無(wú)人機(jī)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(kuò)大，變電站數(shù)量逐年增加，變電站運(yùn)維人員的巡檢作業(yè)工作時(shí)間也隨之增長(zhǎng)。目前，變電站巡檢通常以人工巡檢為主，高清視頻和機(jī)器人巡檢為輔來(lái)開(kāi)展站內(nèi)聯(lián)合巡檢。目前面臨的問(wèn)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(jué)盲區(qū)：細(xì)微裂紋、局部發(fā)熱等缺陷難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

3.機(jī)器人環(huán)境適應(yīng)性差：機(jī)器人對(duì)地形和道路的要求也比較嚴(yán)格，造成很多場(chǎng)景無(wú)法覆蓋。

4.感知能力擴(kuò)展性弱：機(jī)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(shí)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(zhǎng)，成本高。

二.無(wú)人機(jī)優(yōu)勢(shì)

1.覆蓋范圍與靈活性：

高空覆蓋，無(wú)人機(jī)可輕松抵達(dá)高空設(shè)備，彌補(bǔ)高清攝像機(jī)和機(jī)器人無(wú)法觸及的盲區(qū)；多維度多視角，無(wú)人機(jī)可在“高中低”空域巡檢，覆蓋設(shè)備巡檢的多個(gè)視角；同時(shí)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(wú)人機(jī)無(wú)需改造變電站基礎(chǔ)設(shè)施（如鋪設(shè)路面、布線拉線），機(jī)巢部署周期短；無(wú)人機(jī)與機(jī)巢維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，高清攝像機(jī)需要維護(hù)大量攝像機(jī)和線路，機(jī)器人還需維護(hù)路面。

3.高巡檢效率：

相較于人工巡檢和機(jī)器人巡檢，無(wú)人機(jī)在巡檢效率上有比較大的提升，如果使用多機(jī)協(xié)同作業(yè)，巡檢時(shí)間會(huì)進(jìn)一步壓縮；

4.多種傳感器融合：

?無(wú)人機(jī)可搭載高分辨率光學(xué)相機(jī)、紅外熱成像儀、激光雷達(dá)等設(shè)備，同時(shí)采集高清圖像、溫度數(shù)據(jù)及三維點(diǎn)云信息；無(wú)人機(jī)的傳感能力可基于負(fù)載進(jìn)行擴(kuò)展。

三、產(chǎn)品架構(gòu)

四、關(guān)鍵技術(shù)

1.無(wú)人機(jī)導(dǎo)線級(jí)避障與繞障

通過(guò)AI視覺(jué)技術(shù)與激光雷達(dá)感知探測(cè)技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)架空導(dǎo)線、鏤空樹(shù)木等障礙物檢測(cè)，檢測(cè)到障礙物后，基于自主避障與繞障技術(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整飛行策略繞開(kāi)障礙，進(jìn)一步保障無(wú)人機(jī)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(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)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(wú)人機(jī)和高清攝像機(jī)巡視采集的圖片，進(jìn)行智能識(shí)別，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)缺陷，識(shí)別類型包括各類表計(jì)、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(shí)景三維建模技術(shù)

通過(guò)無(wú)人機(jī)采集+3DGS重建技術(shù)，三維高精度還原變電站場(chǎng)景。3DGS 基于點(diǎn)的渲染技術(shù)，通過(guò)3D 高斯函數(shù)表示場(chǎng)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(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)，保留了連續(xù)體積輻射場(chǎng)的理想特性。模型帶有有地理信息坐標(biāo)，可量測(cè)、可定位、可裁剪編輯，無(wú)需人工修模，模型細(xì)節(jié)真實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)主輔監(jiān)測(cè)、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(yùn)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(wú)人機(jī)狀態(tài)、無(wú)人機(jī)巡視情況、高清視頻設(shè)備運(yùn)行情況、告警情況等。

（2）實(shí)時(shí)高清視頻監(jiān)控：查看實(shí)時(shí)安防視頻監(jiān)控。

（3）實(shí)時(shí)無(wú)人機(jī)監(jiān)控：實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)巢視頻、飛行器視頻、機(jī)巢工作狀態(tài)、無(wú)人機(jī)工作狀態(tài)。

（4）靜默監(jiān)視：攝像機(jī)在空閑時(shí)間對(duì)設(shè)備異常、人員異常行為、環(huán)境異常進(jìn)行告警。

?

2.設(shè)備監(jiān)控

實(shí)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(diǎn)的關(guān)聯(lián)，基于此實(shí)現(xiàn)如下功能：

（?1?）設(shè)備點(diǎn)位：以設(shè)備點(diǎn)位目錄樹(shù)，可快速查看設(shè)備部件的最新無(wú)人機(jī)巡視抓拍圖片，如果是高清視頻監(jiān)控可查看實(shí)時(shí)視頻。

??（2）設(shè)備航線：以無(wú)人機(jī)航線組成無(wú)人機(jī)覆蓋的設(shè)備點(diǎn)位目錄樹(shù)“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(shí)起飛無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡視。???

3.航線規(guī)劃

無(wú)人機(jī)變電站巡檢主要是以航線指引無(wú)人機(jī)飛行巡檢，航線的安全設(shè)計(jì)與規(guī)劃，能更好的確保無(wú)人機(jī)的作業(yè)安全。

4.航線管理

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

5.智能巡視

無(wú)人機(jī)為主+高清視頻為輔巡檢，結(jié)合規(guī)劃航線的無(wú)人機(jī)，以及高清攝像機(jī)、無(wú)人機(jī)，實(shí)現(xiàn)多源聯(lián)合巡檢，有效控制項(xiàng)目投資：

（1）以無(wú)人機(jī)覆蓋大部分設(shè)備的重點(diǎn)部位和儀表，以及紅外測(cè)溫，可基于無(wú)人機(jī)的航線進(jìn)行巡檢任務(wù)的下發(fā)，按照任務(wù)調(diào)度進(jìn)行任務(wù)執(zhí)行；

（2）高清視頻用于巡檢無(wú)人機(jī)無(wú)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(wú)人機(jī)任務(wù)調(diào)度，根據(jù)巡檢計(jì)劃，自動(dòng)生成無(wú)人機(jī)調(diào)度任務(wù)，根據(jù)每個(gè)任務(wù)的執(zhí)飛時(shí)間和無(wú)人機(jī)的充電時(shí)間，自動(dòng)編排無(wú)人機(jī)任務(wù)的銜接時(shí)間；

7.作業(yè)安全管控

（1）作業(yè)人員身份識(shí)別：門禁識(shí)別到人臉后，自動(dòng)比對(duì)進(jìn)站人員身份，比對(duì)成功自動(dòng)開(kāi)啟門禁，系統(tǒng)記錄開(kāi)門事件。

（2）作業(yè)人員行為分析：通過(guò)遠(yuǎn)程操控?zé)o人機(jī)，快速起飛至作業(yè)管控上空實(shí)時(shí)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)對(duì)檢修作業(yè)期間現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)行實(shí)時(shí)分析，提升現(xiàn)場(chǎng)安全管理水平。

8.無(wú)人機(jī)航線仿真驗(yàn)證

（1）航線仿真驗(yàn)證：基于變電站精細(xì)化三維模型，實(shí)現(xiàn)變電站巡檢航線的仿真驗(yàn)證，驗(yàn)證航線安全性，以保證實(shí)際航線飛行時(shí)的安全可靠。

（2）無(wú)人機(jī)巡檢模擬演練：基于變電站三維模型，實(shí)現(xiàn)某次巡檢任務(wù)的模擬演練。