一架無(wú)人機(jī)穿梭在電力線路和桿塔之間，對(duì)輸電線路進(jìn)行高精度拍照，拍攝完成的照片利用算法進(jìn)行高倍率壓縮，并通過(guò)無(wú)人機(jī)自帶的無(wú)線通訊能力，結(jié)合桿塔的復(fù)合光纖架空地線，快速傳輸?shù)胶蠖藱C(jī)房設(shè)備中，解壓縮后，恢復(fù)的圖片與拍攝完成的原始圖片幾乎無(wú)異，通過(guò)人工智能對(duì)圖片進(jìn)行分析，快速生成診斷結(jié)果發(fā)送給工作人員。這樣的電力巡檢模式不但更有效率，也很好地避免了人工巡檢過(guò)程中存在的各種安全隱患，這也成為許多國(guó)家在電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

以往，為了確保電力線路和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，供電企業(yè)需要定期安排巡檢人員對(duì)線路與設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)隱患。然而電力巡檢一直以來(lái)都是一份危險(xiǎn)的苦差事，對(duì)巡檢人員來(lái)說(shuō)，不但要做到精準(zhǔn)，還需要兩班倒，耗時(shí)又耗力，一些設(shè)施甚至需要攀爬與“走鋼索”。對(duì)供電企業(yè)來(lái)說(shuō)，由于該崗位十分辛苦，用人成本自然也不低。

傳統(tǒng)電力巡檢——低效率與高風(fēng)險(xiǎn)并存

現(xiàn)在大多數(shù)電力電纜隧道、變電站、輸電線路、開(kāi)閉所等設(shè)施主要采用的還是人工與少量環(huán)境監(jiān)控器參與的巡檢方法。

傳統(tǒng)電力線路巡檢方法主要包括特殊標(biāo)記法、條形碼標(biāo)識(shí)法和信息鈕采集法。特殊標(biāo)記法需要提前在電力線路塔桿上進(jìn)行標(biāo)記，巡檢人員通過(guò)這些標(biāo)記確認(rèn)桿塔狀態(tài)，缺點(diǎn)是容易受人為因素影響；條形碼標(biāo)識(shí)法同樣需要提前在桿塔上黏貼條形碼，通過(guò)存取條形碼信息來(lái)完成電力線路巡檢，雖然比特殊標(biāo)記法便于操作，但條形碼容易被破壞，而且沒(méi)有完全擺脫手工管理，影響準(zhǔn)確性；信息鈕采集法，通過(guò)安裝不同編號(hào)的信息鈕，巡檢人員利用手持設(shè)備對(duì)信息鈕進(jìn)行掃描，存取并傳輸數(shù)據(jù)，完成對(duì)電力線路信息的分析和處理，但信息鈕的安裝比較復(fù)雜，巡檢過(guò)程同樣需要工作人員實(shí)地操作，難以實(shí)現(xiàn)全面的線路管理。

傳統(tǒng)巡線模式不僅低效而且伴隨高風(fēng)險(xiǎn)，需要工人爬上輸電線路“走鋼索”，有些偏僻的地方還需要翻山越嶺才能檢查設(shè)備與線路的狀態(tài)，通常一人一天只能完成 2 到 3 個(gè)桿塔的巡視工作。根據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，2021 前三季度國(guó)內(nèi)累計(jì)發(fā)生事故 29 起，共計(jì)死亡 34 人，可以看出傳統(tǒng)巡檢工作不僅效率低，而且很危險(xiǎn)。

另外，傳統(tǒng)電力巡檢模式下，每個(gè)工作人員的責(zé)任感、專業(yè)能力、工作經(jīng)驗(yàn)等特質(zhì)也參差不齊，這些因素也會(huì)影響巡檢質(zhì)量和時(shí)長(zhǎng)。對(duì)于管理人員來(lái)說(shuō)，單靠巡檢記錄，難以對(duì)巡檢人員的工作品質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，導(dǎo)致許多巡檢工作流于形式。

機(jī)器人——電力巡檢數(shù)字化第一步

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)電力行業(yè)正積極響應(yīng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和數(shù)字中國(guó)建設(shè)，開(kāi)展數(shù)字化轉(zhuǎn)型。結(jié)合智能監(jiān)測(cè)設(shè)備與數(shù)字化管理系統(tǒng)，將大幅降低日常巡檢工作的工作量，并有效提升巡檢質(zhì)量，提高管理效率。

今年 7 月，第五屆數(shù)字中國(guó)建設(shè)峰會(huì)上，阿里巴巴展示了一臺(tái)“機(jī)器人電工”，它可以通過(guò)阿里云導(dǎo)航算法，設(shè)置路線后自動(dòng)巡檢配電房，利用攝像頭和紅外線傳感器發(fā)現(xiàn)故障。同年 9 月，國(guó)網(wǎng)智能還與阿里云在導(dǎo)航系統(tǒng)領(lǐng)域展開(kāi)發(fā)展合作，首輪聚焦在輪式巡檢機(jī)器人產(chǎn)品，阿里達(dá)摩院的自動(dòng)駕駛定位導(dǎo)航技術(shù)，可以幫助優(yōu)化電力巡檢機(jī)器人的環(huán)境感知、地圖構(gòu)建和規(guī)劃路徑能力，實(shí)現(xiàn)輪式巡檢機(jī)器人自主脫困、自主回充，提升機(jī)器人的穩(wěn)定性和智能化水平。

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變電站的輪式機(jī)器人

此款輪式機(jī)器人可完成室外大場(chǎng)景的厘米級(jí)高精建圖，地圖任意位置的定位初始化成功率達(dá)到 98%，利用低成本多傳感器融合定位，可實(shí)現(xiàn)“厘米級(jí)”定位精度和障礙物識(shí)別。綜合多傳感器觀測(cè)的實(shí)時(shí)地形估計(jì)功能，可完成路徑規(guī)劃工作，在線選擇安全路線，幫助機(jī)器人在復(fù)雜地形條件下穩(wěn)健運(yùn)行。

現(xiàn)階段，輪式機(jī)器人已經(jīng)越來(lái)越多的參與電力巡檢工作，它可以徹底擺脫傳統(tǒng)的固定軌道，但面對(duì)復(fù)雜的地勢(shì)環(huán)境，輪式機(jī)器人就難以完成這項(xiàng)工作了。相比之下，能夠在山路行走、上下樓梯的四足機(jī)器人要靈活許多。

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波士頓動(dòng)力 Spot 四足機(jī)器人

四足機(jī)器人目前也在嘗試參與電力巡檢工作，其中最有名的就是波士頓動(dòng)力已經(jīng)在銷售的Spot。國(guó)內(nèi)的機(jī)器人廠商也在探索四足機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景，例如上海電力電纜公司正嘗試用云深處的絕影進(jìn)行線路巡檢測(cè)試。盡管四足機(jī)器人技術(shù)還存在一定的發(fā)展空間，但不論是輪式還是四足機(jī)器人，對(duì)配電房、變電站等設(shè)施，它們都能夠提供很好的地面支持。

電力行業(yè)需要進(jìn)行巡檢的設(shè)施不只是這些，坐落在城市、鄉(xiāng)村，乃至山區(qū)的桿塔，由于位置偏遠(yuǎn)、環(huán)境復(fù)雜，需要更靈活的巡檢設(shè)備，基于無(wú)人機(jī)的巡檢模式正逐漸被采用。

無(wú)人機(jī)——電力巡檢的數(shù)字化“翅膀”

在山區(qū)，電力巡檢隨時(shí)需要面臨極端氣候與復(fù)雜地勢(shì)的問(wèn)題，例如在四川省的高原地區(qū)，四川送變電公司運(yùn)維的輸電線路有不少建在陡峭的山崖之上，塔位海拔多數(shù)超過(guò) 3000 米，高海拔環(huán)境下，稀薄的空氣將導(dǎo)致升力明顯變小，無(wú)人機(jī)維持飛行高度需要消耗更多電能，影響續(xù)航時(shí)間。

大疆為“悟” Inspire 2 適配了高原槳，能保證在 5000 米海拔高度穩(wěn)定飛行，在四川高原山區(qū)也能正常開(kāi)展電力巡檢作業(yè)。另外，大疆精靈 Phantom 4、“御” Mavic 2 系列無(wú)人機(jī)配備通用槳，也可在 6000 米海拔高度安全飛行，無(wú)需根據(jù)海拔高度更換槳葉。

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大疆無(wú)人機(jī)在高海拔地區(qū)飛行

對(duì)于長(zhǎng)續(xù)航需求，大疆經(jīng)緯 M200 V2 系列配備高容量 TB55 電池，預(yù)留 15～20% 的著陸電量，僅安裝禪思 X5S 或禪思 Z30 單云臺(tái)負(fù)載，經(jīng)緯 M200 V2 系列在高原山區(qū)電力巡檢續(xù)航時(shí)間可達(dá) 22～27 分鐘，能較好地適應(yīng)高海拔苛刻的飛行環(huán)境。

雖說(shuō)無(wú)人機(jī)、機(jī)器人與攝像頭的配合使用，已經(jīng)可以讓電力巡檢工作的人力成本大幅減少，但受到體積限制，這些設(shè)備往往只具備高精度拍攝、自動(dòng)導(dǎo)航等功能。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，拍攝照片并完成回傳只完成了巡檢工作的一半，而另一半工作的智能化，則需要升級(jí)后端設(shè)施。

人工智能——電力巡檢的“最強(qiáng)大腦”

巡檢過(guò)程中設(shè)備拍攝的畫面，可以通過(guò) 5G 網(wǎng)絡(luò)快速傳遞到后端設(shè)備中，結(jié)合人工智能，可以自動(dòng)完成對(duì)圖片的分析。

浪潮的“電力設(shè)備巡檢人工智能解決方案”，正是這樣的工作模式，運(yùn)用人工智能技術(shù)識(shí)別及分析現(xiàn)場(chǎng)的電力設(shè)備圖片，完成樣本數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、模型訓(xùn)練、模型應(yīng)用，將無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等設(shè)備采集的圖片，傳輸?shù)诫娬竟ぷ魇也渴鸬臋z測(cè)服務(wù)器中進(jìn)行識(shí)別，快速完成智能化診斷。

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類似的組合，也已經(jīng)被部分地區(qū)的供電企業(yè)采用。國(guó)網(wǎng)寧波供電公司與中國(guó)移動(dòng)共同開(kāi)發(fā)的 5G + 無(wú)人機(jī)自主巡檢應(yīng)用，無(wú)人機(jī)可按既定航線從機(jī)巢飛向巡檢點(diǎn)，利用自帶的高清攝像頭，精細(xì)化抓拍桿塔上絕緣子、導(dǎo)地線等細(xì)節(jié)，并通過(guò) 5G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)回傳、一旦識(shí)別安全隱患，無(wú)人機(jī)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)處理機(jī)制，第一時(shí)間消除隱患，待完成任務(wù)后還將全自動(dòng)精準(zhǔn)降落回機(jī)巢。

國(guó)網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司也自主研發(fā)了“基于5G + 北斗的無(wú)人機(jī)智能巡檢系統(tǒng)”，建成 5G SA 電力切片網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)高速安全傳輸系統(tǒng)，并結(jié)合基于深度學(xué)習(xí)算法的人工智能診斷分析平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人機(jī)自主巡檢、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳、缺陷智能分析，在國(guó)內(nèi)率先形成基于北斗系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)智能巡檢方法。

寫在最后

新技術(shù)加持下，電力巡檢工作已經(jīng)變得更有效率。公開(kāi)資料顯示，深圳供電局采用無(wú)人機(jī)自主巡檢后，較傳統(tǒng)人工巡檢效率提升 2.6 倍；佛山高明供電局也實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)自動(dòng)駕駛巡檢全覆蓋，建成 385 個(gè)智能電房。

未來(lái)，隨著電力巡檢機(jī)器人、無(wú)人機(jī)應(yīng)用滲透率的提高，我國(guó)電力行業(yè)發(fā)生事故概率也將降低，電力作業(yè)和巡檢固有的高危行業(yè)特性也可望發(fā)生改變。采用機(jī)器人與無(wú)人機(jī)，結(jié)合 5G、人工智能等新技術(shù)的電力巡檢，也是電網(wǎng)智能化、自動(dòng)化發(fā)展的重要實(shí)現(xiàn)手段。