输电线路无人机全程自主巡检实用化技术及应用
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完成单位:国网湖北省电力有限公司超高压公司、广州中科云图智能科技有限公司、北京数字绿土科技股份有限公司
登记编号:CAPE-CXCG-2024-J-1-012
登记年份:2024
发布时间:2024-07-17
成果主要完成人
付子峰、吴嘉琪、胡洪炜、王星超、夏立伟、陈颢元、周春晓、李 明、潘屹峰、李志波
项目概况
伴随自动化飞控和高精定位技术的快速发展与广泛应用,无人机巡检在输电线路运维工作中逐步得到普及。为提高巡检效率和缺陷识别准确性,革新当前的输电线路无人机巡检技术显得尤为必须。无人机全程自主巡检作为一个全新的巡检手段,其面临着三大难题:①当前无人机仍需借助大量点对点的人工操作,巡检覆盖面窄,缺乏沿线全程无人机巡检模式;②巡检数据庞杂,后期人工处理工作量大且效率低,缺乏精确智能的识别手段以及安全传输的保密方法;③缺少机群远程中继通讯手段和飞行续航保障,致使目前无人机巡检无法满足全程巡检要求。针对以上问题,项目组获得了以下几个方面的创新成果。
1.首创了无人机机巢远程“一键精细化巡检”新技术。研发出了新型远程无人机机巢,实现了自主充换电、自动放飞的远程全自动化。提出了基于激光点云的高精度航线自动规划算法,实现了最优精细化飞行航线的一键自动规划,解决了以往海量人工输入和调整的痛点。开发了无人机自主航线规划及远程控制系统,实现了无人机机巢远程操控和自主精细化巡检,构建了全省首个远程无人机自主巡检平台,实现了无人机精细化巡检、缺陷AI智能识别、巡检报告自动生成“全链条服务”的突破;
2.研发了输电线路巡检图像数据自动识别和加密技术。提出了基于卷积神经网络的多尺度目标检测算法,建立了高精度杆塔图像自主识别学习模型,实现了无人机巡检数据识别和分类处理的智能化,工作效率提升了11倍。提出了基于SHA-3哈希算法和Chen超混沌系统DNA编码的数据加密技术,可完全防御来自暴力穷举破解的攻击,极大提高了传输数据的安全性;
3.开发了无人机群中继传输系统和塔上自主充换电技术。发明了基于COFDM技术和MQTT通信协议的多模态信号一体化中继传输系统,实现了“一控多机”和“多机联合”等创新型作业方式,巡检半径扩大50%。构建了“感应取能—智能机械臂自主换电”平台,解决了无人机续航时间短的行业痛点,突破了无人机全程巡检的技术盲区。
2023年,成果经湖北省电机工程学会鉴定:达到国际领先水平。成果成功应用于全省首次无人机机巢“远程一键精细化巡检”,超高压公司内已构建机巢10余个,远程无人机自主巡检平台已在省内多个地市公司推广及常态化应用,推动了行业进步。成果为避免线路跳闸致使线路停电、用户缺电停产、发电厂停机创造了巨大的经济效益,对保障我国能源结构优化、国民经济发展具有重要意义。