無人機智能巡檢系統(tǒng)

一.背景與現(xiàn)狀

隨著各地區(qū)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，變電站數(shù)量逐年增加，變電站運維人員的巡檢作業(yè)工作時間也隨之增長。目前，變電站巡檢通常以人工巡檢為主，高清視頻和機器人巡檢為輔來開展站內(nèi)聯(lián)合巡檢。目前面臨的問題有：

1.高空設(shè)備存在盲區(qū)：避雷針、絕緣子串等設(shè)備距地面高傳統(tǒng)人工巡檢與固定攝像頭仰視視

2.角存在視覺盲區(qū)：細微裂紋、局部發(fā)熱等缺陷難以及時發(fā)現(xiàn)。

3.機器人環(huán)境適應(yīng)性差：機器人對地形和道路的要求也比較嚴(yán)格，造成很多場景無法覆蓋。

4.感知能力擴展性弱：機器人難以靈活加裝多種特種傳感器，感知能力不足導(dǎo)致缺陷識別率不高。

5.施工難度大，成本高：傳統(tǒng)方案需要同步軌道等設(shè)施，施工周期長，成本高。

二.無人機優(yōu)勢

1.覆蓋范圍與靈活性：

高空覆蓋，無人機可輕松抵達高空設(shè)備，彌補高清攝像機和機器人無法觸及的盲區(qū)；多維度多視角，無人機可在“高中低”空域巡檢，覆蓋設(shè)備巡檢的多個視角；同時可額外覆蓋變電站外圍的輸電和配電線路。

2.低部署與低成本：

?無人機無需改造變電站基礎(chǔ)設(shè)施（如鋪設(shè)路面、布線拉線），機巢部署周期短；無人機與機巢維護相對簡單，高清攝像機需要維護大量攝像機和線路，機器人還需維護路面。

3.高巡檢效率：

相較于人工巡檢和機器人巡檢，無人機在巡檢效率上有比較大的提升，如果使用多機協(xié)同作業(yè)，巡檢時間會進一步壓縮；

4.多種傳感器融合：

?無人機可搭載高分辨率光學(xué)相機、紅外熱成像儀、激光雷達等設(shè)備，同時采集高清圖像、溫度數(shù)據(jù)及三維點云信息；無人機的傳感能力可基于負載進行擴展。

三、產(chǎn)品架構(gòu)

四、關(guān)鍵技術(shù)

1.無人機導(dǎo)線級避障與繞障

通過AI視覺技術(shù)與激光雷達感知探測技術(shù)的結(jié)合，實現(xiàn)架空導(dǎo)線、鏤空樹木等障礙物檢測，檢測到障礙物后，基于自主避障與繞障技術(shù)動態(tài)調(diào)整飛行策略繞開障礙，進一步保障無人機飛行作業(yè)安全。

繞障技術(shù)是在自主避障技術(shù)的基礎(chǔ)上，進一步實現(xiàn)無人機在復(fù)雜環(huán)境中的自主導(dǎo)航和路徑規(guī)劃。

2.智能分析技術(shù)

基于無人機和高清攝像機巡視采集的圖片，進行智能識別，主動發(fā)現(xiàn)缺陷，識別類型包括各類表計、外觀缺陷、刀閘分合、壓板狀態(tài)、作業(yè)安全異常行為等。

3.實景三維建模技術(shù)

通過無人機采集+3DGS重建技術(shù)，三維高精度還原變電站場景。3DGS 基于點的渲染技術(shù)，通過3D 高斯函數(shù)表示場景，結(jié)合了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和顯式結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲的優(yōu)點，保留了連續(xù)體積輻射場的理想特性。模型帶有有地理信息坐標(biāo)，可量測、可定位、可裁剪編輯，無需人工修模，模型細節(jié)真實呈現(xiàn)，提供高質(zhì)、高效、低成本的模型資產(chǎn)。

4.數(shù)字孿生技術(shù)

實現(xiàn)基于三維全景的巡檢路線規(guī)劃、三維導(dǎo)航及巡檢結(jié)果立體呈現(xiàn)；實現(xiàn)主輔監(jiān)測、三維、視頻、巡檢數(shù)據(jù)的深度融合與數(shù)字孿生展示，構(gòu)建數(shù)字孿生系統(tǒng)。

五、系統(tǒng)功能

1.運行監(jiān)控

（1）信息總覽：匯總展示站內(nèi)關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息，如無人機狀態(tài)、無人機巡視情況、高清視頻設(shè)備運行情況、告警情況等。

（2）實時高清視頻監(jiān)控：查看實時安防視頻監(jiān)控。

（3）實時無人機監(jiān)控：實時監(jiān)控機巢視頻、飛行器視頻、機巢工作狀態(tài)、無人機工作狀態(tài)。

（4）靜默監(jiān)視：攝像機在空閑時間對設(shè)備異常、人員異常行為、環(huán)境異常進行告警。

?

2.設(shè)備監(jiān)控

實現(xiàn)變電站數(shù)據(jù)模型“區(qū)域-間隔-設(shè)備-部件”與航線航點的關(guān)聯(lián)，基于此實現(xiàn)如下功能：

（?1?）設(shè)備點位：以設(shè)備點位目錄樹，可快速查看設(shè)備部件的最新無人機巡視抓拍圖片，如果是高清視頻監(jiān)控可查看實時視頻。

??（2）設(shè)備航線：以無人機航線組成無人機覆蓋的設(shè)備點位目錄樹“航線（間隔）-設(shè)備-部件”，可快速查看最新巡視抓拍結(jié)果，也可快速臨時起飛無人機進行巡視。???

3.航線規(guī)劃

無人機變電站巡檢主要是以航線指引無人機飛行巡檢，航線的安全設(shè)計與規(guī)劃，能更好的確保無人機的作業(yè)安全。

4.航線管理

變電站點位模型和航線的導(dǎo)入管理，航線點位與變電站設(shè)備臺賬關(guān)聯(lián)，變電站航線基于點位模型的呈現(xiàn)。

5.智能巡視

無人機為主+高清視頻為輔巡檢，結(jié)合規(guī)劃航線的無人機，以及高清攝像機、無人機，實現(xiàn)多源聯(lián)合巡檢，有效控制項目投資：

（1）以無人機覆蓋大部分設(shè)備的重點部位和儀表，以及紅外測溫，可基于無人機的航線進行巡檢任務(wù)的下發(fā)，按照任務(wù)調(diào)度進行任務(wù)執(zhí)行；

（2）高清視頻用于巡檢無人機無法覆蓋的，如GIS的設(shè)備巡檢，以及部分儀表。

6.任務(wù)調(diào)度

無人機任務(wù)調(diào)度，根據(jù)巡檢計劃，自動生成無人機調(diào)度任務(wù)，根據(jù)每個任務(wù)的執(zhí)飛時間和無人機的充電時間，自動編排無人機任務(wù)的銜接時間；

7.作業(yè)安全管控

（1）作業(yè)人員身份識別：門禁識別到人臉后，自動比對進站人員身份，比對成功自動開啟門禁，系統(tǒng)記錄開門事件。

（2）作業(yè)人員行為分析：通過遠程操控?zé)o人機，快速起飛至作業(yè)管控上空實時對作業(yè)現(xiàn)場進行安全監(jiān)控，并實現(xiàn)對檢修作業(yè)期間現(xiàn)場施工人員在未戴安全帽、未穿工裝、吸煙、越限/闖入等不安全行為進行實時分析，提升現(xiàn)場安全管理水平。

8.無人機航線仿真驗證

（1）航線仿真驗證：基于變電站精細化三維模型，實現(xiàn)變電站巡檢航線的仿真驗證，驗證航線安全性，以保證實際航線飛行時的安全可靠。

（2）無人機巡檢模擬演練：基于變電站三維模型，實現(xiàn)某次巡檢任務(wù)的模擬演練。