通過搭載先進的圖像識別和人工智能技術(shù)，結(jié)合北斗精準定位優(yōu)勢，無人機 可以對巡檢區(qū)域進行缺陷智能自主識別和分析，并將巡檢圖像，智能識別結(jié)果快速回傳，自主生成巡檢報 告