2024年4月25日，在“2024输电数字化大会——「金巡奖」第9届全国无人机电力巡检技术高峰论坛”上，「金巡奖」第6届全国电力巡检技术创新应用评选结果公布。

南方电网广西崇左供电局输电管理所凭借其“基于全域网格化和空间大数据分析的自组网集群机巢巡检系统研究项目”案例，获得“无人机机场创新应用案例”奖。

创新点

本项目研究的“基于全域网格化和空间大数据分析的自组网集群机巢巡检系统”分为无人机飞行作业系统、智能组网机巢系统和集群管理控制平台三部分。

应用成效

按照中国南方电网广西崇左供电局个性化需求，基于全域无人机和机巢巡检数据以及空间大数据分析技术，设计一种机库。该机库包含多机组网、异地起降、集群巡检等功能。并提供相应的控制端软件，实现机库端无人机计划管理、网格化运维、多机协同作业、照片自动命名、图像预处理、数据传输接入等功能。

广西崇左地区全域电网输电线路划分为若干个巡检网格，结合电网分布情况、巡检网格情况、巡检频率、无人机和机巢部署点位等要素，通过无人机异地起降和集群控制算法实现全域航线统一管理与巡检消耗资源预测，最终直观可视地输出最优巡检路径及巡检任务所需的各类资源量，按照巡检任务优先级要求依次排序，自主决策并生成巡检路线和控制策略，以巡检模块任务可视、可选、可控为手段，开发机巢异地起降功能，最终实现长距离、大范围全域网格化无人机机巢集群巡检。

目前已安装试运行一套机巢，完成一次洪水后线路勘灾工作。单架次巡航飞行时间可达到40分钟，单架次飞行里程不低于170kM，可进行可见光和红外照片采集和激光雷达影像采集。

目前研究开发成果：

1、自组网无人机机巢系统2套，其中具备异地精准降落功能的无人机1套，全域网格化多机巢集控平台软件1套；

2、撰写发明专利底稿7项；

3、撰写核心论文底稿3篇，普刊底稿1篇。

技术路线

1、多机巢自组网技术研究技术路线

2、无人机异地起降与精准降落技术研究

3、多机巢巡检集控平台研究

应用场景

通过对路由协议与MAC层协议研究，采用自组网技术建设无线通信系统，在预设蜂窝网络模块无人机机巢部署一套无线中继通信设备，无线中继通信设备间可通过无线通道进行信号中继，最终实现机巢与机巢之间的无缝无线通信覆盖，某一机巢在蜂窝网络较差或无蜂窝网络时，可通过无线通道与其他蜂窝网络信号良好机巢进行信号中继，实现数据实时交互。

异地起降与精准降落技术的研究涉及无人机与自动机巢的软硬件设计：

1、针对输电线路内设备多跨越、线路距离长、电磁强度高，飞控系统易受到电磁干扰，发生碰撞事故的巡检难题，研制一台4G-RTK高精度定位及视觉辅助巡检的无人机，具有抗电磁干扰、高精度定位及4G联网能力，实现自动避障、异地起降和视觉辅助定位，满足输电线路巡检环境复杂、定位精度要求高的特点。

2、异地起降智能机巢设备由机巢、停机底座、舱门、舱门开关动作筒、充电接口推拉杆、充电接口触片、引导降落二维码标识，无人机复位推杆等8个结构组成。无人机根据高精度RTK定位信息到达机巢所在位置，然后再根据视觉辅助技术识别引导降落二维码标识，降落到机巢平台上，再通过私有通信协议，完成异地机巢的通信连接，完成异地降落并自动进入充电状态。

结合输电巡检需求及用户交互要求，形成无人机任务管理、数据分析、巡检监控、交互展示等关键功能的多机协同的多机巢巡检集控平台。

1、三维航线规划功能研发

利用高精度三维激光点云数据，通过构建电子围栏，并综合考虑巡查任务要求、无人机性能参数及巡检路径的安全性、可行性、高效性等进行全自动航线规划，输出高精度地理坐标的航线规划成果，供无人机进行可重复自动化巡检作业。

2、多机协作任务分配，无人机集群管理功能研发

采用心跳同步式时分多址通信方法，有效降低同步误差，解决多架无人机同频段遥测数据堵塞问题，进而提高作业效率，构筑无人机集群管理能力。

3、PC端无人机飞行控制功能研发

PC端无人机飞行控制模块是针对复杂工况和强磁干扰工况下，研发的无人机自动控制地面站系统，可完成无人机自动起飞、自动拍摄、悬停、返航或中断当前任务，自动执行推送的新任务、断点续飞等功能。

4、无人机/机库全天候实时监控功能研发

无人机/机库全天候实时监控模块可实现无人机和机库状况的实时监控。无人机监控功能包括获取无人机实时飞行状态数据和无人机视频远程直播功能。机库实时监控功能可获取机库实时的状态参数。通过该功能可远程全面掌控无人机作业状况及机库实时状态，打通输电巡检现场与后方团队的衔接壁垒，远程查看现场状况，提升调度管理效率。

5、数据管理及统计分析功能研发

可对无人机飞行日期、次数、时长、里程、当次任务风向、电池消耗等飞行数据进行管理和统计分析。

典型经验和推广前景

智能组网机巢系统具备维护、充电、自检、泊机、定位、引导、任务发布、报告收集、数据存储与预处理等功能，支持车载部署、固定部署和应急部署，可有效扩大当前无人机和机巢的作业覆盖范围，实现集群统一规划巡检。

集群管理控制平台具备多机巢统一管理、任务规划、任务分配、数据处理、影像识别、故障识别等数据处理和呈现功能，还具备通用性的信息接口，支持多种人工智能功能版块的接入，支持多种现有监测手段和待部署监测手段的接入，从而实现多方面信息的综合充分判断。

通过本项目的研究开发，拟结合无人机智能控制、集群组网、数据统计分析等技术，设计开发一套基于全域网格化和空间大数据分析的自组网集群机巢巡检系统，保证整套系统在能够应对长距离输电线路的自动化智能化巡检工作，充分发挥无人机的优势性能，进一步为电力巡检工作提高工作效率，提高电网运维智能化水平。

本系统成功研制后，首先进行推广试用，然后形成测试报告，将本产品及其应用经验向周边地区和南网公司供电范围进行辐射推广，为电网的安全运行提供技术支撑。

参与单位/参与人员

中国南方电网广西电网有限责任公司：欧发斌、李宇程

中国南方电网广西崇左供电局输电管理所：韦涛、朱开放、杨钦、李维康、李悦申、陈一鸣、陆欣

END