摘要：通過梳理電力工程規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維等全周期管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，針對(duì)專業(yè)管理精細(xì)化、智能化、協(xié)同化中存在的問題，以無人機(jī)在選址選線、廊道保護(hù)、工程施工、工程驗(yàn)收、工程巡檢等多場景融合應(yīng)用，推動(dòng)專業(yè)管理精細(xì)化。通過成立具備數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、智能識(shí)別分析功能的無人機(jī)影像中心，開展大數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用，提升專業(yè)管理智能化水平，助推專業(yè)管理協(xié)同化，最終實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化精準(zhǔn)投資、提升管理效率效益、提高工程建設(shè)安全質(zhì)量水平的總體目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：無人機(jī)；電力工程；全周期管理
1.研究背景
受電力體制改革深入推進(jìn)、宏觀經(jīng)濟(jì)下行壓力加大、外部監(jiān)管日趨嚴(yán)格等因素影響，電網(wǎng)企業(yè)需要不斷強(qiáng)化精準(zhǔn)投資，提升管理效率效益，提高工程建設(shè)依法合規(guī)水平。多年來，國網(wǎng)浙江嘉善縣供電有限公司（以下簡稱“嘉善公司”）高度重視電力工程建設(shè)管理，不斷梳理電力工程規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維等全周期管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，逐步發(fā)現(xiàn)以下問題需要進(jìn)一步解決：①專業(yè)管理精細(xì)化有待提升，以傳統(tǒng)選址選線為例，相關(guān)人員可能對(duì)沿線敏感點(diǎn)與重要交跨點(diǎn)收資不全、現(xiàn)場勘察時(shí)存在盲點(diǎn)或遺漏，導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)出現(xiàn)重大變更，從而引發(fā)工程投資發(fā)生較大波動(dòng)，影響電網(wǎng)精準(zhǔn)投資；②專業(yè)管理智能化有待提升，以廊道保護(hù)為例，由于線路廊道巡視范圍廣、周期長，人工巡視很難在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)廊道占用行為，巡視質(zhì)量難以保證；③專業(yè)管理協(xié)同化有待提升，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)智能采集的基礎(chǔ)上，如何推動(dòng)大數(shù)據(jù)共享、分析及應(yīng)用仍是影響專業(yè)管理協(xié)同化的重要因素。需要進(jìn)一步打破專業(yè)壁壘，建立集“數(shù)據(jù)采集、識(shí)別、分析”于一體的功能中心，推動(dòng)專業(yè)管理協(xié)同化。因此，嘉善公司決定引入無人機(jī)先進(jìn)技術(shù)、成立無人機(jī)影像中心，通過深化無人機(jī)多場景融合應(yīng)用，推動(dòng)專業(yè)管理精細(xì)化，提升專業(yè)管理效率；通過無人機(jī)影像中心，提升專業(yè)管理智能化，推動(dòng)專業(yè)管理協(xié)同化；最終實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化精準(zhǔn)投資，提升管理效率效益，提高工程建設(shè)安全質(zhì)量水平的總體目標(biāo)。
2.無人機(jī)多場景融合應(yīng)用研究與實(shí)踐
2.1無人機(jī)主要機(jī)型
目前，嘉善公司擁有多種不同類型的無人機(jī)（見圖1），均是由全球領(lǐng)先的無人機(jī)研發(fā)和生產(chǎn)商——“大疆”制造，應(yīng)用場景豐富。其中，多旋翼機(jī)型憑借其機(jī)動(dòng)、靈活，不需要跑道便可垂直起降，并能精準(zhǔn)懸停，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精細(xì)觀察等優(yōu)點(diǎn)，可用于選址選線、廊道保護(hù)、工程施工、工程驗(yàn)收等多種場合。
2.2無人機(jī)參與選址選線
2.2.1現(xiàn)場勘察設(shè)計(jì)人員完成多條站址路徑預(yù)選后，嘉善公司運(yùn)用無人機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場勘察，由具備民用無人機(jī)操作資質(zhì)的專業(yè)飛手，針對(duì)區(qū)域內(nèi)重要敏感點(diǎn)，包括重要交叉跨越、河道、廠礦、學(xué)校等區(qū)域進(jìn)行精細(xì)勘察，采集并保存勘察過程中的全部高清圖片資料。2.2.2現(xiàn)場資料比對(duì)設(shè)計(jì)人員根據(jù)無人機(jī)拍攝的現(xiàn)場圖片資料，與線路預(yù)選時(shí)參考地圖進(jìn)行對(duì)比，重點(diǎn)分析現(xiàn)場圖片是否有線路預(yù)選時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)、路徑是否可以進(jìn)一步優(yōu)化，必要時(shí)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整站址路徑。以嘉善220kV伍子輸變電工程為例，通過航拍圖片與地形圖的比對(duì)（見圖2），航拍時(shí)發(fā)現(xiàn)12號(hào)塔北側(cè)有一基通信塔，而地形圖上無任何敏感點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員如沒有對(duì)此勘察到位，很容易造成可研技經(jīng)計(jì)算時(shí)遺漏搬遷費(fèi)用，影響工程造價(jià)估算。2.2.3優(yōu)化站址路徑方案嘉善公司邀請(qǐng)前期人員、相關(guān)專家、建設(shè)管理單位、施工單位等共同參與，提前介入線路路徑內(nèi)審和優(yōu)化工作，綜合考慮城市總體規(guī)劃、土地利用效率、項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)等多方面因素，不斷優(yōu)化站址路徑方案，提升方案的可實(shí)施性，從源頭上控制工程總造價(jià)。仍以220kV伍子輸變電工程為例，通過航拍圖片比對(duì)，設(shè)計(jì)人員還發(fā)現(xiàn)地形圖上存在的嘉善天凝南方水泥公司已經(jīng)騰退，完全可以對(duì)路徑進(jìn)行優(yōu)化，縮短路徑長度，減少廊道對(duì)地塊的占用。經(jīng)過多次溝通討論，專家們認(rèn)為優(yōu)化后的路徑更加科學(xué)合理，工程造價(jià)進(jìn)一步降低。圖3是220kV伍子輸變電工程某段線路航拍圖及路徑優(yōu)化前后對(duì)比圖。2.2.4確認(rèn)最終方案優(yōu)化站址路徑后，需要與沿線政府部門溝通確認(rèn)方案。嘉善公司利用無人機(jī)拍攝的高清圖片，向政府部門詳細(xì)展示圖1 無人機(jī)機(jī)型站址路徑規(guī)劃走向、重要敏感點(diǎn)及周圍具體環(huán)境。由于整個(gè)站址路徑清晰可視，有效避免了線路局部優(yōu)化“又跑一次”、同一線路段與不同部門多次現(xiàn)場勘察等問題，在提升方案溝通效率的同時(shí)，大大增強(qiáng)方案的說服力，確保方案獲得政府部門認(rèn)可。站址路徑方案得到政府部門確認(rèn)后，嘉善公司再次利用無人機(jī)對(duì)最終確定的站址路徑方案進(jìn)行全址全線的整體定型拍攝，并依據(jù)拍攝資料開展站址路徑報(bào)告編制工作，組織站址路徑審查會(huì)。通過全景、全方位的可視化展示，提升專家對(duì)站址路徑方案的認(rèn)可度。
2.3無人機(jī)參與廊道保護(hù)
2.3.1規(guī)劃機(jī)巡路徑項(xiàng)目可研評(píng)審?fù)ㄟ^后，嘉善公司將其列入廊道保護(hù)計(jì)劃，要求無人機(jī)工作小組根據(jù)站址路徑及其重要敏感點(diǎn)分析結(jié)果，編制巡視任務(wù)與敏感點(diǎn)清單，對(duì)需要采集圖片信息的路徑節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，規(guī)劃無人機(jī)巡視路徑，做好巡視準(zhǔn)備工作。2.3.2開展定期巡視每兩個(gè)月由無人機(jī)工作小組開展一次線路廊道全面巡視，采集路徑節(jié)點(diǎn)的圖片信息，并于7個(gè)工作日內(nèi)完成圖片信息比對(duì)，記錄比對(duì)結(jié)果。每月底前，無人機(jī)工作小組編制巡視報(bào)告，梳理下一階段巡視敏感點(diǎn)清單，為下一次規(guī)劃機(jī)巡路徑提供參考。2.3.3開展區(qū)域性重點(diǎn)巡視嘉善公司通過以往統(tǒng)計(jì)資料分析，梳理出線路廊道占用多發(fā)、更改較多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域，利用無人機(jī)開展區(qū)域性重點(diǎn)巡視。特別是加強(qiáng)對(duì)建（構(gòu)）筑物的搭建、經(jīng)濟(jì)作物的栽植或搶種、市政規(guī)劃對(duì)接不及時(shí)造成的線路廊道沖突等問題的巡視，有效保護(hù)線路廊道。2.3.4無人機(jī)影像中心實(shí)現(xiàn)圖像智能比對(duì)嘉善公司依托無人機(jī)影像中心，通過智能識(shí)別技術(shù)和人工輔助手段，開展無人機(jī)采集圖像智能比對(duì)，將廊道保護(hù)巡視階段拍攝的圖像與可研勘查階段對(duì)應(yīng)拍攝的圖像進(jìn)行逐一比對(duì)，識(shí)別有無新增敏感點(diǎn)。若判斷存在異常，自動(dòng)發(fā)出監(jiān)測預(yù)警，提醒相關(guān)人員趕赴現(xiàn)場調(diào)查，采取針對(duì)性措施。圖4是220kV伍子輸變電工程某段線路廊道保護(hù)航拍比對(duì)圖。通過影像中心對(duì)航拍圖像進(jìn)行智能比對(duì)，發(fā)現(xiàn)存在異常。經(jīng)工作人員現(xiàn)場調(diào)查，原農(nóng)田土地被平整，變?yōu)槟称髽I(yè)廠房開工，且設(shè)計(jì)圖建筑物距離不滿足線路安全退讓距離。為此，嘉善公司通過與地方政府、企業(yè)多次溝通協(xié)調(diào)，企業(yè)同意在總屏布置時(shí)建筑物距離適度退讓，避免破壞線路廊道。
2.4無人機(jī)參與工程施工
2.4.1輔助架線放線架線放線是電網(wǎng)線路建設(shè)和改造工程中一項(xiàng)最基本工作。傳統(tǒng)架線放線方式多采用人工展放牽引繩，比較適合一般跨越，對(duì)特殊跨越（橫跨高速公路、高鐵線路等），人工架線放線難度很大，且施工效率較低。嘉善公司采用起重導(dǎo)引無人機(jī)輔助放線，對(duì)施工過程中遇到高速公路、高鐵線路、湖泊等特殊跨越，借助起重導(dǎo)引無人機(jī)輕松跨越障礙物，向地面空投導(dǎo)引繩，完成架線放線任務(wù)，有效降低施工難度，節(jié)約施工成本。2.4.2協(xié)助安全檢查為進(jìn)一步強(qiáng)化現(xiàn)場施工安全管理，嘉善公司借助無人機(jī)隨時(shí)機(jī)巡，依托無人機(jī)影像中心智能識(shí)別技術(shù)，對(duì)施工現(xiàn)場部分違規(guī)違章行為（未佩戴安全帽、違規(guī)明火等）進(jìn)行自動(dòng)判斷，及時(shí)發(fā)出預(yù)警，強(qiáng)化現(xiàn)場施工安全。以違規(guī)明火檢查為例，由無人機(jī)附帶紅外攝像頭進(jìn)行雙光拍攝，并將視頻實(shí)時(shí)回傳至算法服務(wù)器，經(jīng)煙火智能算法識(shí)別之后，將異常檢測結(jié)果返回，無人機(jī)會(huì)拍攝照片回傳至無人機(jī)影像中心，并向現(xiàn)場安全專員或項(xiàng)目管理人員發(fā)出預(yù)警，要求立即采取相關(guān)措施控制明火。2.4.3管控工程進(jìn)度為加強(qiáng)工程進(jìn)度管控，嘉善公司通過無人機(jī)對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行地毯式俯拍，并將現(xiàn)場的拍攝素材合并整理，依據(jù)附帶位置信息整合成帶有經(jīng)緯度坐標(biāo)點(diǎn)的二維照片，隨后通過圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)照片與設(shè)計(jì)圖進(jìn)行對(duì)比，判斷施工進(jìn)度，依據(jù)情況生成進(jìn)度報(bào)告。對(duì)發(fā)現(xiàn)施工進(jìn)度存在滯后的，建設(shè)管理單位相關(guān)人員及時(shí)跟進(jìn)現(xiàn)場情況，督促落實(shí)整改，確保工程總體進(jìn)度無偏差。
2.5無人機(jī)參與工程驗(yàn)收
針對(duì)人工驗(yàn)收耗時(shí)長、效率低、人員登塔存在安全風(fēng)險(xiǎn)等問題，嘉善公司利用無人機(jī)參與工程驗(yàn)收，有效保障工程驗(yàn)收質(zhì)量，提高驗(yàn)收工作效率，推動(dòng)驗(yàn)收整改智能化。在保障工程驗(yàn)收質(zhì)量方面，利用無人機(jī)高空俯視的優(yōu)勢，對(duì)桿塔本體、塔頭、金具、導(dǎo)線及通道等進(jìn)行拍照，通過圖片清晰反映工程的質(zhì)量情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程中存在的潛在隱患，強(qiáng)化工程質(zhì)量的“痕跡”管理，解決施工驗(yàn)收“走過場”的問題。在提升驗(yàn)收工作效率方面，通過無人機(jī)對(duì)高空部位直觀俯拍，增加了近距離能見性，節(jié)省了傳統(tǒng)登塔旁站人力資源的浪費(fèi)及高空?qǐng)龅氐木窒扌�，有利于更快發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)整改，驗(yàn)收效率大大提升。在驗(yàn)收整改智能化方面，嘉善公司以影像中心為載體，通過影像中心的智能識(shí)別技術(shù)和人工輔助手段，實(shí)現(xiàn)線路驗(yàn)收結(jié)果的精準(zhǔn)判斷，以缺陷單指導(dǎo)驗(yàn)收的形式，完成竣工驗(yàn)收整改閉環(huán)。
2.6無人機(jī)參與工程巡檢
為推進(jìn)公司電網(wǎng)智能化巡檢工作，進(jìn)一步提升公司運(yùn)維檢修標(biāo)準(zhǔn)化，嘉善公司著力構(gòu)建無人機(jī)巡檢體系，以影像中心為載體，通過缺陷智能識(shí)別技術(shù)結(jié)合人工分析，推動(dòng)無人機(jī)智能巡檢實(shí)用化應(yīng)用工作，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能運(yùn)檢能力提升。主要做法如下：①確定線路完成差異化定級(jí)。嘉善公司制定線路差異化定級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)線路評(píng)分情況，定級(jí)分為A類、B類、C類３等。最終定級(jí)生成線路巡視任務(wù)，明確無人機(jī)巡視計(jì)劃，規(guī)劃巡視路徑。②巡檢內(nèi)容。檢視桿塔異物、絕緣子破損、防震錘滑移、線夾偏移等缺陷，包括金具銹蝕、開口銷與螺栓螺帽缺失、查找閃絡(luò)故障點(diǎn)等人工巡檢難以發(fā)現(xiàn)的缺陷。③圖片上傳分析：在無人機(jī)完成巡視之后將圖片上傳至影像中心，通過智能識(shí)別技術(shù)結(jié)合人工分析，確定缺陷等級(jí)并上傳至運(yùn)行班組。運(yùn)行班組完成消缺后，無人機(jī)進(jìn)行復(fù)飛驗(yàn)收，拍照歸檔并更新圖片庫。
3.無人機(jī)多場景融合應(yīng)用主要成效
3.1實(shí)現(xiàn)工程精益管控，提升精準(zhǔn)投資水平
通過實(shí)施電力工程全周期管理，將工程精益化管控覆蓋至規(guī)劃設(shè)計(jì)、廊道保護(hù)、工程施工、工程驗(yàn)收等全過程，做到工程規(guī)劃細(xì)致合理、廊道保護(hù)全面到位、施工進(jìn)度精確把控、工程驗(yàn)收精細(xì)深入，從而有效控制工程投資波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，不斷提升電網(wǎng)精準(zhǔn)投資水平。2019年，嘉善公司通過無人機(jī)定期巡視及時(shí)發(fā)現(xiàn)并制止2起廊道占用行為，避免后期設(shè)計(jì)發(fā)生重大變更，工程投資得到有效控制。通過無人機(jī)細(xì)致勘察，嘉興220kV伍子變110kV送出工程實(shí)現(xiàn)路徑優(yōu)化，減少線路長度0.5km，節(jié)約投資80萬元。
3.2推動(dòng)科技管理融合，提升專業(yè)管理效率
嘉善公司大力推動(dòng)無人機(jī)技術(shù)與電力工程全周期管理相融合，專業(yè)管理效率顯著提升。在工作效率方面，選址選線工時(shí)減少160h，架線放線工時(shí)減少40h，線路驗(yàn)收工時(shí)減少80h；在人力成本節(jié)約方面，選址選線人力成本節(jié)約40%，廊道保護(hù)人力成本節(jié)約60%，工程驗(yàn)收人員人力成本節(jié)約約50%，工程巡檢人力成本節(jié)約60%。
3.3關(guān)鍵環(huán)節(jié)有效管控，提升安全質(zhì)量水平
通過無人機(jī)參與重點(diǎn)工程現(xiàn)場安全檢查，并與安全監(jiān)督“日巡查、周評(píng)價(jià)”管理工作機(jī)制相結(jié)合，進(jìn)一步強(qiáng)化了施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)重大安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和管控。2019年，嘉善公司通過無人機(jī)開展安全檢查，共發(fā)現(xiàn)105起違章，并完全整改落實(shí)，有效提升了工程安全質(zhì)量水平。通過無人機(jī)開展工程巡檢，共發(fā)現(xiàn)322個(gè)缺陷，并及時(shí)開展消缺，有效保障了電網(wǎng)安全運(yùn)行。
4.未來進(jìn)一步拓展應(yīng)用的方向
4.1無人機(jī)廊道保護(hù)定航巡線
在無人機(jī)性能不斷提升的基礎(chǔ)上，積極探索無人機(jī)廊道保護(hù)定航巡線，根據(jù)第一次勘查記錄的GPS點(diǎn)位信息，特別是針對(duì)重要敏感點(diǎn)，設(shè)置航線坐標(biāo)，設(shè)定無人機(jī)飛行高度、角度、速度，開展無人機(jī)定航巡線，同時(shí)根據(jù)每次巡視結(jié)果，逐步增加巡視坐標(biāo)點(diǎn)，不斷拓展無人機(jī)參與廊道保護(hù)的深度。
4.2深化無人機(jī)影像中心“大數(shù)據(jù)”分析
進(jìn)一步深化無人機(jī)影像中心“大數(shù)據(jù)”分析，充分利用無人機(jī)在工程施工、工程驗(yàn)收等不同階段采集的數(shù)據(jù)資料，挖掘數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值，持續(xù)提升工程建設(shè)管理水平。
