让其自动驾驶,完成40万公里电力巡线

来源:http://www.mypv3.com 作者:智能科技 人气:68 发布时间:2019-11-21
摘要:金沙js333娱乐场,原标题:中科云图:给行业级无人机装上“大脑”,让其自动驾驶 | 创业 500kV的乌里托输电线路高空上,数架大疆无人机在密集的电线群周围飞行。 【 中国化工仪器网

金沙js333娱乐场,原标题:中科云图:给行业级无人机装上“大脑”,让其自动驾驶 | 创业

500kV的乌里托输电线路高空上,数架大疆无人机在密集的电线群周围飞行。

中国化工仪器网 行业动态】随着中国改革开放的深入和信息科技的快速发展,传统行业正在被新技术逐步颠覆,也让更多新职业走入大众视野。当前,无人机已走进千家万户,在航拍、测绘、送快递、喷农药、空中表演,都能看得见它的身影。在供电输电领域,无人机也带来了行业传统工作方式的革新。 日前,一架“无人操控”的多旋翼无人机穿梭在广东江门220千伏江群甲乙线上空,传回大量清晰画面及设备的数据。据悉,这是由南方电网广东电网公司自主研发的多旋翼自动驾驶无人机,它在国内实现“站到站”自动高精度绕塔巡视,自动充电及航线自动规划、自动巡视、自动分析缺陷等全过程智能化场景应用,展示了广东电网从“人巡”迈向“机巡”的重大变革。 采用无人机进行电网巡检,工作效率超过人工登塔巡检10倍以上,并且大大降低了巡检人员高空作业的人身安全风险。无人机技术的应用,给输电线路专业带来了突破性的技术革命,借助无人机搭载的超清摄像头,能在更广的视角内快速获取输电线路设备的影像资料,成功采集输电线路的运行状态,提高了工作效率,有效弥补了传统工作方式的不足。 无人机巡检作业已成为当前电网运维的重要手段之一,广东电网现已实现全省110千伏及以上线路巡视全覆盖,无人机年巡视规模已达到8万公里,实现“白天+夜间”全时段巡视,由传统人巡的4千米/人日,提升到至14.51千米/人日,效率提升了2.6倍;可对新建输电线路实施无人机验收,工作效率提高了6倍。预计到2019,广东电网将实现无人机自动驾驶全覆盖。 近年来,民用无人机产业发展迅速,在个人消费、农林植保、地理测绘、环境监测、电力巡线、影视航拍等领域应用广泛。广东放眼未来国内外市场、瞄准国际科技前沿,着眼和着力于人工智能技术的研发应用,建成了民用无人机“高地”。 2017年12月,工信部提出无人机发展目标:到2020年,民用无人机产业产值要达到600亿元,年均增速40%以上。消费类无人机技术保持国际领先,行业应用类无人机技术要达到国际先进水平。 在电力巡检这一细分领域,如今,各地纷纷试水无人机巡检,电力巡检效率高且安全,市场规模十分可观。电力巡检无人机多为小型电力驱动无人机,寿命1~2年,年市场空间约9.6亿元。 (资料来源:广州日报,信息时报,中国电力新闻网)

原标题:广东电网公司实现配网无人机高精度自动巡检

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这不是极客爱好者的冒险飞行,而是大疆无人机正在进行电力巡线。

近日,广东电网公司在江门首次实现了配网无人机高精度、大范围自动巡检。“以往采取手动飞行作业,一个架次最多只能巡检6个基塔,而部分基塔周围因为经常发生图传信号丢失问题而不得不中断作业、重新返航进行操作。”广东电网公司机巡管理中心主任彭炽刚说,此次巡检依照新的自动飞行作业流程,一个架次便可完成28个基塔巡检,全程仅耗时20分钟,效率较以前提升了3倍以上。

图片来源:pixabay

崇山峻岭、深山老林、江河湖泊,这曾经是电网巡线人员最为头疼的领域。

自主研发挑战“拦路虎”

无人机自动驾驶和汽车自动驾驶不一样?

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今年初,广东电网公司利用人工智能和大数据分析技术,通过直升机搭载激光雷达建立三维模型并生成航线,开发出自行飞行软件“智巡通”,实现5000余架无人机一键起飞、自动飞行巡检功能,成为主网输电线路巡检“利器”。与此同时,在主网自动驾驶的基础上,广东电网公司寻求突破,探索配网无人机自动飞行方案,着力以无人机等智能运维技术手段提高配网线路尤其是山区配网运维水平。

“无人机刚形成行业,还没有形成产业。总体来说,其缺乏标准化,局势较混乱。”提及无人机发展现状,中科云图 总经理潘屹峰直言不讳。

一般的电线铁塔都有30-60米的高度,有些特高压塔甚至高达百米,相当于城市50层楼高。电力巡线员需要先爬上这些铁塔,半小时后,在悬空的导线上专注作业4小时,甚至有时候连午饭都要在空中解决,这对于巡线员来说是一项风险极大的工作。

据了解,广东电网配网10千伏线路里程总计约18万公里,其中山区线路12万公里,占总配网线路里程约70%。相对主网输电线路杆塔来说,配网杆塔高度绝大部分为9—15米,由于其低矮特性,手动操控无人机时常遭遇无线电遮挡,作业风险极高,容易出现飞行事故。同时,受低空信号干扰,传统无人机只能在500米范围以内飞行,这给配电线路巡检带来一定的困难。

说起无人机,我们似乎很容易被大疆一百多亿美元的估值给“蒙蔽”——认为这个行业已经比较成熟。不过在整个无人机生态中,大疆只是其中的微软、英特尔,是提供一些基础设施的上游企业,而产业化的爆发需要下游冒出百度、腾讯等服务应用巨头。目前整个民用无人机的下游应用则分为消费级和行业级,消费级无人机生态已经日渐成熟,而行业级无人机则是处于朦胧的早期探索阶段,主要集中在地理测绘、电网巡检等领域的应用。

用“机巡”辅助“人巡”,大疆无人机的到来,则极大地降低了安全风险。这些小巧的飞行器,除了能够跨过地形复杂的崇山峻岭,还能更为精确地发现人工难以发现的线路受损区域。巡线人员通过利用无人机独特的空中视角,获取多角度、高精度的图像,使得巡检数据资料更加完整,从而更清楚地对巡检状况进行研判。

“配网线路的特性决定了其自动驾驶导航数据采集的方式,不能直接用主网的自动飞行巡检方案。”广东电网公司机巡管理中心自动驾驶技术负责人刘高分析道。如何通过自主研发,实现配网无人机的自动巡检,广东电网公司又面临一项技术挑战。

据全球无人机网的相关报告显示,2020 年,民用无人机规模将达到 465 亿元,2025 年将达到 750 亿元。这可以直接解释无人机的市场未来是可期的。可能有人会认为上游企业和下游的消费级无人机会占据该市场的半壁江山,留给行业级无人机的生存空间不多。不过,潘屹峰并不觉得。实际上,无人机+对的行业,市场规模也是巨大的,如电力巡检。据潘屹峰分析:全国 110 千伏以上超过 120 万公里,每月需巡检一次,按照每公里 2000 元计算,电网巡检市场规模每年超过 200 亿。

安全问题与精确问题得以解决后,“机巡为主,人巡为辅”的线路运维模式势必更好、更快地适应当下电力行业发展需要。相比传统电力巡检方式,一名巡检人员一天一般只能检查6-10个基杆塔,而无人机巡线一天可以检查30-40基杆塔,效率提升显而易见。

巡检方案低成本可复制

所以,简单来说,不是没有市场,而是有没有找到对的市场。潘屹峰说:“解决行业的刚需也是无人机市场产业化的关键,有的行业每年都有对应的费用去做一些事情。”他说的“有的行业”则包括电力、水务等地理测绘、灾害救援等政府或者企业有规划的民生事计。而他带领的中科云图就是一家利用自己研发的无人机智能控制系统及深度影像处理系统,提供“无人机+地理空间”智能产品及行业应用解决方案的企业。

这项无人机的行业应用已经遍布中国电力行业的每个角落。截止到 2019年5月,大疆行业应用无人机在中国的电力巡线里程上已累计服务超过40万公里,相当于绕地球10圈,年巡检作业量超过80万公里。

广东电网公司机巡管理中心在多年电力无人机倾斜摄影技术积累的基础上,通过与江门台山、云浮罗定、韶关新丰等供电局合作,前后经过共计300架次无人机的现场测试,探索出一套低成本、可复制的配网无人机自动巡检方案。

行业级无人机的护城河

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该方案选取高精度的飞机对杆塔线路进行倾斜摄影点云扫描,生成高精度的导航数据,并进行三维建模、航线规划等,最后通过自动飞行软件“智巡通”,让无人机按照导入航线,脱离遥控信号远距离自动飞行并进行线路巡检。

中科云图把无人机和地理空间拆分为两个技术立足点,然后再在上面加应用。无人机只是一个载体平台,它需要搭载什么样的传感器,采集的数据如何处理,怎么将数据反馈给用户,这需要系统化。中科云图围绕着无人机+,主要推出了两款产品:巡线宝和河长通。

在成功拓展越来越多行业应用领域之后,大疆的角色,已远远超脱于消费级无人机巨头。

目前,江门台山、韶关新丰供电局已开展无人机自动巡检工作,实现定点拍摄、数据画面回传等配网线路巡视工作全过程场景应用,成为全省首批全面完成无人机自动巡检数据采集的县级供电局。

“消费级的无人机拍个漂亮的照片回来,我就可以发朋友圈了,行业级的无人机过程没有这么简单。”潘屹峰表示每个细分行业的要求是完全不同的,隔行如隔山。不过,中科云图的创始团队有地理学专家中科院院士周成虎,以及中科院研究图像算法的博士,而潘屹峰本人也是在南方电网等企业有十几年经验。“我们的最核心的竞争力就是团队本身,我们对电力和水务两个行业非常理解。”他说。电力、水务、医疗这些民生领域,其行业本身就是门槛和壁垒,懂行业,有资源的人有绝对的优势。

技术积累背后的产业迸发

“此项工作最大的难度在于对台山超过2800公里的配网线路进行数据采集。我们整合了全局力量,组织了18个机巡小组对台山供电局供电辖区内19个供电所的10千伏线路开展三维建模数据采集工作,共采集了45万张图片,并配合机巡中心完成建模工作。”江门供电局生产技术部副主任胡泰说。

作为电网行业的“老人”,潘屹峰很了解传统电力巡检的痛点:输电线路巡检工作量大,人力成本高、效率低、而且有安全隐患。无人机的加入以后可以有效地缓解这些问题。不过,潘屹峰表示无人机+电网其实有三个发展阶段:

艾瑞咨询曾经预测,2025年中国无人机750亿元的市场规模中,将有半数以上来自专业级应用市场的贡献。仅仅是电力行业一项,就已经算得上一项不小的生意了。

配网智能运维前景可期

  • 第一个阶段:人工操控阶段。电网企业买了无人机,让操作人员考证后上岗。这只是降低了巡检难度,人带着无人机亲自到一线但不用爬塔了,不过数据分析还需人工。
  • 第二个阶段:自动化阶段。无人机带有 RTK 高精度定位技术,可以实现自动驾驶,后续也有 AI 辅助分析数据,一定程度上解放了更多的人力。不过,实际上这个阶段只是提高了巡检效率,因无人机通讯和数据样本不足还不能实现理想中的全自动化,还是需要人的运维辅助。
  • 第三个阶段:无人化阶段。无人机带有 5G+RTK,可实现全自动化巡检。这时候,人不用去现场,只要部署自动停机场就可以。无人机自动巡检、实时传回数据、自动回巢、自动充电。可以实现远程调度无人化。

根据国际能源署公开信息显示,2018年中国发电量约6.8万亿度千瓦时(同比上年新增6.8%),全球占比高达25.49%。发电量的突飞猛进,给电网公司带来不小的运维挑战,但却给无人机巡检领域带来新的契机。

“江门台山市的配网无人机自动巡检,我们摸着石头过河,最终蹚过来了,这是配网智能运维事业的一次重大突破,意义深远。对于后续此项技术的应用与完善,我们有足够的信心!”刘高说。

据悉,中科云图的多旋翼无人机架空输电线路自动化巡检方案是基于 RTK 高精度定位无人机,目前属于第二阶段,正在往第三阶段迈步。其利用输电线路激光点云数据,针对架空输电线路精细巡视、通道巡视等作业特点,制定了一套涵盖数据获取、数据处理、数据分析到成果应用的无人机应用方案。简单来说,这套方案包括了如传感器等硬件以及 AI 分析软件、无人机自动驾驶动端等软件。

国家电网与南方电网共同承担全国的电网运营,它们分别在2009年及2011年开始积极探索新的生产工具,以此来提高作业效率,改变传统人工巡检中线路人员捉襟见肘的现状。

据统计,截至今年9月底,广东电网公司已累计完成6120公里的配网线路点云数据采集。江门台山供电局及韶关新丰、乳源供电局作为配网无人机巡检方案的试点单位,已完成全部数据采集,率先实现自动飞行。今年第四季度,广东电网公司将协助海南电网公司琼海供电局4条10千伏配网线路、13条主网线路建设自动驾驶示范工程,保障博鳌保供电线路安全。2020年,该自动飞行方案将在惠州龙门、湛江雷州、汕尾陆丰、潮州潮安、河源紫金等9个地区供电局大范围推广。

用户在终端可以控制无人机做 14 种任务。整个工作流程是:无人机自动采集好数据,将数据传到系统,AI 再对数据进行分析,最后给人一个可视化的报告。

在行业应用面前,大疆固有的技术积累最快地迎合了市场需求。

目前,针对配网无人机自动巡检,广东电网公司已着手建立了点云“云计算”平台、三维航线平台、机巡大数据存储平台、图像AI识别平台、机巡缺陷闭环管理系统,并建立了完善的数字化作业流程。

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这无疑得益于大疆勇敢跳出舒适区,主动探索更为严苛的工业级产品的决心。此前,大疆曾经在内部发问,面对日益增长的电力巡检行业需求,一体化到手即飞一定是大势所趋,但工业应用领域多样化的需求甚至是定制化如何满足?

“未来我们将结合新技术发展趋势,将人工智能与无人机深度融合,实现巡视自动化、线路航线规划自动化、缺陷分析自动化等功能,最终实现线路运行管控智能化。”刘高说。

无人机何以谈自动驾驶?

2015 年中,大疆经纬 M100 飞行平台正式发布。没有精灵系列流畅的白色外壳,取而代之的是便于开发者拆装调试的大量外露接口和为扩展设备提供安装空间的碳纤维机架。同时为 M100量身打造的嵌入式机载电脑 Manifold 妙算和视觉传感导航系统 Guidance,三者共同组合成了大疆第一套飞行平台。

无人机何以谈自动驾驶?“和地面上的自动驾驶汽车面对的复杂环境不同,无人机在空中的环境没有太多变化。自动驾驶是实时建立三维模型,实时做航线规划。但行业无人机是相反的。”潘屹峰认为,无人机自动驾驶是指的是:首先系统根据事先扫描好的周边环境激光点云,建立三维模型,然后自动化规划航线,其中无人机的拍摄点也自动规划在里面,再向无人机发出任务,无人机去执行。

同年9月,大疆“悟”Inspire 1pro发布,搭载一体化航拍相机禅思 X5,将专业级相机的影像性能和一体化无人机的便携易用首次结合,提高了电网巡检效率和质量。Inspire1 搭载XT红外相机,能够帮助巡检人员在10分钟内完成过去约40分钟的人工登塔测温检测工作,工作效率提升了4倍。

无人机自动驾驶可以避免人为驾驶带来的误差。“人为驾驶拍出的照片质量参差不齐,容易出现漏拍多拍,所以后面用 AI 做分析时,就会因数据质量不够而导致识别率不够。”潘屹峰介绍道。自动驾驶根据已有的激光三维建模,可以很准确的找准拍照的点和角度,巡检效率提高了 2 倍。“比如说这是一个塔,无人机拍它的哪些点都是在规则内的。”潘屹峰打开电脑,向记者演示了其作业情况。

2016 年 11 月,大疆经纬 M600 Pro 发布,载重高达6.0kg,并且支持第三方软硬件扩展,解决了铁塔建设过程中放线的工作流问题,为高空辅助检修检测的领域提供了稳定的飞行平台。2017年7月,堪称中国电力建设史上迄今最复杂、最具挑战的高原输变电工程——藏中电力联网工程,便是国家电网使用大疆无人机M600 Pro实现了“牵引绳飞跃怒江天险”壮举,央视还为此进行了特别报道。

除了电力,中科云图的无人机+水务解决方案也有强的能力。其让无人机搭载光谱仪和气味传感器,可以去人无法到达的地方进行水质监测,然后同样是通过 AI 分析将采集的数据转为可视化报告传送到后台系统,能够很好的辅助河长进行河道管理。

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成立 1 年左右,中科云图虽然尚未获得市场融资,不过已经签下超过 2000 万的合同,而且市场份额方面也承包了 95% 的广东电力巡检市场。其通过“对电网等企业卖方案产品,对政府做服务”的商业模式快速在“局势较混乱”的无人机市场建立起自己清晰的市场逻辑。

2017年2月,第一款专门为行业应用而生的工业级无人机经纬M200诞生,一路高歌猛进,该系列成为了重塑行业生产力的常青款。简单说经纬M200并不是一台无人机,而是一套有上百种不同软硬件组合搭配的解决方案系统,可以非常方便地根据需求进行定制,有专业的软件进行工业化作业管理,能够与工业需求的数据打通。

“做行业无人机有三个方面因素:技术、理解(产品的构建能力)、市场能力。然而,技术和市场中间有一座桥,这座桥有两条腿,一是产品,二是市场销售能力。对于潘屹峰来说,做行业应用的成败核心则是“理解”。

今年最新经纬M200 V2更是满足基础设施巡检、安防搜救和测绘等不同行业应用场景需求。其最新加密技术,还能协助各类行业用户控制或授权数据访问权限,避免通过飞行器硬件窃取或泄漏数据,保障了信息的安全。技术的迭代以及深入探究电力巡检行业的需求,DJI大疆行业应用从精灵Phantom系列开始,从“悟”Inspire1系列,再到经纬M200 V2系列,携手电网谱写了中国电力无人机巡线发展史。

“客户要的是他想要的产品,而不是你做出来的产品。”潘屹峰说到。

广东清远局是使用简单的大疆无人机产品的第一家。2013年,清远局率先使用多旋翼无人机大疆精灵Phantom 3开展500kV山花甲乙线巡视工作,当时相关人员就提出建议:“何不利用这款简单好用的无人机来代替那些需要复杂调试和组装的多旋翼无人机呢?”

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2014年,南方电网开始在班组试用多旋翼无人机,以赛促练,开展第一届多旋翼无人机竞赛。2015年,国家电网也开始在全国十个省份加大推广新兴巡检模式试点。

2019上半年南方电网在发布《2018年企业社会责任报告》中披露,“全网应用机器人巡检变电站达145座,无人机巡视31万架次,全网机巡作业里程超40万千米,与此同时,电力安全事件同比下降38%。2018年,广州、深圳及珠三角六城市中心城区实现了客户平均停电时间小于1小时,达到世界一流水平,深圳福田核心区更是达到2.5分钟以内的世界顶尖水平,供电质量比肩纽约曼哈顿。”

今年国家电网也在原有的无人机库中大批量补充大疆无人机用于部署各地市巡检班组,目前已覆盖国网27个网省单位的一线班组,国家电网在无人机深度应用也提出了方向,将完善无人机标准规范、强化设备功能及质量要求、加强巡检人才队伍建设、关键技术攻关、巡检作业全面管控、深化数据应用、加强作业保障。而近期,大疆与国网山东电力公司、江苏电网公司均成立了无人机维保中心,也算得上大疆朝着全球行业应用本地化售后服务前进的一步。

进化中的电力无人机

此前,广东电网的巡检作业已经经历了从人工巡检到无人机手动飞行作业的进化。无人机手动飞行作业有效缓解了电网巡视效率低、巡视质量不统一、无法定量判断设备状态、覆盖细节不够等问题。但是随着社会经济的高速发展,国家对供电可靠性的要求也进一步提高。在无人机大规模应用的背景下,如何进一步优化机巡作业方式成为了新的阶段命题。

广东电网机巡中心给出的答案是:“自动飞行”,让无人机回归机器属性,自动重复飞行。

利用激光点云三维建模技术,广东电网建立起了 6 万多公里输电线路的三维模型,并以此为基础,开发了一套航线规划系统,为无人机自动驾驶铺好了“高速公路”。

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基于 DJI MSDK,广东电网开发出自动飞行软件“智巡通”。用户只需在遥控器上选择对应的模式,导入航线,即可实现“站对站”自动飞行。飞行结束后,系统还将自动对照片分类、重新命名,更新三维空间的台账。

“智巡通”提供正射影像、带状正射、倾斜摄影、线状摄影、全景采集、通道巡视、树障巡视、精细巡视、点云采集、环绕飞行、雷达扫描等多达 12 种作业模式,满足不同作业的巡视需求。

现在,广东电网已有 5000 多架大疆精灵 Phantom 4 系列无人机基于这套方案实现了自动飞行作业。其中,精灵 Phantom 4 RTK 和 SDK 遥控器组合的高精度自动巡视方案,可实现厘米级精准定位,帮助电网人员精准定位缺陷或故障点。

与手动飞行工作流相比,自动飞行提供了一种更为规范、高质量的巡视方法,同时明显提升了作业效率,为运营人员有效减负。

以佛山市高明区 110 kv三兴线为例,该线路长约 6.5 km,共有 19 个基塔,由于位于城乡结合区域,周围地理环境较为复杂。飞手人工操作飞行,平均一个架次可巡 3 个基塔,全部巡视完毕需要 6~7 个架次,耗时在 3 小时以上。而采用自动飞行作业,一个架次可以巡完 10 个基塔,两个架次即可完成全部作业,总作业时间仅需 1 小时,整体效率提升了 3 倍。

进击的“飞手”

云端巡线工人令人胆战心惊的高山爬塔等危险画面已逐渐减少,“给电力巡线工作插上翅膀”的无人机成为电网人不可或缺的伙伴。

在这背后,是一双双在背后操控的手让这一切实现。

据DJI 大疆统计,目前电力飞手等从业人员数量超过 1000 人,电力行业新增的无人机相关技术专利超过1100件。今年1月初,人力资源和社会保障部初步确定了无人机驾驶、人工智能工程技术人员等15个拟发布新职业。“飞手”这一项职业终于被官宣了。无人机不仅为电网从业人员分忧减压,更因其大大迭代从业人员的知识结构及工作技能,从而顺应了时代步伐和事业发展需要。

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截至今年 6 月,广东电网已经拥有持证飞手 1213 名,其中超过 300 名接受了专业的无人机自动飞行培训,现在每周有约 1000 架次的无人机作业采用了自动飞行方案。2019 年,广东电网计划完成 1 万公里线路精细化巡视覆盖,以及通道自动化巡视 2 万公里覆盖,自动化巡视占比 50% 以上。

不仅如此,巡检无人机的作用不仅仅是替代人力这么简单纯粹。规模化、智能化及可视化的机巡作业早就为行业积累海量价值数据,同时也为未来风险的防范及预测提供了参考依据。

技术的突破使得大疆开始研究如何将AI技术与自动驾驶技术应用在行业领域。试想一下依托雷达高精度定位和大数据积累形成的无人机自动驾驶技术体系建立,未来的电力巡检将实现无人机“一键起飞”的场景:机组人员可以在事先制作的高精度线行三维地图上规划好航线,应用厘米级实时定位技术,自动飞到指定位置,通过AI自动检测设备并发送回诊断结果数据,后台控制室即时掌握整个设备的运维情况。如此,无人机就能够像一个“空中机器人”一样开始运作。

按照航线起飞巡航,期间无需再人工操作,再结合人工智能图像识别的技术支撑,可以预见的是,无人机将更加智能化地代替一线电力工作人员的任务,尽可能让他们远离高危作业环境。而被释放双手和精力的电力工作人员,可以去做更多专业的事。

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