偏远地区电力线路无人机自主巡检、风险辨识与智能决策
问题背景 以无人机为核心载体的低空经济蓬勃发展 9,702.5 2023年 5,059.5 问题背景 电网“机器代人”的重要载体 一问题背景 问题背景 偏远地区电力线路巡检关键挑战 高效飞行难 自主作业难 风险辩识难 任务难。稀缺隐患样本少、归集难，销钉级隐患尺寸小、识别难 通信弱。湖北地区山高林密，通信信号衰减严重：部分偏远地区网络覆盖不足、甚至存在无人区 人员少。电力线路设备数量多、运维人员紧缺各地区无人机配置率差异大成本高。点云采集和无人机航线绘制外委成本高、技术门槛高 责任重。超特高压线路长度国网第二密集输电通道长度国网第一，运维保障压力大、责任重 续航短。20-40分钟续航，仅能完成3-5基杆塔巡查：巡检人员需携带20kg+备用电池攀爬 解决方案 电网无人机巡检关键环节 解决方案 空天地一体化无人机自主巡检支撑系统 解决方案 输配电缺陷智能识别算法 重点缺陷、小尺寸目标等识别能力弱 本地目标类型、环境特征存在特异性 基于显式特征集中表达自适应学习的缺陷检测 口依赖模型结构优化，通过模型选型测试、特征提取模块设计等技术提升输电视觉模型的识别能力 口依赖本地高质量样本，通过多轮训练、置信度优化等技术提升模型在湖北输电现场的应用识别能力 解决方案 输配电缺陷智能识别算法 模型选型 本地培育 本地样本库：学习湖北特征，提升模型在本地的性能表现训练集测试集：针对业务场景，正样本均匀覆盖该业务场景下全量特征，负样本参入比例合理模型评价：面向各类场景需求，差异化制定评价指标和方法，根据定量评价结果，针对性指导模型调优方向 不同模型优缺点不同须根据应用场景特点、数据集情况筛选匹配最佳基础模型 解决方案 输配电缺陷智能识别算法 解决方案 输配电无人机巡检航线自动生成 解决方案 多机协同巡检飞行 解决方案 无线地面自组织网络优化 节点部署问题：讨论如何基于已有地面基础设施选择机果、中继两类节点部署位置口构建了地面网络支撑架构，搭建了无人机远距离飞行网络支撑场景口设计了支撑效能评估方法和网络团结构，将问题转化为团搜索问题口提出最大团覆盖率搜索算法来实现对地面网络节点的选择 解决方案 无线地面自组织网络优化 ③巡检信息传输问题：讨论如何基于给定地面拓扑结构，实现无人机远距离飞行过程中的可靠信息传输 提出两类空地链路主动选择策略，分别实现无人机巡检控制信息的传输时延最小化、切换次数最小化 ②拓扑连接问题：讨论如何基于给定节点分布，优化网络拓扑连接方案 面向高带宽数据传输需求，提出链路探测生长算法来优化网络拓扑设计方案，以支持地面节点的定向天线模块设计 链路自适应生长算法口单机巢链路探测过程口单跳链路筛选 解决方案 多模态大模型风险智能研判 识别对象易受到干扰 空间感知能力不足 在多杆塔的复杂场景下，小模型难以辨别主体对象，容易将周边设备及非杆塔物体误检。 小模型对于单目视觉图像的深度与距离信息难以感知导致异物和树障类缺陷误检比大。 03 风险识别难 去重能力不足 小模型缺乏综合理解能力难以对目标具体风险状态和风险变化趋势进行认知。CO 由于缺陷特征复杂多样，小模型缺陷去重技术开发难度大，应用效果不佳。 解决方案 多模态大模型风险智能研判 两张图片均显示有一台吊车在路上。但第二张图中可以看到吊车臂已经展开，这表明吊车可能正在施工作业，该动作会加大输电线路运维风险，因此判定为高风险告警。 《配网无人机工程验收样本多模态标注规程》 “结论”：高风险告警 图中中心区域有一杆塔，杆塔位于一片开阔的户外区域，周围有绿色植被，包括草地和灌木丛。右侧有一片较为密集的灌木或树木，图片是从一个较高的角度、俯视拍摄的，镜头对准了杆塔的头部。杆塔为混凝土材质，杆塔上安装有一层横担杆塔上有多组红色的悬式绝缘子串，导线从杆塔向外延伸，穿过植被区域，后续右侧灌木丛生长可能会对线路产生干扰。 这是一个瓷式绝缘子，只有个伞裙，且伞裙出现了大面积破损，露出了内部结构。绝缘子无遮挡，整体清晰可见。绝缘子位于杆塔横担上，支撑着根裸导线。 解决方案 多模态大模型风险智能研判 解决方案 无人机巡检套件 无人机机巢 中继通信节点 移动巡检边缘 》创新“无人机-机巢”一对多控制模式，可兼容自组织中继网络、移动RTK定位基站等模块拓展集成 研制了集算力、存储、通信于一体的移动巡检边缘，支持无人机飞行决策模型轻量化应用 >研制了低功耗Mesh、高带宽网桥，实现了单跳网络带宽最大200Mbps，最后一跳不低于10Mbps的优越性能 三、实践应用 鄂州数字化配电网无人机巡检示范 无人机巡检基础装备能力 完成1000公里线路巡检航线自动绘制，优化30架无人机、6台固定机巢与2台移动机巢的联合部署方案 无人机巡检信息安全传输 通过边缘物联代理的网络转换能力将结果数据进行高效压缩后通过电力专网进行安全回传。 网格化多任务智能调度 结合多机多巢协同调度策略，完成“固定机巢+移动机巢”灵活部署并联合优化无人机自主巡检轨迹和巡检任务分配。 三、实践应用 配网无人机工程验收 三、实践应用 输电小卫 小卫百科 输电专业运行全过程知识及业务状态"一键查询”，准确率达85%知识库覆盖专业标准、规程超80项运维案例超2000条，数据表超100张 知识图请+混合检索支撑输电专业知识、数据的精准查询 小卫识图 小卫监控 多模态大模型支撑监控告警和智能研判处置 大小模型协同支撑输电线路缺陷及隐患识别 新一代远程智能巡视系统 均压环脱落、玻璃绝缘子自爆等9类重点缺陷识别准确率达92%特种车辆、烟雾等16类通道隐患识别准确率达95%铁路、水域、漂浮物等7类快巡目标识别准确率达%06 自动完成全流程告警-研判-派单-处置-分析全省规模化应用后人工处理告警量减少84.1%一键自动派单给处置人员，准确率100% 依托光明电力大模型强理解、强推理强生成能力打造人工智能业务专家 单张图片识别耗时仅0.6s 光明电力大模型 覆盖二大无人运维场最近50类缺陷隐惠 谢谢电力信息通信新
