中国民用无人机电力智能检测解决方案
一、市场规模和现状
近年来，使用无人机检查输配电线路已成为电力行业的普遍现象。在“十三五”期间，国家电网设备规模发展迅速。 2018年，全国110条（66）kV及以上架空输电线路的总长度）为121.40,000公里，其中包括由国家电网运营的99.2 10,000公里和22.20,000公里由南方电网运营，并且每年继续以5％的速度增长。
传输线分布在室外的广阔区域，大多数线路设备在野外环境中暴露于作业。气象条件复杂，现场环境多变。电线，防雷电线，绝缘子和配件的长期使用后，由于各种作用力的长期作用，可能会发生绞线断裂，腐蚀，过热等情况。传统的人工检查方式效率低下，输电专业人才数量与设备规模的持续增长之间的矛盾日益突出。到2013年，国家电网公司和南方电网公司积极开展“架空输电线路直升机，无人机，人工检查”相关工作，大力推广无人机检查应用，建立无人机检查管理和技术支持体系，提高效率。传输线检查的质量得到了显着改善。
无人机在巡检工作中的主要优势是：
1、强大的环境适应性。许多检查环境很复杂，位于死区，无人区等地方。无人机可以通过远程控制或自主路线规划来弥补维护人员缺乏良好的交通条件。
2、精细的操作。该无人机可以配备可见光成像设备，红外热成像仪和激光雷达设备，以准确收集传输线通道空间的三维信息和塔架各部分的信息数据，并进行详细检查和分析生产线的运行状况，有效地减少了体力劳动强度，提高了工作效率。
3、高效率。以塔杆检查为例。检查员通常一天可以检查6到10根电线杆和塔楼，而无人机则可以在一小时内完成一天的手动检查。广东电网使用无人机进行检查的机器检查中心所占比例逐年增加。它已率先实现了对输配电（即输电，变电站和配电）机器检查线的全面覆盖。年运行量超过13万公里。机器检查占全球操作次数的85％，整体效率提高了6倍2.。
二、常见的无人机类型和产品代表
到目前为止，无人机已经成为工业应用的基本工具。电动无人机携带不同的任务设备来执行相应的任务。根据布局形式，常用的电动无人机主要使用多旋翼，固定翼，垂直起降固定翼，无人直升机等型号。
如果将无人机用于检查操作是“站在巨人的肩膀上”，那么飞机平台就是巨人，而布局决定了巨人的高度。不同的布局形式决定了飞行平台每个模块的性能参数，从而决定了其在不同应用场景下的适用性。
三、无人机动力智能检查解决方案
基于无人机的三维检查系统包括无人机在高精度数据采集，线路检查，数据处理和应用中的应用。
数据采集系统
2019年，国家电网提出了“普适电力物联网”的概念，涉及信息和数据的深度集成与应用，物联网技术的全面推广，综合建设。电力行业的内部和外部生态学。
此外，南方电网在电网运行计划中加强了无人机自动驾驶技术的项目研究，并于2018年开始收集数据。目前智能检具，已完成了高精度绝对坐标的激光全省6万公里输电线路。雷达点云数据收集。
无人飞行器在收集基本数据方面具有许多优势。它们具有灵活的起降，低空飞行智能检具，低成本和易于维护的特点。他们可以获得高空间分辨率，高光谱分辨率和高时间分辨率。多光谱成像。
随着无人飞行器技术的不断发展，机载激光雷达已逐渐进入无人飞行器产业，特别是合成孔径雷达（SAR）技术的发展，该技术可使人类具有“透视”的能力。 SAR利用合成孔径原理实现高分辨率的微波成像，具有全天候，全天候，高分辨率和宽范围等特点。从理论上讲，SAR可以轻松实现100公里距离目标的厘米级分辨率。这种出色的成像功能对于长距离目标的高分辨率监视应用特别有吸引力。
广东电网机械巡逻中心于2018年推出了激光雷达高精度无像控制航测解决方案。通过将激光雷达安装在垂直起飞和降落的固定翼无人机上进行线数据收集，它可以有效地解决大范围的复杂性地形图。
CW-30LiDAR获得的三维激光点云数据
LiDAR设备与无人机和集成控制高度集成。该设备集成了多个组件，例如激光扫描仪，GNSS高精度定位系统，惯性导航系统，高速数据采集系统，时间同步系统和全画幅相机。机器紧凑且高度集成；采用全频RTK + IMU融合技术和激光雷达测量技术，测量精度高。地面站软件可以实时显示和控制无人机和激光雷达设备。
检查系统
当前，无人机在电力工业中的应用主要用于线路检查。由于我国地域辽阔，地形复杂多样，山区多，输电设备分布广泛，环境复杂，因此，故障的原因包括雷击，鸟类破坏，台风等自然因素，以及大型建筑。起重机和泵车之类的机械。树木撞击电线等外力因素，设备绝缘老化，硬件腐蚀和断裂等材料质量因素。
UAV智能检查系统根据任务类型配备了不同的任务吊舱系统，包括可见光成像设备，红外热成像仪，紫外成像仪，高分辨率航拍数码相机，激光雷达等。
数据处理和应用系统
利用电网进行数据采集，存储，处理和应用，广东电网建立了6.8万公里的数字通道，累积了23万张组件库照片和50,000张缺陷库照片，绝缘子照片9种类型的识别率零件和13种典型缺陷超过90％。
截至2019年10月，国家电网台州输电局已完成对所有铁塔的无人机精细检查，完成了220 kV线路铁塔的自主检查航迹标记和300多个三维激光雷达基地塔用复合翼无人机在1000公里以上的输电通道上进行扫描和巡逻。已发现10,000多个缺陷，其中包括967个严重缺陷和179个严重缺陷。
随着AI智能缺陷识别技术和物联网技术的深入发展，国家电网和南方电网都对数据采集，路线规划和准确性验证提出了更高的要求。
台州国家电网供电局通过整合创新，构建了智能化输电管理控制平台，重点关注三维设备模型，多源数据标准化，智能算法实用性和多样化的应用场景，提供了智能传输检查解决方案的“一站式”。
南航还启动了两大核心系统，即3D航路系统+ Smart Patrol UAV控制APP，可根据用户需求定制N种航路，并提供高精度，完整的点云数据进行飞行安全检查，让飞行的每一步都得到预先控制。广东电网开发的无人机自动驾驶系统通过云服务器准确规划了无人机的巡逻轨迹，并将其发送到野战无人机。无人机配备可见光和红外摄像机等传感器，可实现对输电设备的高精度自动检查。并实现实时缺陷分析。预计到2025年，广东电网的所有无人机将从人工遥控操作转变为自动驾驶。
