2024年南方电网基于多无人机全自主协同巡检系统演示报告

工作背景 2020年7月，孟董事长在年中工作座谈会首次提出全力推进数字化转型和数字电网建设。为落实公司决策部署，公司印发了《南方电网公司数字化转型生产域行动计划（2020年版）》，推进输变配数字化转型数字输电建设方面，公司印发了《南方电网公司数字输电建设实施工作计划（2020版）》，提出智能巡视智能操作（检修）、智能安全、信息建模等业务发展应用。 工作背景 发展历程：公司自2013年开始推进机巡（机器代人），2019年实现机巡为主、人巡为辅。2020年开始自主研发形成机巡系统并建成输电缺陷样本库，逐步实现“无人机和在线监测为主、人巡补充”的巡检策略，持续引领机巢无人机与视频终端协同巡检的智能技术应用。 2023年，完成输电域生产运行支持系统网级核心功能建设，研发机巡云巢模块机巢无人机远程巡视具备规模化应用条件：机巡占比达到77%。 2018年，试点开展无人机自主巡检应用2019年，输电线路机巡业务占比分别达到53%，机巡业务占比首次超过人巡。 2021年，输电领域形成南网统一机巡系统并全网推广在输电机巡系统基 2020年，输电领域率先开展机巡系统建设，形成6个机巡模块。2020年，收集全网机巡缺陷照片，建成输电缺陷样本库。 制定《“十三五”输电线路“机巡+人巡”协同巡检推进方案》，推进直升机、无人机应用。 数字化通道是数字输电建设的基础，目前南方电网公司已完成35.6万公里（线路规模36.2万公里）35kV及以上架空线路数字化通道建设，除禁飞区外全覆盖。利用数字化通道，可以快速开展： （一）无人机自主巡检航线规划（三）交叉跨越距离量测 (二）树障隐患分析四）重要交跨、密集通道管控 多无人机全自主协同巡检 公司输配电部组织对全网30万公里主网线路进行批量山火隐患评估，共发现隐患49万余处，其中极高风险20.11万处、高风险12.96万处、中风险16.31万处。 多无人机全自主协同巡检 公司已建成统一机巡系统并全网推广应用，形成7个成熟应用模块：机巡智航（三维航线规划）、机巡通APP（智巡通APP）、机巡智测（树障隐患分析）、机巡智图（图像智能识别）、机巡建模（倾斜摄影建模）机巡云盘、机巡巢（机巢控制系统）。按照数字生产统一技术架构，打通各系统平台接口，实现全连路数据流转。网级建设智能看板开展全网作业数据管控。 多无人机全自主协同巡检 输电统一机巡工具2021年已全网推广，平台基于数据采集、航线规划、巡检作业、数据处理的机巡作业流程，实现对机巡业务全过程闭环管理，已完成59万干米航线规划（精细化巡视和通道巡视航线各29.5万干米）2.5PB。 多无人机全自主协同巡检 ①机巡智航（航线规划模块）是自动驾驶航线规划工具，基于厘米级三维空间坐标绘制飞行航线、航点等。②机巡通（自动驾驶模块）利用机巡智航规划的航线，基于南网北斗实时差分位置解算，并发量支持超10000架无人机同时巡检作业。③机巡智测（树障分析模块）通过智能运维一体机实现云-边协同数据处理，可快速自动计算导线与植被之间的距离，自动生成树障隐患分析报告。 机巡智图建立了超270万张（国内行业最大）的缺陷样本库，应用人工智能识别算法自动识别缺陷、自动生成检报告。③机巡建模利用倾斜景影像照片，根据空三算法计算不同图片中相同像素点的空间三维标自动生成点云，已处理超4500万张照片，日均处理效率最高达60万张。③机巡云盘基于4321+数据底座，采用南网统一数据标准要求，实现机巡数据的快速上传、快速读取、分类管理。 机巡云巢基于一屏多控、物联接入技术，支持远程起降无人机和自动驾驶作业，实现任务远程派工、航线一键下发、视频实时回传、图像智能识别、数据自动归档等功能，达到巡视无人化目标。 边侧机巢物联接入 定义标准化机巢物模型，获取机巢、无人机的实时状态，对接机巢的上送消息和任务指令下发服务。在边端部署机巢网关（或利用变电站网关），标准化接入机巢终端设备，容多厂家机巢SDK协议，支撑机巢的状态监视航线适配等各项功能，数据安全加密回传，保障巡检数据安全。 端侧机巢选型部署 建立机巢设备选型标准，按照“充电机巢为主，换电机巢、移动机巢补充”策略，维持保安模式正常运作，逐步将简易机巢升级为自动化充电机巢。开展机巢性能测试，依托南网统一机巡系统、机巢网关等实地检测机巢功能性能，检验机巢巡检作业的可靠性、稳定性、连续性，一体化验证机巢无人机的软硬件配合能力。 固定机巢为主：在变电站、供电所等便于接电、接网的位置安装部署，自行补充电量，开展自动化检作业。 换电机巢补充：缩短巡检间隔时间，明显提升巡检效率，但成本造价较高，适合高频次巡检区段。 13.轻量化机巢上塔：针对山区野外不便于市电接入的场景，部署在输电杆塔、配电台架等位置，实现偏远地区的无人机自动巡检。 简易机巢持续应用：建设成本较低，自动化水平较低，应持续支撑应用。 蛙跳式机巢巡检试点：在长距离、线路通道等场景试点应用蛙跳式机巢巡检，检验试点应用效果。 ODmlmCipResearehmsmimesoeoeARTlmkes 形成标准模式 试点变电站机巢、输配电机巢、移动机巢等技术试点应用研究，形成平原、丘陵、山区等区域巡检解决方案。采用中继站/混合组网技术，在杆塔等区段增设信号中继，尝试解决山区网络覆盖薄弱问题，扩大机巢巡检的覆盖范围。采用车载机巢、胶囊机巢等移动巡检手段，实现灵活巡检区段覆盖。在长距离线路探索采用部署驻塔机巢方式替代人工现场巡检，同时开发“一机多巢”模式，巡检延伸无人机的巡检范围，实现远距离机巢巡检。 机巡云巢升级部署 网关将多品类机巢终端接入省级物联网平台、统一机巡系统，开展统一巡检计划任务下发、巡检数据自动流转及业务闭环能力建设，支持生产运行支持系统远程调用。依托南网智瞰、物联网、人工智能、北斗高精度定位等平台能力，结合固定机巢、移动机巢等各品类机巢终端设备，构建多维联合巡检体系，形成网格化无人机智能巡检应用。 无人机自主巡检 自主巡检亮点：建成了国内首套无人机自主巡检系统，从数据采集、航线规划、自主巡检及智能识别，实现全业务少人化干预：打通机巡系统与相关业务平台接口，包括电网管理平台、人工智能平台、南网智瞰、物联网平台及北斗平台等，实现全链条业务闭环管控：网省两级机巡系统按照云-边协同方式部署，网级智能看板可实时统计各省公司机巡数据与成果，实现网级统一管控 自主巡检应用成效：一是实现提质增效 人均维护线路长度由2019年的33.1千米增加至2023年的42.8于米，年均增长7.3%； 自主巡检应用成效：二是实现四个转变 由传统人巡为主向机巡为主转变，由直升机巡检为主向无人机巡检为主转变，由数据人工分析向缺陷智能识别转变，由人工操作多旋翼无人机向自主巡检转变。 人巡01(2013年以前） 机巡02 (2013-2017) 直升机、无人机共同发展，无人机具有携带方便、操作简单、反应迅速、载荷丰富等特点，不受山区地形等影响，人工操控无人机巡检，巡检效率和巡检质量双提升，基本实现“机巡为主、人巡为辅”。 南方电网输电线路30万km，分布南网五省区100万km²，大山大岭、河谷线路占比高达70%以上，现场工作时常发生“作业10分钟、找路2小时”的情况。 人工巡线，爬山登塔，工作量大，危险性高 机器替代人眼，巡视效率提升2~3倍以上 无人机自主巡检 大力推进无人机自主巡检和在线监测应用，基于“云边协同”的A识别算法自动生成缺陷照片和巡检报告，极大提高了巡检效率，实现“人工智能识别为主、人工复核为辅”。 请批评指正！