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行走在高压线上的“芭蕾舞者”

出处:本站原创   发布时间:2019-11-02   

  在多数人眼中,高压电线似乎自带“危险”的标签,比如触电危险、电磁波辐射危险等。高压电线作为电力大动脉,为各行各业以及千家万户输送稳定的电力。因此,高压电线巡检工作显得尤为重要。此前,这项工作主要由人工来完成,不仅考验体力,还容易发生危险。

  近年来,中国科学院自动化研究所研究员赵晓光团队着手开展电力巡检自动驾驶机器人的研究,并研制出由六旋翼无人机、 我该怎么办?处理交通违章全攻略自行走机器人和自主研发的智能感知系统组成的复合式空中巡检机器人。

  “我们的设计方案是通过无人机将自行走机器人挂到高压线上,通过智能感知系统控制机器人在高压线上自主行走、检测线路,远看就像立足在高压线上的芭蕾舞者。”日前,赵晓光在一场项目路演会上告诉《中国科学报》,“我们希望将这套方案推向市场,应用于高压电线的电力巡检。”

  高压电线巡线员脚下的线米,巡线员实施分段巡检,记录高压线上和线下所有的安全隐患。有些高压线跨越江河、翻山越岭,需要巡线员心理素质和体能绝对过硬。因此,电力部门每年招收巡线工,都必须经过严格的专业岗前培训及考试。

  高压电线人工巡检暴露了诸多弊端,比如,劳动强度大、安全性差、效率低下,一些线路段受制于地形因素导致无法巡检,造成了线路维护的困难。

  近年来,随着国家电网公司智能电网的快速发展,传统的输电线路巡检模式已经不能完全适应电网发展的实际需求。为了消除人工巡检盲点,提高巡检效率与巡视质量,开展无人机输电线路立体化巡视工作势在必行。

  “无人机巡检高压线在国外已有先例。”赵晓光向《中国科学报》介绍道,“无人机的特点是小巧轻便,可高频次在巡检人员难以抵达的线路区段内,通过搭载各类检测仪器,全方位获得输电线路资料,实现输电线路巡视的零死角。”

  使用无人机巡检高压线不仅可以节省大量人力物力,在故障查线中无人机还可迅速确定故障点,为检修抢占宝贵的时间。

  当前,随着人工智能技术的逐步完善,智能硬件已开始向小型化、低成本、低功耗的方向迈进,硬件成本的不断走低,也带来了无人机产业规模化持续稳定增长。赵晓光告诉记者:“国产的无人机技术已经相对成熟,也为我们的智能巡检提供了硬件的保证。”

  目前,国家电网公司已将无人机巡检作业纳入输电线路精益化考核指标中。来自国家电网公司的统计数据显示,截至2017年年底,公司各系统单位共配有各类型无人机1800余架,2017年度无人机累计巡检杆塔超过21万基,累计发现缺陷超过5万余处。由此可见,无人机已成为电力巡检作业的重要工具。

  “既然市场上已经有无人机巡检高压线,那么你团队的项目如何在市场立足呢?”面对投资人的质疑,赵晓光回答:“我们在技术领域有自己的特色。”

  她举例解释道,在电力巡检的跨谷、跨桥、跨公路的“三跨”领域,常规的无人机巡检方案存在一定缺陷,比如,当常规无人机沿线路飞行时,受线路自摆动、飞行安全距离、天气环境和巡视角度等原因的影响,往往无法提供稳定清晰的电缆图像,无人机并不能有效完成线路巡检。

  在“三跨”领域,赵晓光团队研发的巡检机器人受空间环境的影响较小,“因为我们有自主研发的自动控制系统和视频识别软件,具有技术优势和应用优势。”赵晓光说,在目前的试验阶段,团队的产品表现出较好的性能。

  “这些技术指标并不是一蹴而就的。”赵晓光告诉记者,“我们团队从2002年开始承接国家863项目,开展智能电网关键技术研发,随后,我们研制了50kg、30kg的挂式巡检机器人,但效果并不理想,比如电池电压不稳定,机器人太沉。”

  2008年,赵晓光团队通过合作,研制出20kg的巡检机器人,但成本依然较高,并需要专用设备将机器人挂到电线上,在一些山区较难实施巡检作业。“转眼就到了2012年,国外已有无人机巡检高压线的案例,但还存在不稳定的问题。”赵晓光团队开始思考如何进行技术改进,使用无人机巡检高压线,“我们必须先解决电源、重量、传感器等一些技术瓶颈”。

  经过几年的钻研,团队研制出复合式空中巡检机器人。在具体技术和硬件指标上,复合式空中巡检机器人采用六旋翼无人机,稳定性较好;可实现无人机一键一次性投放多个自行走机器人,操作员无需培训,可携带远视距装置观测巡检;装备总重量小于10kg,方便车载和人工携带。

  但新的难题也随之出现,先后走进杭州、嘉兴、宁波、金华四地,万众118图库彩图总站,“做技术我们在行,如何让市场接受,我们可不在行。”这也是自2015年以来困扰赵晓光团队的一大难题。

  来自中国产业信息网的数据显示,预计2020年电力巡检无人机市场规模在不放量的情况下约为58.45亿元,在1.5倍放量的情况下约为87.68亿元。“复合式空中巡检机器人项目一旦投产,仅电力巡检业务预计将占据1%市场,产值将达到5845万甚至8768万。”有专业投资人就该项目给出了预估。

  “早在几年前,我就希望将复合式空中巡检机器人项目落地。”赵晓光回忆道,“当年,我们四处跟企业交流对接,但话不投机,面对企业的需求往往出现两难抉择,并在很长时间里难以磨合。”

  这也是赵晓光带领团队参加投资人对接路演的原因。“希望找到志同道合的投资人。”她感叹道,“技术创新并不容易,民航局拟松绑空中配餐规定 没了免费餐 机票会便宜?!我们的复合式空中巡检机器人打破了现有的巡检方式,及时发现问题,避免隐患。”

  2017年之前,赵晓光团队主要在实验室解决工程技术问题,“既然要面向市场,那就不能空卖理论,我们的原理样机不仅开展了多次现场试验,还在每次试验之后及时发现问题并加以改进,以达到工业化设计和量产的要求”。

  “未来,我们将在不同的环境里对复合式空中巡检机器人进行试验,以进一步验证其性能的稳定性。资金投入是必需的,但前景也是可期的。”赵晓光表示,该项目的顺利实施将建成研发及中试平台,实现科技成果落地转化,并为机器人作业和人工智能识别领域提供示范。

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