自2013年南方電網制定“在全網逐步推廣輸電線路機巡作業”部署以來，無人機電力巡檢快速發展，如今已有10年，無人機巡檢方案也已逐漸成為行業的新趨勢。在電力領域，無人機被廣泛應用于電力輸配電線路、變電站、電力塔架、風電場等領域。搭載了可見光、紅外熱成像、激光雷達、北斗導航、數據傳輸、智能控制、高精度傳感器等功能技術的無人機能夠快速、高效地巡檢電網，大大提高了電力巡檢效率和準確率，同時也減少了人工巡檢中可能出現的疏漏和安全隱患。
無人機電力巡檢雖然具有很多優勢，但在實際應用中仍然存在一些問題與挑戰：
當前存在的問題
續航問題：無人機在進行電力巡檢時，其飛行時間和航程受到電池續航能力的限制。對于需要進行長距離或者長時間巡檢的場景，這個問題尤為突出。
電磁干擾：在電力巡檢中，無人機需要在一個強大的電磁環境中工作。強電設施周圍存在的交變電磁場會對電子設備產生干擾，對無人機的穩定性產生影響。
圖像傳輸：無人機在進行電力巡檢時，需要將拍攝的圖像傳輸到地面站進行實時分析和處理。然而，由于電力設施的復雜性和環境干擾等因素，圖像傳輸可能會出現延遲或丟失等問題，這會影響到電力巡檢的效率和準確性。
數據處理和分析：無人機巡檢生成的數據量巨大，如何對這些數據進行有效處理和分析是一個挑戰。此外，由于巡檢環境的復雜性和多樣性，數據的解讀和分析需要具備專業知識和經驗。
定位精度：電力巡檢需要無人機能夠精確地定位自己的位置。盡管GPS已經廣泛應用于無人機定位，但其定位精度可能難以滿足一些精細巡檢的需求。
避障問題：在電力巡檢中，無人機需要避免碰撞到高壓線等障礙物。然而，由于無人機的感知和避障技術有限，有時會出現誤判或無法及時避障的情況，這會對無人機和電力設施的安全造成威脅。
智能化程度不足：目前無人機電力智能巡檢還處于初級階段，整個產品體系還需要不斷完善。
實用新技術及解決方案
為了解決以上問題，電網公司正在積極研究和應用圖像壓縮技術、更高精度的定位技術、基于單線激光雷達的仿線飛行智能巡檢技術，以及無人機續航問題解決方案等。
無人機機巢
最近，由國家電網成都供電公司輸電運檢中心自主研發的車載電力無人機機巢正式裝備應用，這也是川內首臺車載電力無人機移動機巢。有了它，輸電線路的無人機巡檢從“一人一機”變成“一人多機”，實現多機集群作業，巡檢效率最高提升至現有水平4倍。
圖源：四川日報
對比傳統無人機作業，電力無人機機巢具有三大優勢，一是使用高效集群作業方式，4臺無人機全天候接力式工作；二是采用“北斗動中通”技術，解決山區無信號區域無人機無法作業的技術難題；三是搭載無人機激光雷達快速掃描裝置，提高樹障巡檢智能化、時效性，對比單一AI智能識別樹障隱患準確率由80%提升至95%以上。
無人機“蛙跳式”長距離巡檢
2023年11月12日，在國網福建電科院機巡中心監控室，操作人員通過機巡作業微應用機場網格化模塊監控無人機起飛前的最后確認工作。隨后，一架遠在100千米以外、搭載雙光鏡頭的無人機自機場騰空而起，開始一段長達12千米的單機“蛙跳式”巡檢作業。
圖源：國網福建電力
國網福建電力通過蛙跳式巡檢模式，以接續式充電為手段，打破傳統無人機機場“一飛機一機場”模式，突破單架無人機巡檢半徑。無人機蛙跳，是指實現無人機與機場的解耦，讓無人機作業中可以根據任務要求選擇最靠近自己的機場停靠、補給，實現“一機多場”，支撐無人機載長距離大范圍場景接續飛行作業。
長續航氫動力無人機
2021年12月13日，在國網溫州供電公司蒼南縣，一架由雙創中心和氫航共同開發的氫能多旋翼無人機經過2小時25分的巡檢，順利完成了對500千伏望南線的通道自主巡檢作業。這是全國電力系統內首次應用氫燃料電池的無人機開展巡檢作業，也是氫能裝備首次在電網運檢中的應用。
以氫航無人機“氫霆”為例，其帶載續航時間可以達到2小時25分，氫燃料電池壽命在1500小時以上，約是鋰電池的20倍。同時，經試驗檢測，該款無人機在100米高空墜落到地面時，不會發生燃燒和爆炸，安全性能也大幅提升。
中繼無人機智能巡檢
2023年3月，廣東電網公司首次將中繼無人機應用于配網巡檢作業，成功完成了無信號區配網智能巡檢任務。
圖源：江門供電
過去，無人機在山區等復雜地形環境巡檢時，經常遭遇公共網絡通信信號不佳或樹木遮擋、磁場干擾等造成通信受阻的情況，有可能導致無法起飛、信號丟失等情形，使圖片和數據傳輸中斷，同時影響無人機飛手對周圍飛行環境的準確判斷，增加撞塔、碰線、墜毀等飛行事故發生概率。
中繼無人機的應用，為解決上述難題帶來了新方案。中繼無人機作為作業無人機與地面控制點的通信傳輸媒介，相當于一個信號放大器，能夠有效增強無人機飛行半徑10千米以內的通信信號，減少無人機在偏遠無信號區的飛行時間，破解了無人機在通信信號受干擾情況下的巡檢難題。同時，中繼無人機續航時長達50分鐘，滿足中長距離或復雜地形環境下的作業需求，不但可以建立高精度三維點云模型、進行樹障測距巡視，還可以進一步針對絕緣子等設備部件開展精細化巡檢，降低人工巡檢的工作量和風險系數。
圖像壓縮技術
為解決圖片并發傳輸慢、圖片存儲量大的問題，今年來，國網江蘇信通公司積極擴展圖像壓縮技術應用，深入研討應用圖像壓縮的系統技術架構，并協同專業部門測試多種圖片壓縮比例下對于圖片目視效果、識別精度的影響。
信通公司圓滿完成輸電無人機系統圖像壓縮功能部署，并協調地市單位以線上視頻會議的方式同步開展現場驗證工作，圖像壓縮技術改造后，無人機圖像由原來的12MB大小壓縮至1MB，每張上傳時間由原先的25秒降低至2秒以內，每次巡視作業回傳圖片所需時長不到5分鐘，通過真實場景檢驗了圖像壓縮傳輸的實際應用成效，切實改善了工作效率。
北斗星基增強技術
2023年8月30日，國網克州供電公司在10千伏托巴線完成全疆首例基于北斗星基增強技術的無人機自主巡檢應用。
圖源：兵團廣播電視臺
國網克州供電公司約有4363公里配網線路，其中近百公里無通信網絡覆蓋，無法為無人機提供高精度定位信號，只能手動操作無人機進行巡檢作業，執行效率低，而且還會因為操作失誤導致線路跳閘等事故發生。
國網克州引進了基于北斗星基增強技術，通過便攜式定位移動基站，組建星基RTK服務網絡，為無人機在無公網環境下提供定位信號，實現無人機定點自主巡檢。之前，一個熟練飛手通過手動操作無人機巡檢1基配網桿塔至少需要3分鐘，現在僅需20多秒就能完成，大大提升了現場巡檢效率。
基于單線激光雷達的仿線飛行智能巡檢技術
近日，國網山東電力公司聯合中國科學院自動化研究所在無人機巡檢領域取得了重大突破。在雙方的共同努力下，成功研發基于單線激光雷達的仿線飛行智能巡檢技術，實現了對1000千伏泉樂ⅠⅡ線23–24號塔跨黃河輸電導線的精細化巡檢，展現出高效與穩定的性能。
圖源：央廣網
該技術通過自研的激光雷達設備，結合雙目視覺識別技術，部署深度卷積神經網絡的算法，可實現基于仿線飛行的輸電線路巡檢、間隔棒巡檢、樹線矛盾巡檢、導線異物檢測、垂弧/相線距離測量，支持對輸電線路導線的精細化巡檢。“無人機仿線飛行最大的困難就是能否找準位置、拍清照片和準確識別缺陷。”中國科學院自動化研究所研究人員介紹道：“單純依靠視覺對導線進行穩定跟蹤難度較大，且無法實現距離測量，所以我們在雙目識別的基礎上增加了低成本的單線激光雷達，在巡檢飛行時實時測量距離，跟蹤導線，并通過PID算法控制無人機仿線飛行。”
電力AI技術
無人機結合AI輔助拍攝技術，可以實時對目標位置進行識別，動態調整云臺角度，得到準確目標位置的照片。結合地理位置信息、時間信息、天氣信息，實時仿真光照環境，可解決現場巡檢逆光、過爆、虛焦、目標不居中、小目標分辨率低等問題，提升拍攝質量。
結合AI邊緣計算，可實現缺陷的實時檢測、自動標注回傳，減少無效數據的回傳，更專注于缺陷本身，也可減輕平臺端的回傳與存儲壓力。
結合圖像識別，可實現對大范圍、復雜設施的自動化巡檢，快速精確識別定位危險點，智能評估隱患點的危險等級，實現智能預警，幫助巡檢人員及時發現和消除安全隱患，提高作業效率。
2023年2月，南網數研院人工智能與智能軟件團隊發布了電網架空線路圖像分析產品——智像V2.0，采用了近期大火的A-I生成式技術，率先實現了該技術在國內電力巡檢領域的實用化落地，支撐數字電網智能巡檢實現從“量”到“質”的飛躍，有效保障輸電線路安全運行。
圖源：南網數字集團
相比1.0版本，智像V2.0增加了缺陷隱患類型至107類，提升了缺陷發現率至91%，降低了識別誤報率至8%，擴展了適用地域至南網五省區，大幅提升了實用化水平。
大載重無人機帶電無損探傷掃描
以往我們探測線路是否有問題總是要攀上高處對其進行近距離觀察，不僅耗費時間長，也有一定的安全風險。
而應用大載重無人機搭載射線檢測裝置作業，可實現對耐張線夾等關鍵連接金屬進行帶電無損探傷掃描，查找金屬內部是否存在缺陷。
圖源：皖電動態
射線能夠穿透可見光無法穿透的物質，由發射器成像板組成的無損探傷設備，在不拆解不損傷輸電設備的前提下，遠程反映其內部裂紋、氣孔等細微缺陷，整個檢測過程僅耗時約30分鐘，不僅提高了檢測效率，也保障了人員作業安全。
無人機激光異物清除
目前，運用大載重無人機開展電力作業已經形成了一系列成熟的應用場景，隨著無人機軟硬件技術的
不斷迭代和完善，大載重無人機在多重領域都扮演著重要角色。
由國網安徽電力研發的無人機激光異物清除器，適用于超遠距異物的抵近清除，可自動識別切割路徑，自動跟蹤切割異物。大功率激光束保障密集通道內的各類異物完美清除。
圖：無人機激光正在消除線路上的風箏線；圖源：皖電動態
自應用以來，無人機激光異物清除器共消除導線異物53處，樹頭削枝42處，其所到之處，無不讓“異物”們“聞風喪膽”。這把“激光劍”不受地形限制，使用也更加輕便、快速。
隨著技術的不斷進步和應用場景的不斷拓展，無人機已經能夠實現更加智能化的巡檢，包括無人機自主充電、自主巡檢等功能，大大提高設備巡檢的效率和精度。
未來，無人機電力巡檢將進一步發展和應用。一方面，隨著技術的不斷進步，將實現更加智能化、精細化的巡檢，包括對電力設備的溫度、濕度、氣壓、光照等方面進行監測和分析，以確保電力設備的安全和穩定運行。另一方面，隨著國家對新型電力系統建設的推進，無人機電力巡檢技術將成為未來電力巡檢的主流方式。
