國網(wǎng)山東電科院輸電線路可視化遠程巡檢成果研發(fā)效果顯著
提要：面對時代發(fā)展的洪流，攻堅克難的勇者才能激流勇進；勇立不進則退的潮頭，敢為人先的智者才能致遠先行。當泛在電力物聯(lián)網(wǎng)被逐漸清晰勾勒出來的時候，國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院（以下簡稱“國網(wǎng)山東電科院”）已將藍圖變?yōu)榱爽F(xiàn)實，“輸電線路可視化遠程巡檢系統(tǒng)”就是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)最佳實踐中的閃亮之星，從此開啟了“化繁為簡”的智能化巡檢新時代。
日前，在國家電網(wǎng)有限公司2019年年中工作會議上，入選泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)最佳實踐案例的諸多項目中，有一個智能化“千里眼”特別引人注目，那就是國網(wǎng)山東電科院研發(fā)的“輸電線路可視化遠程巡檢系統(tǒng)”。
加強頂層設(shè)計 實現(xiàn)統(tǒng)籌管理
隨著電網(wǎng)設(shè)備規(guī)模的成倍增加，輸電線路運維面臨的壓力和挑戰(zhàn)也越來越大。吊車碰線、異物短路成為國網(wǎng)山東省電力公司歷年來線路跳閘的主要原因。由于線路走廊“點多、線長、面廣”，以“人防”為主的單一人工巡線模式，難以及時發(fā)現(xiàn)并消除通道隱患；傳統(tǒng)視頻監(jiān)控裝置、傳統(tǒng)視頻監(jiān)控方式安裝難、價格貴、壽命短，需要人工24小時盯防，又難以規(guī)模化推廣應(yīng)用。
如何有效地進行線路防護，使通道隱患能夠做到看得見、盯得牢、防得住呢？面對這個難題，2016年1月，國網(wǎng)山東省電力公司設(shè)備部提出了“用信息化、智能化的手段，打造輸電線路可視化”的工作思路。同時，國網(wǎng)山東電科院成立了可視化建設(shè)項目組，該院始終堅持“統(tǒng)籌管理、創(chuàng)新技術(shù)、服務(wù)一線”?？梢暬ㄔO(shè)之初，該院技術(shù)支撐國網(wǎng)山東省電力公司編制了《可視化輸電線路建設(shè)指導(dǎo)意見》，明確了線路可視化監(jiān)拍裝置技術(shù)指標，規(guī)定了監(jiān)拍裝置安裝原則，統(tǒng)一了裝置與系統(tǒng)的通訊協(xié)議，制定了可視化線路建設(shè)3年規(guī)劃。
在項目實施中，該院嚴把設(shè)備質(zhì)量關(guān)，對設(shè)備進行統(tǒng)一入網(wǎng)檢測；統(tǒng)一與電信、聯(lián)通和移動公司談判，爭取最優(yōu)惠資費；制定實時接入率、裝置有效率和裝置完好率三大指標，嚴格考核裝置運行情 況，納入班組對標體系，全省裝置實時接入率在95%以上。該院組織制定了《國網(wǎng)山東省電力公司架空輸電線路可視化管理應(yīng)用手冊》，打造了技術(shù)、監(jiān)控及隱患處置的“明白紙”，規(guī)范了架空輸電線路可視化建設(shè)及應(yīng)用。
人工智能研發(fā) 提升效率質(zhì)量
目前，可視化監(jiān)拍裝置已發(fā)展到具有夜視、遠程語音、聲光告警、就地識別的第三代，具備邊緣計算能力。山東電網(wǎng)共安裝可視化監(jiān)拍裝置4.5萬套，其中第三代安裝1.2萬套，實現(xiàn)了“三線兩點”——特高壓/跨區(qū)線路、保電線路、山區(qū)線路，外破隱患點、三跨點，五個全可視。4.5萬套裝置年產(chǎn)生圖片1億8千萬張，人工逐一查看，不眠不休需要92人年。如何在海量照片中快速精準識別出隱患和缺陷，成為新研究課題。
為解決這一問題，該院響應(yīng)國家和國網(wǎng)山東省電力公司新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃，攻克了基于深度學(xué)習(xí)的通道隱患圖像智能識別難題。樣本容量是基礎(chǔ)，通過廣泛收集缺陷圖片，精細標注，該院歷時18個月，建成了15萬張典型通道隱患和本體缺陷樣本庫，標注數(shù)量達到50萬處。
算法模型是核心，通過對5種深度學(xué)習(xí)框架和6種目標檢測算法，長達6個月的反復(fù)測試和驗證，該院構(gòu)建了初步識別算法模型，在山東17個地市和國網(wǎng)山東省檢修公司部署應(yīng)用。“我們的算法模型進行了8輪升級迭代，現(xiàn)在把大型施工機械等重點隱患識別準確率從40%提升到95%，煙火和導(dǎo)地線異物識別準確率從30%提升到90%。”該院項目負責(zé)人李程啟介紹，“全省需人工確認圖像數(shù)量由原來的日均50萬張縮減到僅5萬張，人工判圖工作量減少了90%。”
為進一步促進智能圖像識別技術(shù)在輸電專業(yè)中的落地應(yīng)用，提升可視化監(jiān)拍裝置的智能化水平，國家電網(wǎng)公司設(shè)備部委托國網(wǎng)山東省電力公司開展“通道可視化圖像識別技術(shù)驗證”，該院具體承擔此項工作。全國共33家高校、科研單位及廠商參加了為期兩周的技術(shù)驗證工作。該院組織精干技術(shù)力量，從設(shè)備配置、識別模型、驗證效果等方面對技術(shù)驗證結(jié)果進行了分析和總結(jié)，形成了非常好的經(jīng)驗和做法，進一步提升了圖像識別的智能化水平。
微信預(yù)警推送 方便一線應(yīng)用
如今，手機是大家使用最方便的工具，如果能讓一線員工使用手機及時掌握輸電線路的狀況，這必將大大提高輸電線路可視化建設(shè)的應(yīng)用效率。
為此，國網(wǎng)山東電科院技術(shù)人員開發(fā)了微信預(yù)警推送功能。前端監(jiān)拍裝置采集的通道圖像，經(jīng)由APN無線專網(wǎng)接入部署于該院的輸電線路可視化遠程巡檢系統(tǒng)，并將隱患信息發(fā)送至線路運維人員手機微信或App，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)圖像“外網(wǎng)安全接入，內(nèi)網(wǎng)監(jiān)控應(yīng)用，微信預(yù)警推送”。
該院技術(shù)人員還對整套系統(tǒng)從監(jiān)拍裝置、網(wǎng)絡(luò)邊界、通訊網(wǎng)絡(luò)、主站系統(tǒng)和業(yè)務(wù)應(yīng)用五個方面進行了安全防護設(shè)計，實現(xiàn)縱深防御，順利通過了信息系統(tǒng)安全接入評審。“運行至今，未發(fā)生過一起信息安全事件。”該院技術(shù)人員鄭文杰驕傲地說，“在2018年公安部組織的國家網(wǎng)絡(luò)安全專項攻防演習(xí)中，該系統(tǒng)作為一直運行的 信息化系統(tǒng)，經(jīng)受住了由126名國內(nèi)頂級網(wǎng)絡(luò)專家組成的‘國家隊’的攻擊。”
再不會“巡不到” 實現(xiàn)質(zhì)的飛躍
目前，國網(wǎng)山東省電力公司18家單位均建成可視化監(jiān)控室，實現(xiàn)了通道隱患的全面監(jiān)視，預(yù)警信息全天候24小時實時推送，使線路巡視完成了由“跑斷腿、巡不到、防不住”到“坐著看、日十巡、盯的牢”的質(zhì)的飛躍。同時，預(yù)警圖像已經(jīng)接入到國網(wǎng)總部運檢管控平臺。
人工圖像智能識別技術(shù)應(yīng)用以來，累計發(fā)現(xiàn)并消除施工外破隱患和本體缺陷1000余處，外破跳閘次數(shù)分別同比降低了44。運維模式實現(xiàn)了從人防到技防的轉(zhuǎn)變，極大提升了線路防護水平%，在上合青島峰會保電、迎峰度夏期間提供了重要保障。該成果的應(yīng)用，不僅改變了原來線路工作人員風(fēng)餐露宿、科技含量不高的形象，還提升了線路安全運行水平，減輕了基層一線工作負擔，讓基層員工更能感受到企業(yè)的溫度。
“輸電線路可視化防護關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”獲2018年度山東電力科技進步獎一等獎。該院牽頭編制了國網(wǎng)企業(yè)標準《輸電線路通道智能監(jiān)拍裝置技術(shù)規(guī)范》，并完成報批。
從“人巡”到“機巡”，從“地面巡視”到“空、天、地”多維立體巡檢，從“人眼判圖”到“機器識圖”，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)開啟了智能巡檢新時代。下一步，國網(wǎng)山東電科院將持續(xù)開展人工智能圖像識別技術(shù)在輸電巡視中的應(yīng)用研究，推進輸電線路可視化建設(shè)，推動輸電線路通道防護邁上新的臺階。
來源：中國電力報 作者：任靖 張勁
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