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创新领航 保卫电网安全——记福建电力科技工作者国网漳州供电公司无人机作业班
来稿:福建省电力企业协会      发布时间:2020-06-03

国网漳州供电公司无人机作业班正式成立于2016年11月7日,主要负责输电线路智能巡检、异物清除、应急抗灾、科技研发等工作。他们积极探索前沿科技,将无人机技术同高压输电线路巡视、导线异物清除、金具红外探伤、故障勘查取证等输电专业业务进行融合,取得专业领域的较大突破。

目前,作业班5名成员均取得中国民航总局的AOPA无人机机长证,其中1人获教员证;承担省级科技项目10余项,获国家授权专利12项,在申专利5项;获福建省百万职工“五小”创新大赛一等奖1项、二等奖2项等荣誉;发表论文7篇,多项研发成果投入生产工作,为推动电网输配电线路工作及科技创新起到积极作用。今年4月,班组荣获“福建青年五四奖章集体”荣誉称号。

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国网漳州供电公司输电无人机班班组集体照(林永翔  摄)

电网输电线路安全稳定运行是千家万户用电的保障,是企业工厂开工运营的基础,是城市发展市政建设的后盾。

国网漳州供电公司无人机作业班始终坚持融入中心、服务企业科学发展;坚持技术创新、服务民生事业进步;坚持以人为本、服务团队成长成才;在各种急、难、险、重、新的关键时刻勇挑重担,冲锋在前,充分发挥了生力军和先锋队作用。

无人机作业班自成立以来,始终以“把握工作痛点,持续技术创新,打造一流团队”作为目标,以深入输电线路无人机技术为主线,逐步拓展输电线路无人机作业应用项目,重点针对运检专业复杂的、棘手的、亟待解决的作业进行研究。创新成果主要围绕输电设备本体的精细化巡检和线路通道高效反应、输电线路故障巡视、输电线路验收、输电线路勘查取证等方向进行,充分将无人机技术同高压输电线路巡视、导线异物清除、金具红外探伤、故障勘查取证等输电专业业务进行融合,取得了专业领域的较大突破。

其中,无人机作业班自主研发改进的喷火清障无人机在2017年五一节亮相央视综合频道《新闻联播》,获得各界广泛关注。

艰苦奋斗,雏鹰勇猛不畏惧

无人机作业班现有主要成员5人,平均年龄不足30岁。

尽管都是年轻人,班组成员却并不畏惧困苦,常年刻苦练习多环境状态下无人机操控技术,累积大量飞行经验,磨练技能水平。他们携带无人机进入多处山林地区,进行现场测试及数据收集,探究无人机于野外山区输电线路作业的可行性。通过对现有问题的发掘和思考,结合自身掌握的无人机相关技术,自主创新,锐意进取,发挥年轻人的冲劲,在多领域多层次进行实验和探索。

此外,无人机作业班积极还将科技创新转化为最新生产力,多次利用团队研发成果服务电网输配电工作。

近年来,该班组成功将巡视用无人机的操控半径由3千米提升至5千米,飞机续航时间由25分钟提升至45分钟,图像传输由原来的300毫秒延时提升至“零延时”,云台变焦技术由3.3倍提升至30倍,拍摄精度1200万像素提升至2000万像素。

原本需要飞机距离拍摄点5米范围才可以实现销钉级拍摄,现在在30米外即可实现,极大提升了无人机巡检的应用范围及产品精度;带电清障用喷火无人机也依照过去使用中发现的短板做了机械提升,原本的一体式油箱改为分体式,导油管由整管改为折叠式,携带更加便捷,使用频率更高,有效提升作业效率,为输电线路清障工作开创了新的历史。

班组自主研发的设备除日常工作外,还多次参与省、市台风灾后救援工作,精确定位故障点,高效清除障碍物,显著加快电网重建进程,为减缓灾害影响做出不可磨灭的贡献。

2020年抗疫期间,班组将科技融入巡检,利用无人机搭载喊话器,在确保稳定用电的同时进行防控宣传劝导,发挥积极的作用。

开拓进取,鹰击长空丰羽翼

随着电网架空输电线路运维规模的增长以及对提高运维效果、降低运维成本的要求不断增加,架空输电线路巡检将由传统人工巡检逐步发展为“机巡+人巡”的协同模式,应用无人机巡检架空输电线路已成为一种新型巡检手段。

“传统的输电线路三维数据采集,是采用有人直升机搭载激光雷达进行数据采集,成本高,采集后的数据往往只是用来量测线路通道林木距离,数据利用率极低。”班长林火煅说。

于是,在权衡成本和效率后,班组决定采用低成本的可见光三维建模方式,进行线路空间数据采集。经过数据分析将输电线路及其通道数据信息化,并且可以对生成的信息进行二次甚至多次数据分析,直至生成有效的运维决策依据。

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无人机作业班班长林火煅在外场测试飞机(张志林  摄)

“我们通过多旋翼无人机搭载常规的可见光设备对杆塔、周边环境进行自主飞行扫描,将输配电铁塔、导地线、线路通道及其周边环境的影像数据通过空间三维解算形成三维点云数据。”

完整、精准的输电线路三维点云数据,给了班组作业人员全新的创新空间和平台。他们可以在点云模型中进行三维空间量测,包括距离、面积、体积等,也可以将点云数据进行二次处理,自动分析线树距离工况,并生成检测报告。

除此之外,他们还在三维数据中获取了一个实现智能自主飞行的方法。在无人机班组电脑屏幕显示的软件上,可以直观地看到输电线路三维空间点云,包括输配电铁塔、导地线、线路通道及其周边环境。

女机长薛骅淳一边操作一边解说道:“除了测量空间距离外,我们可以根据杆塔立体模型,模拟飞行航线。确定航线可行后,我们会将航线数据导入无人机遥控器地面端,在地面端手持终端的飞行轨迹文件会自动上传到飞机侧,无人机就有飞行路径。通过地面端点击自动飞行,无人机就会自动设置云台数据、飞行方向、相机参数等,实现自主飞行及拍摄。”

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三维建模效果图(处理分析:孙嫱)

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图片识别系统(孙嫱  摄)

此外,根据实际需求,他们还研发“图像智能识别技术”和“图像批量编辑技术”运用于输电线路巡视图像后期编辑及审查。

传统的图像处理方法主要由人工进行,据测算,目前每名员工每编辑一张照片平均用时25秒,每审查一百张照片平均用时1小时。国网漳州供电公司共管辖72条220千伏线路,75条110千伏线路及6277基杆塔,每年需要分析至少约15万张线路照片,因此,全年就图像处理工作所需总编辑用时1040小时,总审查用时1500小时。

相较于传统人工排查法,使用智能图像识别系统和智能图像管理系统,每年可分别节约图像审查和编辑所需人工用时约1400小时、830小时。按照1名员工每天工作7小时,每个工作日工资300元计,则每年可节约人工成本近10万元。这两项成果的应用成为了该公司提质增效的有利推力。

永不止步,风行千里志远方

踏实的付出带来丰硕的成果。目前,国网漳州供电公司无人机作业班5名成员均取得中国民航总局的AOPA无人机机长证,其中1人获教员证。团队获2017年国网福建省电力有限公司高压线路带电检修工(多旋翼无人机作业)职业技能竞赛团体第一名,三名队员分获个人三、四名;其中两名队员代表福建省电力有限公司参加国网无人机技能竞赛,获团体三等奖的佳绩。 

2019 年,班组共巡视输电线路杆塔为 6386 基,固定翼飞行公里数为373 公里,巡检覆盖率达82%,发现各类隐患、缺陷1572处。带电清障28次,放线辅助5次,有效节约输电线路人力巡视作业约2700小时,减少带电清障作业约89小时,创造效益逾千万。

此外,在科技创新方面,该班组承担省级科技项目10余项,先后开展了无人机在电力巡检中的研制与应用、带电作业工器具的研发、新型材料的应用、智能巡检、智能分析处理系统等多个方向的研究,包括了高压输电线路无人机的研制、单兵视频系统的研制、非金属卡具的研制、喷火清障的研制、灾后无人机快速应急抢修、智能巡检系统等20多个项目;获得国家授权专利12项,在申专利5项;获得福建省百万职工“五小”创新大赛一等奖1项、二等奖2项,福建省电力有限公司群众性创新一等奖2项、二等奖1项、三等奖5项;发表论文7篇,多项研发成果投入生产工作,为推动电网输配电线路工作及科技创新起到积极作用。