摘要：通過梳理電力工程規(guī)劃、建設(shè)、運維等全周期管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，針對專業(yè)管理精細化、智能化、協(xié)同化中存在的問題，以無人機在選址選線、廊道保護、工程施工、工程驗收、工程巡檢等多場景融合應(yīng)用，推動專業(yè)管理精細化。通過成立具備數(shù)據(jù)自動采集、智能識別分析功能的無人機影像中心，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，最終實現(xiàn)強化精準投資、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。

關(guān)鍵詞：無人機；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、宏觀經(jīng)濟下行壓力加大、外部監(jiān)管日趨嚴格等因素影響，電網(wǎng)企業(yè)需要不斷強化精準投資，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)以下問題需要進一步解決：①專業(yè)管理精細化有待提升，以傳統(tǒng)選址選線為例，相關(guān)人員可能對沿線敏感點與重要交跨點收資不全、現(xiàn)場勘察時存在盲點或遺漏，導致后期設(shè)計出現(xiàn)重大變更，從而引發(fā)工程投資發(fā)生較大波動，影響電網(wǎng)精準投資；②專業(yè)管理智能化有待提升，以廊道保護為例，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，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)智能采集的基礎(chǔ)上，如何推動大數(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。需要進一步打破專業(yè)壁壘，建立集“數(shù)據(jù)采集、識別、分析”于一體的功能中心，推動專業(yè)管理協(xié)同化。因此，嘉善公司決定引入無人機先進技術(shù)、成立無人機影像中心，通過深化無人機多場景融合應(yīng)用，推動專業(yè)管理精細化，提升專業(yè)管理效率；通過無人機影像中心，提升專業(yè)管理智能化，推動專業(yè)管理協(xié)同化；最終實現(xiàn)強化精準投資，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。

2.無人機多場景融合應(yīng)用研究與實踐

2.1無人機主要機型

目前，嘉善公司擁有多種不同類型的無人機（見圖1），均是由全球領(lǐng)先的無人機研發(fā)和生產(chǎn)商——“大疆”制造，應(yīng)用場景豐富。其中，多旋翼機型憑借其機動、靈活，不需要跑道便可垂直起降，并能精準懸停，對目標進行精細觀察等優(yōu)點，可用于選址選線、廊道保護、工程施工、工程驗收等多種場合。

2.2無人機參與選址選線

2.2.1現(xiàn)場勘察設(shè)計人員完成多條站址路徑預選后，嘉善公司運用無人機進行現(xiàn)場勘察，由具備民用無人機操作資質(zhì)的專業(yè)飛手，針對區(qū)域內(nèi)重要敏感點，包括重要交叉跨越、河道、廠礦、學校等區(qū)域進行精細勘察，采集并保存勘察過程中的全部高清圖片資料。2.2.2現(xiàn)場資料比對設(shè)計人員根據(jù)無人機拍攝的現(xiàn)場圖片資料，與線路預選時參考地圖進行對比，重點分析現(xiàn)場圖片是否有線路預選時尚未發(fā)現(xiàn)的風險點、路徑是否可以進一步優(yōu)化，必要時根據(jù)實際情況調(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（見圖2），航拍時發(fā)現(xiàn)12號塔北側(cè)有一基通信塔，而地形圖上無任何敏感點，設(shè)計人員如沒有對此勘察到位，很容易造成可研技經(jīng)計算時遺漏搬遷費用，影響工程造價估算。2.2.3優(yōu)化站址路徑方案嘉善公司邀請前期人員、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，提升方案的可實施性，從源頭上控制工程總造價。仍以220kV伍子輸變電工程為例，通過航拍圖片比對，設(shè)計人員還發(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，完全可以對路徑進行優(yōu)化，縮短路徑長度，減少廊道對地塊的占用。經(jīng)過多次溝通討論，專家們認為優(yōu)化后的路徑更加科學合理，工程造價進一步降低。圖3是220kV伍子輸變電工程某段線路航拍圖及路徑優(yōu)化前后對比圖。2.2.4確認最終方案優(yōu)化站址路徑后，需要與沿線政府部門溝通確認方案。嘉善公司利用無人機拍攝的高清圖片，向政府部門詳細展示圖1　無人機機型站址路徑規(guī)劃走向、重要敏感點及周圍具體環(huán)境。由于整個站址路徑清晰可視，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，大大增強方案的說服力，確保方案獲得政府部門認可。站址路徑方案得到政府部門確認后，嘉善公司再次利用無人機對最終確定的站址路徑方案進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告編制工作，組織站址路徑審查會。通過全景、全方位的可視化展示，提升專家對站址路徑方案的認可度。

2.3無人機參與廊道保護

2.3.1規(guī)劃機巡路徑項目可研評審通過后，嘉善公司將其列入廊道保護計劃，要求無人機工作小組根據(jù)站址路徑及其重要敏感點分析結(jié)果，編制巡視任務(wù)與敏感點清單，對需要采集圖片信息的路徑節(jié)點進行編號，規(guī)劃無人機巡視路徑，做好巡視準備工作。2.3.2開展定期巡視每兩個月由無人機工作小組開展一次線路廊道全面巡視，采集路徑節(jié)點的圖片信息，并于7個工作日內(nèi)完成圖片信息比對，記錄比對結(jié)果。每月底前，無人機工作小組編制巡視報告，梳理下一階段巡視敏感點清單，為下一次規(guī)劃機巡路徑提供參考。2.3.3開展區(qū)域性重點巡視嘉善公司通過以往統(tǒng)計資料分析，梳理出線路廊道占用多發(fā)、更改較多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域，利用無人機開展區(qū)域性重點巡視。特別是加強對建（構(gòu)）筑物的搭建、經(jīng)濟作物的栽植或搶種、市政規(guī)劃對接不及時造成的線路廊道沖突等問題的巡視，有效保護線路廊道。2.3.4無人機影像中心實現(xiàn)圖像智能比對嘉善公司依托無人機影像中心，通過智能識別技術(shù)和人工輔助手段，開展無人機采集圖像智能比對，將廊道保護巡視階段拍攝的圖像與可研勘查階段對應(yīng)拍攝的圖像進行逐一比對，識別有無新增敏感點。若判斷存在異常，自動發(fā)出監(jiān)測預警，提醒相關(guān)人員趕赴現(xiàn)場調(diào)查，采取針對性措施。圖4是220kV伍子輸變電工程某段線路廊道保護航拍比對圖。通過影像中心對航拍圖像進行智能比對，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)同意在總屏布置時建筑物距離適度退讓，避免破壞線路廊道。

2.4無人機參與工程施工

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引無人機輔助放線，對施工過程中遇到高速公路、高鐵線路、湖泊等特殊跨越，借助起重導引無人機輕松跨越障礙物，向地面空投導引繩，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)助安全檢查為進一步強化現(xiàn)場施工安全管理，嘉善公司借助無人機隨時機巡，依托無人機影像中心智能識別技術(shù)，對施工現(xiàn)場部分違規(guī)違章行為（未佩戴安全帽、違規(guī)明火等）進行自動判斷，及時發(fā)出預警，強化現(xiàn)場施工安全。以違規(guī)明火檢查為例，由無人機附帶紅外攝像頭進行雙光拍攝，并將視頻實時回傳至算法服務(wù)器，經(jīng)煙火智能算法識別之后，將異常檢測結(jié)果返回，無人機會拍攝照片回傳至無人機影像中心，并向現(xiàn)場安全專員或項目管理人員發(fā)出預警，要求立即采取相關(guān)措施控制明火。2.4.3管控工程進度為加強工程進度管控，嘉善公司通過無人機對施工現(xiàn)場進行地毯式俯拍，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)緯度坐標點的二維照片，隨后通過圖像識別技術(shù)對照片與設(shè)計圖進行對比，判斷施工進度，依據(jù)情況生成進度報告。對發(fā)現(xiàn)施工進度存在滯后的，建設(shè)管理單位相關(guān)人員及時跟進現(xiàn)場情況，督促落實整改，確保工程總體進度無偏差。

2.5無人機參與工程驗收

針對人工驗收耗時長、效率低、人員登塔存在安全風險等問題，嘉善公司利用無人機參與工程驗收，有效保障工程驗收質(zhì)量，提高驗收工作效率，推動驗收整改智能化。在保障工程驗收質(zhì)量方面，利用無人機高空俯視的優(yōu)勢，對桿塔本體、塔頭、金具、導線及通道等進行拍照，通過圖片清晰反映工程的質(zhì)量情況，及時發(fā)現(xiàn)工程中存在的潛在隱患，強化工程質(zhì)量的“痕跡”管理，解決施工驗收“走過場”的問題。在提升驗收工作效率方面，通過無人機對高空部位直觀俯拍，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及高空場地的局限性，有利于更快發(fā)現(xiàn)問題并及時整改，驗收效率大大提升。在驗收整改智能化方面，嘉善公司以影像中心為載體，通過影像中心的智能識別技術(shù)和人工輔助手段，實現(xiàn)線路驗收結(jié)果的精準判斷，以缺陷單指導驗收的形式，完成竣工驗收整改閉環(huán)。

2.6無人機參與工程巡檢

為推進公司電網(wǎng)智能化巡檢工作，進一步提升公司運維檢修標準化，嘉善公司著力構(gòu)建無人機巡檢體系，以影像中心為載體，通過缺陷智能識別技術(shù)結(jié)合人工分析，推動無人機智能巡檢實用化應(yīng)用工作，實現(xiàn)電網(wǎng)智能運檢能力提升。主要做法如下：①確定線路完成差異化定級。嘉善公司制定線路差異化定級評分標準，根據(jù)線路評分情況，定級分為A類、B類、C類３等。最終定級生成線路巡視任務(wù)，明確無人機巡視計劃，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：在無人機完成巡視之后將圖片上傳至影像中心，通過智能識別技術(shù)結(jié)合人工分析，確定缺陷等級并上傳至運行班組。運行班組完成消缺后，無人機進行復飛驗收，拍照歸檔并更新圖片庫。

3.無人機多場景融合應(yīng)用主要成效

3.1實現(xiàn)工程精益管控，提升精準投資水平

通過實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、廊道保護、工程施工、工程驗收等全過程，做到工程規(guī)劃細致合理、廊道保護全面到位、施工進度精確把控、工程驗收精細深入，從而有效控制工程投資波動風險，不斷提升電網(wǎng)精準投資水平。2019年，嘉善公司通過無人機定期巡視及時發(fā)現(xiàn)并制止2起廊道占用行為，避免后期設(shè)計發(fā)生重大變更，工程投資得到有效控制。通過無人機細致勘察，嘉興220kV伍子變110kV送出工程實現(xiàn)路徑優(yōu)化，減少線路長度0.5km，節(jié)約投資80萬元。

3.2推動科技管理融合，提升專業(yè)管理效率

嘉善公司大力推動無人機技術(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，選址選線工時減少160h，架線放線工時減少40h，線路驗收工時減少80h；在人力成本節(jié)約方面，選址選線人力成本節(jié)約40%，廊道保護人力成本節(jié)約60%，工程驗收人員人力成本節(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

通過無人機參與重點工程現(xiàn)場安全檢查，并與安全監(jiān)督“日巡查、周評價”管理工作機制相結(jié)合，進一步強化了施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)重大安全風險辨識和管控。2019年，嘉善公司通過無人機開展安全檢查，共發(fā)現(xiàn)105起違章，并完全整改落實，有效提升了工程安全質(zhì)量水平。通過無人機開展工程巡檢，共發(fā)現(xiàn)322個缺陷，并及時開展消缺，有效保障了電網(wǎng)安全運行。

4.未來進一步拓展應(yīng)用的方向

4.1無人機廊道保護定航巡線

在無人機性能不斷提升的基礎(chǔ)上，積極探索無人機廊道保護定航巡線，根據(jù)第一次勘查記錄的GPS點位信息，特別是針對重要敏感點，設(shè)置航線坐標，設(shè)定無人機飛行高度、角度、速度，開展無人機定航巡線，同時根據(jù)每次巡視結(jié)果，逐步增加巡視坐標點，不斷拓展無人機參與廊道保護的深度。

4.2深化無人機影像中心“大數(shù)據(jù)”分析

進一步深化無人機影像中心“大數(shù)據(jù)”分析，充分利用無人機在工程施工、工程驗收等不同階段采集的數(shù)據(jù)資料，挖掘數(shù)據(jù)的潛在價值，持續(xù)提升工程建設(shè)管理水平。