一城一北斗|基于“北斗+AI”的天地一體化智能巡檢

申報單位：國網新疆電力有限公司喀什供電公司

聯合申報單位：

主要完成人：張雁楠、郝夢玲、孫海梅、王燕桃、李文飛、朱永寧

一、案例簡介

近年來為減輕輸電線路巡檢工作強度，無人機因其更靈活的視角和高效的作業效率，已成為設備運維 重要輔助工具，然而配網專業應用無人機時，一些問題逐步顯現，導致無人機無法規模化應用：1)飛手 控制方式開展巡檢作業，難以規范化、規模化應用。2)傳統無人機自主巡檢作業時延顯著、時效性差， 導致無人機在傳輸巡檢數據時遇到障礙，難以與地面控制系統實現即時通信。3)無人機巡檢圖像可利用 率低四是導航系統的定位精度不足，使得無人機在導航時存在誤差，難以精確規劃巡檢路線，降低了巡檢 的效率和準確性。必要性：1)提高巡檢效率：無人機巡檢通過5G+北斗提高傳感技術和自主導航能力， 能快速覆蓋大范圍區域，大幅提高工作效率。無人機可以在短時間內獲取大量數據，為后續分析和決策提 供有力支持。2)提升數據準確性：無人機巡檢搭載先進設備，能實時捕捉目標區域詳細信息。通過人工 智能識別設備異常情況，提前發現潛在問題，提升數據的準確性。價值意義：1)推動行業進步：無人機 電力巡檢系統為現代電力行業的安全提供了更好的保障，這種技術也帶動了無人機制造、傳感器技術等相 關行業發展。2)促進技術創新：無人機巡檢技術的不斷發展和完善，推動了相關技術的創新。

二、技術方案

1)“北斗+AI”配網無人機智能巡檢：基于“北斗+AI”的配網無人機智能巡檢創新應用，遵循國網 PMS3.0統一技術架構，通過北斗先進導航技術巡檢系統與無人機之間的數據交互，構建一種適應無人機 配電線路全地域巡檢作業系統，通過高級傳感技術和自主導航能力，能夠快速覆蓋大范圍區域，大幅提高 了工作效率。通過人工智能識別設備的異常情況，提前發現潛在問題，提升數據準確性，降低安全隱患。

2)偏遠地區輸電線路無人機巡檢：由于塔縣特殊的地理條件，輸電線路大多行徑于山區、河谷，多 為無信號覆蓋區域，生存條件惡劣，巡視效率低。在塔縣高原山地地形區域開展基于北斗高精度定位的輸 電無人機自主巡檢，依托星基RTK增強技術和北斗定位實現無人機精準定位導航，結合人工智能技術實現 異常缺陷快速識別告警，保障無人機精準、高效、可靠巡檢。

3)變電站陸空聯合立體化智能巡檢：變電站巡檢無人機以多旋翼無人機為載體，通過其搭載的高精 度雙光(可見光/紅外)高分辨率攝像頭、北斗定位模塊和其它機載傳感監測設備，無人機按照預先設定的 航跡路線開始自主執飛巡視。巡檢過程中，通過配置的多路傳感器，結合人工智能算法，無人機可以自主 完成全向避障、測速測距、姿態修正、穩定控制、目標鎖定、預置位抓拍、紅外測溫、多角度觀察、數據 監測、實時回傳、自動返航、自動充電等一系列功能和任務。由于變電站巡檢環境特殊，為保證變站巡視 效果更全面，更準確，通過無人機和地面的巡檢機器人功能互補，兩套無人智能設備可以充分發揮其自身 優勢，從不同角度對電力設施設備進行精細化的巡檢，從而構筑高效的變電站雙智能巡檢體系。

4)復雜地形光纜自主巡視：在偏遠地區，由于地形復雜和公網覆蓋率低問題，電力通信光纜巡視工 作效率低，且無法掌握巡檢人員位置，無法保障巡視人員人身安全。基于“北斗+AI”的無人機通過搭載 的北斗精準定位模塊、紅外熱成像設備和高分辨率攝像頭，利用無人機強大的機動性和靈活性，配合RTK 技術和人工智能技術，無人機可以自主完成電力通信光纜巡視任務。通過集成圖像識別、數據分析、故障 預警等智能算法，對巡檢設備采集的視頻、可見光照片、紅外成像圖進行實時分析，能直觀、精確、及時 定位光纜隱患部位，極大提高了復雜地形光纜巡視工作效率。

三、新亮點

1)高精度定位與導航：北斗系統提供的高精度定位服務，結合星基RTK增強技術，使得無人機能夠 在無信號覆蓋區域獲取精確的位置信息。無人機可以基于這些精確的位置信息，結合AI人工智能算法， 規劃出最優的巡檢路線，確保巡檢的全面性和準確性。

2)自適應智能巡檢：將復雜的人工智能算法模型輕量化，部署在無人機遙控器上，通過實時分析遙 控器中的視頻數據，結合北斗的精確定位數據，在無人機飛控APP中實現對輸電、配電線路和電力通信光 纜的自主巡檢和航線智能規劃，即讓無人機帶上“大腦”,實現無人機的自主智能化巡檢。

3)自適應智能巡檢-自動避障：結合北斗的高精度定位和AI人工智能算法，無人機可以實現自主飛行 和避障功能。無人機可以實時感知周圍環境的變化，并自主調整飛行姿態和高度，避免與障礙物發生碰撞。

4)目標實時識別與追蹤：基于桿塔信息，導線朝向信息，桿塔高度信息，完成桿塔前后左右、大小 通道6個點位拍照。使用前端圖像識別和人工智能算法技術，對輸電線路上的關鍵設備進行識別，控制無 人機將設備調整至畫面中央，在變換拍照點位的時候，跟蹤關鍵設備調整機身與云臺。

5)AI輔助拍照：通過實時分析識別目標物周圍的環境光，借助AI輔助拍照算法自動調整拍攝參數，解決照片過曝、過暗等問題。

6)數據自動采集：通過AI智能識別算法，結合北斗精準定位數據，無人機可以自動采集桿塔經緯度、 高度等信息。

7)自適應巡檢-航線自動生成：自適應巡檢過程中，無人機可以根據預設的規則和人工智能算法，自 主判斷巡檢區域是否存在異常，并做出相應的決策，通過無人機自主的目標識別與糾偏，調整無人機位置和 云臺參數，并記錄每個航點的參數信息，結合北斗精準定位能力和AI智能規劃能力，實時生成該桿塔的 巡檢航線。

8)圖像快速回傳：巡檢圖像通過非對稱圖像編解碼技術，在前端加密壓縮圖像，確保圖像傳輸效率 和安全；在平臺側高質量解碼恢復圖像，保障識別算法應用效果。

9)缺陷智能識別分析：通過搭載先進的圖像識別和人工智能技術，結合北斗精準定位優勢，無人機 可以對巡檢區域進行缺陷智能自主識別和分析，并將巡檢圖像，智能識別結果快速回傳，自主生成巡檢報 告