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翱翔万里探未来 广东电网机巡作业中心团队的初心和梦想

2019-05-21 12:20 来源:大洋网

大洋网讯 4年前,南方电网公司还没有无人机巡检工这个工种。

没有飞机,没有场地,没有作业指导书,有的只是创业者的一腔热血和一个朴素的飞行梦。巡线千万条,安全第一条。

他们以开拓者的勇气和魄力,一路跨过数个无人区,彻底改变了电网人传统的巡线方式,圆了南方电网成千上万名员工的飞行梦。向科技要力量初心未改,探未来之奥妙踏歌而行,他们就是广东电网机巡作业中心团队。

一个猛子扎到底

2015年,被业界誉为无人机起飞元年,当时无人机的风吹得很热,但在民用领域的应用少之又少。广东电网机巡作业中心主任彭炽刚当时负责筹建机巡作业中心。他感觉,这是电网人迎来的一次难得的机遇。在电网设备巡检领域,无人机必将大有可为。

筹备之初,连办公场所都没有,这些对彭炽刚来说并不重要。他开始在南方电网系统内外到处“挖人”。一番精挑细选后,在部队长期从事航空管制工作即将转业的汪勇、佛山供电局飞手刘高、广东电科院博士许志海、清远供电局痴迷无人机飞行的王丛、在广东输变电公司干了十几年线路运维的林俊省、广东电科院翟瑞聪等人组成了广东电网机巡作业中心先期的骨干力量。人员确定后,他们分批前往深圳、北京等地调研无人机生产制造、工艺、试飞情况。

十几天调研下来,大家发现机型不是问题,技术不是难题,空域管理才是无人机应用最大的瓶颈。

机巡团队放飞无人机

一直以来,无人机因为飞行高度低、速度慢、体型小,雷达难以监控,有可能威胁到国防安全,其飞行管控是一个世界性难题。2015年前,国内还没有出台无人机空飞相关管理规定或条例,低空领域的无人机飞行基本上都处在“黑飞”状态,存在较大安全隐患。

当时,摆在广东机巡作业中心面前的至少有三道难题需要突破——安全、标准、教员。

“航空是高风险行业,但是不能因为有风险我们就不做了。”军人出身的汪勇对纪律有着一般人没有的执着,“作为国有企业,我们要合法合规飞行。”

整个机巡中心就是几个人,一人手里有几摊事。申请空域飞行权限、山区试飞、报考教员,大家一头扎了进去。

汪勇代表机巡中心回到南部战区申请飞行空域。第一次去的时候,南部战区顾虑很大,如果用航空管理标准,害怕无人机失控撞上其他航空器,也怕飞机掉下来造成其他损失。第二次去,苦于没有标准支撑,也打道回府了。汪勇明白,他们最需要的是一套符合电网特点的飞行可行性方案。

试飞,摸索,一次次艰难的反复。

但是飞机怎么飞、线路怎么巡、怎样保证安全,这些大家都不清楚。在粤北山区的一次试飞中,广东电网机巡作业中心输配电机巡作业部员工廖建东看着飞机飞出去了,心里松了一口气,但是刚喝了一口水,发现定位不动了。

天空下起了小雨,飞机已掉落在高山上,不知所踪。下午3点多,几个人赶往山上,分头查找飞机下落。天快黑的时候,大家才失落地走出深山,全身都是泥巴。第二天一早,廖建东带着一架多旋翼无人机开始了大规模搜寻,发现“红点”落在高山的一个斜坡上。大家找来麻绳,花了3个多小时,才顺利把飞机取下来。

损坏的飞机拿回来自己维修。这段时间,廖建东和同事把飞机拆了又装,装好又去找地方试飞,不知折腾了多少次。也就在这段时间,他练就了一身“望、闻、问、切”的本领,就像医生一样,听声音就知道哪个部位出了问题。

在此基础上,广东电网机巡作业中心陆续建立了机巡业务标准体系,发布4份无人机技术导则,8份机巡作业指导书。带着一堆成果去申请,汪勇有了足够的底气。最后,南部战区给出了一个指导性意见,即局部试飞可以尝试,对于大规模应用持谨慎态度。从提出无人机空域申请到正式批复试点试飞,汪勇与南部战区各级逐步联系,层层说服,寻求尝试机会,来回十几次,前后历时两个多月。

广东电网机巡作业中心组织多种机型开展勘灾工作。(蒙华伟 郭启迪 摄)

单兵作战的时代已经远去。要发挥机巡的作用,必须要培养集团军。但当时,培训一位无人机教员的市场价最高达8万元。南方电网公司系统还没有一位无人机教员,这也意味着无人机培训无从谈起。

机巡中心在与生产厂家反复沟通后,派出了王丛跟队前往武汉封闭培训。

“早点持证,就早一天让兄弟们少一点爬塔上山。”王丛当时自己给自己立了个军令状:一定要一次性通过!

无人机原理、气象学原理、教学法、通航法……几十本厚厚的理论书要在一个月内学完,王丛暗自为自己鼓劲。光是遥控器原理就有A4纸那么大一本厚厚的书。为了消化这些知识点,他白天搞实操,晚上复习理论知识,每天只睡几个小时。他反复告诉自己,自己不是一个人在战斗,在背后,还有南网人殷切的期盼和等待。

为了练好“倒飞8字型”这个项目,王丛每天第一个到训练场,反复进行操作。他自己有4块动力电池,一块动力电池只能飞15到20分钟,电池没电了就厚着脸皮去找别人借。由于一天仰着头练习,王丛感觉全身的关节动起来“咔咔”响。

考试结束,成绩出来后,王丛如释重负,他也成了南方电网公司的第一位拿了民航局颁发无人机教员证书的员工。兴奋之余,他立即买好高铁票返回广州,与团队筹备培训机构的申报工作。

找飞行场地,培养更多的教员,发展更多的飞手。

一个半月时间下来,王丛跑了10多个地市的荒郊野岭,最终在清远英德九龙镇找到了一个荒废的35千伏变电站。把场内的杂草锄掉,就成了飞行场地。

参考黄埔军校的培训标准和方式,此次培训班命名为“九龙一期”。25天,10个学员。王丛既管教学、食宿、报名、考试,又要负责材料、设备的组装调试,整个班里的事他一个人全包,大家都叫他“校长”。

这个校长可不好当。由于学员都是零基础,需要手把手去教。“学员飞着飞着,飞机就不见了,赶紧切换成教练遥控器操作。”晚上,王丛躺在镇里旅馆的床上,感觉太累了。“当学员毕业,找你合影的时候,是最有成就感的时候。因为看到的都是希望。”

2016年7月,广东电网机巡作业中心正式成为国家民航局承认的具有无人机培训资质的机构。第二年,承办了五省区第一期飞行员培训,60名学员100%通过考试。

佛山供电局输电所教员黄丰就是这批学员的一个。现在,他经常会被人称呼“黄司令”,有一种“桃李满天下”的自豪感。他感叹道:“无论是人才的培养、无人机技术的自主研发,还是推动大疆公司开发电力专用机型等,广东电网机巡作业中心真的很有前瞻性,很有魄力。”

多次穿越无人区

无人区的世界,充满着新奇和惊险。机巡要规模化应用,首先要解决占线路人工巡视90%工作量的通道巡视。为此,2015年底,机巡团队引入速度快、航程长的固定翼。

当时,在这个领域,国内技术一片空白。

2016年初,机巡团队首次将固定翼无人机引入粤北作业,让固定翼在线路上方200米高度沿线路左右往返飞行,飞回来的照片可以看到下面是否有吊车作业、外力施工。但200米的高度,对设备细节、本体的缺陷根本看不清,如果继续以此种方式作业,性价比极低。

花了这么大的力气,如果就这样放弃固定翼,于心不忍。大家就想,能不能将这些二维的照片,通过摄影测量的技术变成三维的空间照片呢?能不能实现导线对树木的安全距离计算?如果可以实现导线的建模,就能获取导线的坐标;如果可以对地貌建模,就可以获取树冠的坐标。有了两个坐标,导线对树木的安全距离计算,就可以大功告成了。

可惜,梦想很美好,现实很骨感。通过测绘行业的成熟软件,虽然可以恢复树冠的坐标,但是输电线路杆塔、导线的坐标无法还原,对于铁塔这种镂空的结构以及导线这么细的物体,现有的建模技术根本没法实现还原。通过依托测绘行业的最新算法以及机巡团队对线路设计导线方程的技术储备,他们进行了一系列的技术攻关,成功建立导线三维模型,成为业内首创,穿越了这个领域的无人区。

户外简陋的环境和作业条件,让飞手对无人机的垂直起降渴望已久。

固定翼无人机的垂直起降需要两套飞行控制系统,起飞和降落时一套系统,空中飞行又是另一套系统。许志海、刘高等团队成员分批组队前往国内各个生产厂家,调研技术的可行性,与厂家合作研发产品。前后一年多时间,实验室里的成品终于拉到了现场。在清远培训基地,12个厂家拿出最新的研发新品,现场比拼起降的稳定性、技术参数和数据采集质量。国内首创机巡应急勘灾体系,破解快速勘灾难题。

2015年,强台风“彩虹”袭击湛江。“彩虹”过境之处,风雨肆虐、树木屋宇不同程度受损,部分电网也遭受损坏。当时,正在江西休假的彭炽刚立即请缨:“我们调派几架飞机过去巡线。”

当天晚上,按照工作职责划分任务,汪勇负责空域申请,与军方沟通协调,以便制定飞行计划,同时负责不同机型的调度等。刘高负责组织无人机队伍作业,蒙华伟负责组织直升机作业。

彭炽刚(第二排左三)带领机巡作业团队在台风后准备勘灾

2015年10月6日,两架有人直升机盘旋在湛江上空,对该地区的500千伏港岛甲乙线和110千伏赤新线实行灾后勘察。这也是南方电网系统内首度出动直升机勘察台风灾情。凭借原始的数据积累,直升机通过半天时间勘察,在暴雨中带回了雷州半岛几条关键线路受损的详细资料,为下一步抢修复电计划的制定提供了科学依据。

这一次,也让广东电网公司首次感受到了机巡作业的巨大作用。

2017年,台风“天鸽”登陆当天,救灾工作千头万绪,通过勘查掌握灾情是科学开展抢修复电的前提。

“当时恨不得马上飞到抢修现场,但机巡作业重安全、讲规程,我们必须要等到现场具备起飞条件。”林俊省作为机巡作业现场负责人,迅速梳理直升机应急作业计划、应急物资、现场作业人员安排,为勘灾巡线节省时间。之后与同事冒着狂风暴雨赶赴广州番禺,落实直升机备战抢修事宜,忙碌到近12点。

抢修复电,能快一秒是一秒。第二天4点30分,林俊省就和同事早早起床,与飞行员协调飞行航线、安全事项,填写相关作业资料,申请空域。6点15分,林俊省随着轰鸣的直升机进入珠海境内正式开始空中巡视。

220千伏国珠线是送电澳门主通道之一,被列为勘查抢修重点。林俊省紧紧盯着每一段线路、每一基铁塔,从各个方位角度密切查看,并用单反相机拍照,及时记录异常情况并向后方指挥部报告。

“220千伏国珠线24、25号发现导线断裂。”“220千伏国珠线60号发现施工接地线,61号发现传递绳,请在送电前确认……”林俊省及时将异常情况通过语音实时向地面报告,为确保快速抢修争取时间,并提醒规避安全风险。

当天高空风很大,机上比较颠簸,加上睡眠不足,他一度感到头晕。出于高度的责任感,他使劲掐了掐太阳穴,继续投入勘查。这一天,他连续飞行巡查4个架次,共7个半小时,下机后又马不停蹄地整理原始数据、图片,分析缺陷,制订次日巡查计划,被大家亲切地称为空中的“拼命三郎”。

2018年8月15日,一架多旋翼无人机穿梭在佛山110千伏三洲变电站到110千伏兴良变电站之间,在南方电网首次实现“站到站”的自动高精度绕塔巡视。

这一长达5公里的空中自动驾驶成功完成,标志着南方电网公司基于北斗高精度定位和电网数字化通道大数据积累形成的无人机自动驾驶技术体系日臻成熟。

“我们希望要做行业发展的领跑者,核心技术的输出者。”刘高说。这些年来,无人机电力巡检技术正在被一项项突破,未来AI技术的研发和自动驾驶技术的推广,将开拓无人机应用的另一片市场。

数据就是生产力

广东电网机巡作业中心机巡作业部负责机巡现场作业及项目实施,数据分析部负责将机巡飞回来的线路及通道照片和视频数据进行分析,查找缺陷隐患。

计算机专业出身的翟瑞聪从2016年开始,筹建全国第一个省级机巡作业管理系统,把机巡计划、飞机监控、缺陷分析报告全程电子化,挖掘数据的潜力。当时,没有服务器,没有机房,数据量在100T左右。

2017年,系统刚建起来的时候,没有人知道这个系统,他到处去宣传。然而,这一年,系统发出去了几千份缺陷分析报告,结果仿佛石沉大海,大家爱理不理。

“你们发现这么多缺陷,增加了我们的工作量。”

“你们发布的结果不准确。”

系统运行之初,来自基层供电局一线人员的投诉和建议纷至沓来。“感觉没人欣赏自己的作品,很有失落感。”翟瑞聪觉得,自己对这个系统的感情就像对自己的孩子一样。

为什么人家不认可结果?翟瑞聪和同事约上供电局人员,赶赴各个现场点,优化数据采集方法、参数设置,把精度调了上来,把分歧消除掉。经过半年多时间,发布的缺陷得到了基层人员的认可。2017年,广东电网公司正式发文,要求各供电局要重视机巡中心发现的缺陷,并形成闭环管理,让数字活了起来。

机巡的大量应用,数据的海量积累,使得数据分析应用成为电网迫切需要的重要生产力,其在提升设备运维水平、挖掘供电潜力、勘灾救灾等方面能发挥不可小觑的作用。

依托机巡获取的大数据,广东电网机巡作业中心建立了输电线路数字化通道,可以预测设备未来状态和风险控制能力,实现数据挖掘智能化、未来风险感知化、决策指挥集约化、生产管理精益化。

2017年迎峰度夏期间,云浮供电局面临选择,要不要对云天线、砚珠甲线、云珠线提升载流量,以保障当地的用电?220千伏云天线、砚珠甲线、云珠线部分塔段运行年限超过了30年,提升载流量会有很高的风险。

机巡团队主动请缨,赴现场开展巡视,利用获取的大数据分析设备运行中可能出现的风险,并督促隐患处理。结果这几条线路的供电能力由560万千瓦提高到670万千瓦,并稳定可靠运行,每月实现可增供8000万千瓦时。这不但满足了云浮市居民的日常生活生产的需求,还提高了电网安全运行水平,该线路整个迎峰度夏期间都没有发生故障。2018年,广东电网机巡作业中心共对广东全省48回线路进行了载流量分析,多供了16亿千瓦时电。

目前,输电线路数字化通道已经成为南方电网各部门决策部署过程中最重要的王牌之一。

从无到有,由浅至深,短短几年时间,广东电网机巡作业中心团队将输电运维从人巡为主转变为机巡为主,从有人机为主转变为无人机为主,从人工遥控转变为自动驾驶。国内首创的电网空域管控体系、多机种协同作业体系、机巡应急勘灾体系、人才装备保障体系和数据智能应用平台,破解了作业空域管理、新业务人才装备支撑、机巡规模化作业、快速勘灾的难题,构建成“四体系一平台”的智能运维模式,推动了生产运维向精益化转变。

(通讯员/蓝望、沈甸)

[ 编辑: 韦馨尧 ]
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