無(wú)人機(jī)破巡檢難題，秒變電網(wǎng)衛(wèi)士

2019年6月，有個(gè)城市因?yàn)殡娏ヂ?lián)系統(tǒng)癱瘓瞬間成了一座“灰暗”的城市，交通信號(hào)燈停止運(yùn)作，地鐵、城際鐵路、公交車(chē)等公共交通全部停運(yùn)，供水系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。此次停電波及超過(guò)4800萬(wàn)人。

在高度依賴(lài)電力產(chǎn)業(yè)的今天，停電成了一座城市的災(zāi)難，交通工具無(wú)法運(yùn)行，信號(hào)燈不亮，店鋪停業(yè)……電力作為城市正常運(yùn)作和快速發(fā)展的命脈，提高輸電線(xiàn)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(wèn)題。

隨著無(wú)人機(jī)的普及，電路巡查逐漸從人力巡檢中擺脫出來(lái)，但仍然存在技術(shù)手段單一、無(wú)法實(shí)時(shí)同步線(xiàn)路缺陷等問(wèn)題。

一群來(lái)自華北電力大學(xué)的師生團(tuán)隊(duì)看到了未來(lái)輸電線(xiàn)路AI巡檢的藍(lán)海市場(chǎng)，投入到研發(fā)當(dāng)中，通過(guò)無(wú)人機(jī)智能巡檢、 AI 技術(shù)圖像檢測(cè)分析，讓輸電線(xiàn)路缺陷檢測(cè)的精確度不斷提升。

＃“馴服”無(wú)人機(jī)，難在技術(shù)創(chuàng)新

在設(shè)計(jì)方案的時(shí)候，團(tuán)隊(duì)就有一個(gè)很清晰的思路，要用無(wú)人機(jī)做巡檢人員的眼睛，巡檢人員只需要通過(guò)閃電鳥(niǎo)平臺(tái)就能知道每個(gè)輸電線(xiàn)路的情況。想法很豐滿(mǎn)，現(xiàn)實(shí)很骨感，要實(shí)現(xiàn)真正的“無(wú)人”巡檢，還有很多技術(shù)需要攻克。 首先擺在眼前的，就是無(wú)人機(jī)在巡檢時(shí)，會(huì)有電池、天氣、照片不如肉眼等方面的限制，如果這些問(wèn)題得不到解決，那么后期的技術(shù)再牛也無(wú)法真正識(shí)別出缺陷與隱患。 對(duì)于這群鉆研電力的年輕人，無(wú)人機(jī)并不是他們所擅長(zhǎng)的領(lǐng)域，很多飛行的限制也都是行業(yè)天花板所帶來(lái)的。但他們不甘心，因?yàn)檫@些問(wèn)題如果不解決，無(wú)人機(jī)做巡檢就會(huì)變得形同虛設(shè)，在戶(hù)外巡檢，一旦因?yàn)闆](méi)電而墜毀就白白造成損失。 對(duì)于這些問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)成員內(nèi)部討論了很多次，始終難以拿出一個(gè)比較好的解決方案，因?yàn)橛械南拗剖钦麄€(gè)行業(yè)目前的天花板，僅靠他們是沒(méi)有辦法去打破。為此，他們專(zhuān)門(mén)聯(lián)系了很多無(wú)人機(jī)公司，咨詢(xún)相應(yīng)的解決方案。 經(jīng)過(guò)一番折騰，他們才算找到了延長(zhǎng)無(wú)人機(jī)飛行時(shí)間的方法——將充電無(wú)人機(jī)的機(jī)庫(kù)置于輸電塔上，每個(gè)充電機(jī)庫(kù)都配有多個(gè)無(wú)人機(jī)，當(dāng)無(wú)人機(jī)快沒(méi)電的時(shí)候可以就近去機(jī)庫(kù)充電，充好電的無(wú)人機(jī)接過(guò)“巡檢”的重任，沖出“鳥(niǎo)巢”繼續(xù)飛。 巡檢人員只需要通過(guò)應(yīng)用程序，直接下達(dá)巡檢地點(diǎn)、線(xiàn)路等，根據(jù)內(nèi)置智慧氣象感知站，當(dāng)判斷出天氣滿(mǎn)足飛行時(shí)，“小鳥(niǎo)們”就開(kāi)始飛出鳥(niǎo)巢執(zhí)行任務(wù)，在無(wú)人機(jī)飛行期間，巡檢人員通過(guò)手機(jī)反饋實(shí)時(shí)了解設(shè)備或線(xiàn)路的信息，當(dāng)發(fā)現(xiàn)了輸電線(xiàn)路缺陷也能快速定位、及時(shí)解決。

為了能將無(wú)人機(jī)訓(xùn)練成識(shí)別隱患的火眼金睛，團(tuán)隊(duì)用可見(jiàn)光相機(jī)的高清攝像，模擬人眼對(duì)桿塔與線(xiàn)路進(jìn)行近距離觀察。針對(duì)沖在巡檢一線(xiàn)的無(wú)人機(jī)，正是因?yàn)閳F(tuán)隊(duì)做了各個(gè)方面的優(yōu)化與調(diào)整，才讓它能夠?qū)崿F(xiàn)用科技解決人力問(wèn)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(xiàng)目大難題

在過(guò)去多年的積累中，團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的核心技術(shù)——AI視覺(jué)處理與分析技術(shù)，為項(xiàng)目進(jìn)展打下了一個(gè)很好的基礎(chǔ)。 即使如此，團(tuán)隊(duì)也明白要真正實(shí)現(xiàn)“無(wú)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(shí)別功能，依舊擺脫不了需要耗費(fèi)大量人力對(duì)圖片進(jìn)行分析處理。如何才能解決？這得需要云端強(qiáng)大算力的GPU 服務(wù)器和強(qiáng)大的邊緣計(jì)算能力，才能夠?qū)崿F(xiàn)圖像智能識(shí)別，及早發(fā)現(xiàn)輸電線(xiàn)路的問(wèn)題所在。
華北電力大學(xué)自2019年開(kāi)始，與華為建立合作關(guān)系，將華為的技術(shù)、人工智能平臺(tái)等引入到課程教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)人才的培養(yǎng)；另一方面在科研項(xiàng)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(xiàng)目的完成。“閃電鳥(niǎo)”作為華北電力大學(xué)重要的研發(fā)項(xiàng)目之一，華為早早就投入到項(xiàng)目支持當(dāng)中，為團(tuán)隊(duì)保駕護(hù)航。面對(duì)項(xiàng)目過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)借助華為云技術(shù)所提供的超強(qiáng)存儲(chǔ)能力和算力，完成整個(gè)項(xiàng)目的落地。 無(wú)人機(jī)出動(dòng)巡檢，基于華為全棧 AI 視覺(jué)處理與分析技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行智能識(shí)別檢測(cè)，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(guò)云平臺(tái)深度學(xué)習(xí)與云計(jì)算相結(jié)合的方式，對(duì)圖像與視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析，能一邊對(duì)圖像進(jìn)行壓縮、存儲(chǔ)，一邊進(jìn)行各類(lèi)故障檢測(cè)、異物分析；根據(jù)服務(wù)器分析出的結(jié)果，工作人員就能立馬進(jìn)行故障檢修，無(wú)需守在主機(jī)旁一直等待。 輸電線(xiàn)路智能巡檢一體化平臺(tái)結(jié)合華為全棧AI技術(shù)，一方面，利用華為云ModelArts平臺(tái)開(kāi)發(fā)輸電線(xiàn)路智能巡檢云側(cè)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢數(shù)據(jù)和模型算法的統(tǒng)一管理以及存儲(chǔ)資源和計(jì)算資源的高效利用，對(duì)于輸電線(xiàn)路中關(guān)鍵部位以及鳥(niǎo)巢、絕緣子掉串等大尺度缺陷進(jìn)行檢測(cè)；另一方面，利用華為HiLens端云協(xié)同管理平臺(tái)開(kāi)發(fā)輸電線(xiàn)路智能巡檢端側(cè)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)端側(cè)設(shè)備模型優(yōu)化和應(yīng)用部署，以滿(mǎn)足輸電線(xiàn)路危急缺陷檢測(cè)的實(shí)時(shí)性要求，對(duì)輸電線(xiàn)路中螺栓缺銷(xiāo)等問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)。

而對(duì)于輸電線(xiàn)路發(fā)生的緊急情況，一旦無(wú)人機(jī)檢測(cè)出了危急缺陷，圖片將不會(huì)如往常那樣返回云側(cè)平臺(tái)，而是直接到達(dá)無(wú)人機(jī)終端上進(jìn)行檢測(cè)，并將識(shí)別結(jié)果第一時(shí)間發(fā)送至工作人員，極大程度節(jié)省了對(duì)危機(jī)缺陷的搶修時(shí)間。 為提高巡檢準(zhǔn)確率，采用了深度學(xué)習(xí)算法對(duì)輸電線(xiàn)路關(guān)鍵部件與大尺度缺陷進(jìn)行檢測(cè)，將這些檢測(cè)圖像進(jìn)行標(biāo)注后形成數(shù)據(jù)集，利用華為云ModelArts 平臺(tái)的“智能數(shù)據(jù)標(biāo)注”功能進(jìn)一步擴(kuò)充數(shù)據(jù)集，用智能數(shù)據(jù)標(biāo)注方式大幅提升了標(biāo)注效率，加快了項(xiàng)目進(jìn)程。 在華為云的技術(shù)支持下，讓這群年輕人研發(fā)出了市場(chǎng)上極具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品。 閃電鳥(niǎo)無(wú)人機(jī)不受地形、氣候影響，就能以快速實(shí)現(xiàn)更廣覆蓋的巡檢，提高了輸管道巡檢效率；讓巡檢實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化，無(wú)需耗費(fèi)多余人力就能獲知輸電線(xiàn)路和變電站的狀況；通過(guò)“智能運(yùn)檢+深度學(xué)習(xí)+邊緣計(jì)算/云計(jì)算”大大提高各類(lèi)缺陷檢測(cè)精度，極大減少了各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)及經(jīng)濟(jì)損失。

＃開(kāi)啟智能巡檢時(shí)代，未來(lái)可期