2019年6月，有個城市因為電力互聯(lián)系統(tǒng)癱瘓瞬間成了一座“灰暗”的城市，交通信號燈停止運作，地鐵、城際鐵路、公交車等公共交通全部停運，供水系統(tǒng)無法正常運行。此次停電波及超過4800萬人。
在高度依賴電力產(chǎn)業(yè)的今天，停電成了一座城市的災難，交通工具無法運行，信號燈不亮，店鋪停業(yè)……電力作為城市正常運作和快速發(fā)展的命脈，提高輸電線路巡檢的效率，保障民用、企業(yè)用電的供電可靠，成為亟需解決的問題。
隨著無人機的普及，電路巡查逐漸從人力巡檢中擺脫出來，但仍然存在技術手段單一、無法實時同步線路缺陷等問題。
一群來自華北電力大學的師生團隊看到了未來輸電線路AI巡檢的藍海市場，投入到研發(fā)當中，通過無人機智能巡檢、 AI 技術圖像檢測分析，讓輸電線路缺陷檢測的精確度不斷提升。
傳統(tǒng)輸電線路巡檢，大多依賴運行維護人員肉眼或手持儀器排查電路中的故障，根據(jù)經(jīng)驗判潛在隱患，然而，純靠人力檢測本身就是一個巨大隱患，巡檢員很難一處不落的排除掉所有隱患，而在電網(wǎng)的運行中，任何微小的安全問題都有可能造成事故，導致大面積的癱瘓，造成巨大的經(jīng)濟損失；有時遇上下雨、下雪等惡劣天氣，人力檢查更是寸步難行。 輸電線路大多位處人煙稀少的郊區(qū)，遠離市中心，需要特巡特維線路占全部線路比重的20%，運檢難度大、質量要求高等條件讓愿意從事巡檢工作的人越來越少。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，我國現(xiàn)有輸電線路運檢人員的年均增長率不足 3%，2019 年底缺員高達 34%，巡檢專業(yè)人員數(shù)量少、人工效率低、危險系數(shù)高等問題日益突出。 據(jù)不完全統(tǒng)計，2014-2018 年國內(nèi)因架空線路巡檢造成的人身傷亡事故 238 起，因輸電線路故障造成經(jīng)濟損失高達數(shù)十億元。針對輸電專業(yè)人員數(shù)量與設備規(guī)模持續(xù)增長日益突出的矛盾，國家大力推廣無人機巡檢，較人工巡線相比，無人機具有效率高、安全性高、缺陷發(fā)現(xiàn)率高等優(yōu)勢，但仍然存在諸多的問題。 無人機巡檢絕大部分作業(yè)無配套機巢，不可移動，只能巡檢到部分線路缺陷，且無人機巡檢完成后仍需進行人工圖像缺陷分析，據(jù)統(tǒng)計，在我國無人機輸電線路巡檢中每年產(chǎn)生超過數(shù)十億張巡檢圖片，對人力資源的消耗仍是巨大。以山東電網(wǎng)為例，現(xiàn)配置無人機 600 架，年產(chǎn)生圖片約 120 萬張，安裝可視化監(jiān)控裝置 4.5 萬套，年產(chǎn)生圖片 1.8 億張，按照八小時日工作制，人眼判圖需要92人/年。 如此繁重的工作量，為電路巡檢機制的改善提供了巨大空間。 經(jīng)過全面市場調研，團隊了解到目前使用的無人機巡檢仍存在漏檢、錯檢率高，人力成本大，難以保證巡檢質量等問題。在2019年，“閃電鳥-電力視覺”創(chuàng)業(yè)團隊與華北電力大學(保定)智能視覺計算機研究所、電力視覺大數(shù)據(jù)研究室聯(lián)合研發(fā)了一套完整的、實用的架空輸電線路無人機邊云協(xié)同智能巡檢工具，將其命名為“閃電鳥-無人機AI 巡檢平臺”。
＃“馴服”無人機，難在技術創(chuàng)新
在設計方案的時候，團隊就有一個很清晰的思路，要用無人機做巡檢人員的眼睛，巡檢人員只需要通過閃電鳥平臺就能知道每個輸電線路的情況。想法很豐滿，現(xiàn)實很骨感，要實現(xiàn)真正的“無人”巡檢，還有很多技術需要攻克。 首先擺在眼前的，就是無人機在巡檢時，會有電池、天氣、照片不如肉眼等方面的限制，如果這些問題得不到解決，那么后期的技術再牛也無法真正識別出缺陷與隱患。 對于這群鉆研電力的年輕人，無人機并不是他們所擅長的領域，很多飛行的限制也都是行業(yè)天花板所帶來的。但他們不甘心，因為這些問題如果不解決，無人機做巡檢就會變得形同虛設，在戶外巡檢，一旦因為沒電而墜毀就白白造成損失。 對于這些問題，團隊成員內(nèi)部討論了很多次，始終難以拿出一個比較好的解決方案，因為有的限制是整個行業(yè)目前的天花板，僅靠他們是沒有辦法去打破。為此，他們專門聯(lián)系了很多無人機公司，咨詢相應的解決方案。 經(jīng)過一番折騰，他們才算找到了延長無人機飛行時間的方法——將充電無人機的機庫置于輸電塔上，每個充電機庫都配有多個無人機，當無人機快沒電的時候可以就近去機庫充電，充好電的無人機接過“巡檢”的重任，沖出“鳥巢”繼續(xù)飛。 巡檢人員只需要通過應用程序，直接下達巡檢地點、線路等，根據(jù)內(nèi)置智慧氣象感知站，當判斷出天氣滿足飛行時，“小鳥們”就開始飛出鳥巢執(zhí)行任務，在無人機飛行期間，巡檢人員通過手機反饋實時了解設備或線路的信息，當發(fā)現(xiàn)了輸電線路缺陷也能快速定位、及時解決。
為了能將無人機訓練成識別隱患的火眼金睛，團隊用可見光相機的高清攝像，模擬人眼對桿塔與線路進行近距離觀察。針對沖在巡檢一線的無人機，正是因為團隊做了各個方面的優(yōu)化與調整，才讓它能夠實現(xiàn)用科技解決人力問題背后的不足，能夠采集到足夠的信息為下一步的分析做好鋪墊工作。
＃巧用華為云，解決項目大難題
在過去多年的積累中，團隊研發(fā)出的核心技術——AI視覺處理與分析技術，為項目進展打下了一個很好的基礎。 即使如此，團隊也明白要真正實現(xiàn)“無人”巡檢，擺在他們面前的挑戰(zhàn)依舊很大，如果不能解決圖像智能識別功能，依舊擺脫不了需要耗費大量人力對圖片進行分析處理。如何才能解決？這得需要云端強大算力的GPU 服務器和強大的邊緣計算能力，才能夠實現(xiàn)圖像智能識別，及早發(fā)現(xiàn)輸電線路的問題所在。
華北電力大學自2019年開始，與華為建立合作關系，將華為的技術、人工智能平臺等引入到課程教學中，實現(xiàn)人才的培養(yǎng)；另一方面在科研項目上，華為提供算力算法支持，共同投入到課題研發(fā)中，助力項目的完成。“閃電鳥”作為華北電力大學重要的研發(fā)項目之一，華為早早就投入到項目支持當中，為團隊保駕護航。面對項目過程中出現(xiàn)的問題，團隊借助華為云技術所提供的超強存儲能力和算力，完成整個項目的落地。 無人機出動巡檢，基于華為全棧 AI 視覺處理與分析技術對圖像進行智能識別檢測，產(chǎn)生圖像和變電站內(nèi)固定攝像頭拍攝產(chǎn)生的視頻，通過云平臺深度學習與云計算相結合的方式，對圖像與視頻數(shù)據(jù)進行自動分析，能一邊對圖像進行壓縮、存儲，一邊進行各類故障檢測、異物分析；根據(jù)服務器分析出的結果，工作人員就能立馬進行故障檢修，無需守在主機旁一直等待。 輸電線路智能巡檢一體化平臺結合華為全棧AI技術，一方面，利用華為云ModelArts平臺開發(fā)輸電線路智能巡檢云側應用，實現(xiàn)對巡檢數(shù)據(jù)和模型算法的統(tǒng)一管理以及存儲資源和計算資源的高效利用，對于輸電線路中關鍵部位以及鳥巢、絕緣子掉串等大尺度缺陷進行檢測；另一方面，利用華為HiLens端云協(xié)同管理平臺開發(fā)輸電線路智能巡檢端側應用，實現(xiàn)端側設備模型優(yōu)化和應用部署，以滿足輸電線路危急缺陷檢測的實時性要求，對輸電線路中螺栓缺銷等問題進行檢測。
而對于輸電線路發(fā)生的緊急情況，一旦無人機檢測出了危急缺陷，圖片將不會如往常那樣返回云側平臺，而是直接到達無人機終端上進行檢測，并將識別結果第一時間發(fā)送至工作人員，極大程度節(jié)省了對危機缺陷的搶修時間。 為提高巡檢準確率，采用了深度學習算法對輸電線路關鍵部件與大尺度缺陷進行檢測，將這些檢測圖像進行標注后形成數(shù)據(jù)集，利用華為云ModelArts 平臺的“智能數(shù)據(jù)標注”功能進一步擴充數(shù)據(jù)集，用智能數(shù)據(jù)標注方式大幅提升了標注效率，加快了項目進程。 在華為云的技術支持下，讓這群年輕人研發(fā)出了市場上極具競爭優(yōu)勢的產(chǎn)品。 閃電鳥無人機不受地形、氣候影響，就能以快速實現(xiàn)更廣覆蓋的巡檢，提高了輸管道巡檢效率；讓巡檢實現(xiàn)智能化、自動化，無需耗費多余人力就能獲知輸電線路和變電站的狀況；通過“智能運檢+深度學習+邊緣計算/云計算”大大提高各類缺陷檢測精度，極大減少了各類風險及經(jīng)濟損失。
＃開啟智能巡檢時代，未來可期
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