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大洋網訊 4年前,南方電網公司還沒有無人機巡檢工這個工種。
沒有飛機,沒有場地,沒有作業指導書,有的只是創業者的一腔熱血和一個樸素的飛行夢。巡線千萬條,安全第一條。
他們以開拓者的勇氣和魄力,一路跨過數個無人區,徹底改變了電網人傳統的巡線方式,圓了南方電網成千上萬名員工的飛行夢。向科技要力量初心未改,探未來之奧妙踏歌而行,他們就是廣東電網機巡作業中心團隊。
一個猛子紮到底
2015年,被業界譽為無人機起飛元年,當時無人機的風吹得很熱,但在民用領域的應用少之又少。廣東電網機巡作業中心主任彭熾剛當時負責籌建機巡作業中心。他感覺,這是電網人迎來的一次難得的機遇。在電網設備巡檢領域,無人機必將大有可為。
籌備之初,連辦公場所都沒有,這些對彭熾剛來說並不重要。他開始在南方電網系統內外到處「挖人」。一番精挑細選後,在部隊長期從事航空管制工作即將轉業的汪勇、佛山供電局飛手劉高、廣東電科院博士許志海、清遠供電局癡迷無人機飛行的王叢、在廣東輸變電公司幹了十幾年線路運維的林俊省、廣東電科院翟瑞聰等人組成了廣東電網機巡作業中心先期的骨幹力量。人員確定後,他們分批前往深圳、北京等地調研無人機生產製造、工藝、試飛情況。
十幾天調研下來,大家發現機型不是問題,技術不是難題,空域管理才是無人機應用最大的瓶頸。
機巡團隊放飛無人機
一直以來,無人機因為飛行高度低、速度慢、體型小,雷達難以監控,有可能威脅到國防安全,其飛行管控是一個世界性難題。2015年前,國內還沒有出台無人機空飛相關管理規定或條例,低空領域的無人機飛行基本上都處在「黑飛」狀態,存在較大安全隱患。
當時,擺在廣東機巡作業中心面前的至少有三道難題需要突破——安全、標準、教員。
「航空是高風險行業,但是不能因為有風險我們就不做了。」軍人出身的汪勇對紀律有著一般人沒有的執著,「作為國有企業,我們要合法合規飛行。」
整個機巡中心就是幾個人,一人手里有幾攤事。申請空域飛行權限、山區試飛、報考教員,大家一頭紮了進去。
汪勇代表機巡中心回到南部戰區申請飛行空域。第一次去的時候,南部戰區顧慮很大,如果用航空管理標準,害怕無人機失控撞上其他航空器,也怕飛機掉下來造成其他損失。第二次去,苦於沒有標準支撐,也打道回府了。汪勇明白,他們最需要的是一套符合電網特點的飛行可行性方案。
試飛,摸索,一次次艱難的反復。
但是飛機怎麼飛、線路怎麼巡、怎樣保證安全,這些大家都不清楚。在粵北山區的一次試飛中,廣東電網機巡作業中心輸配電機巡作業部員工廖建東看著飛機飛出去了,心里松了一口氣,但是剛喝了一口水,發現定位不動了。
天空下起了小雨,飛機已掉落在高山上,不知所蹤。下午3點多,幾個人趕往山上,分頭查找飛機下落。天快黑的時候,大家才失落地走出深山,全身都是泥巴。第二天一早,廖建東帶著一架多旋翼無人機開始了大規模搜尋,發現「紅點」落在高山的一個斜坡上。大家找來麻繩,花了3個多小時,才順利把飛機取下來。
損壞的飛機拿回來自己維修。這段時間,廖建東和同事把飛機拆了又裝,裝好又去找地方試飛,不知折騰了多少次。也就在這段時間,他練就了一身「望、聞、問、切」的本領,就像醫生一樣,聽聲音就知道哪個部位出了問題。
在此基礎上,廣東電網機巡作業中心陸續建立了機巡業務標準體系,發布4份無人機技術導則,8份機巡作業指導書。帶著一堆成果去申請,汪勇有了足夠的底氣。最後,南部戰區給出了一個指導性意見,即局部試飛可以嘗試,對於大規模應用持謹慎態度。從提出無人機空域申請到正式批復試點試飛,汪勇與南部戰區各級逐步聯繫,層層說服,尋求嘗試機會,來回十幾次,前後歷時兩個多月。
廣東電網機巡作業中心組織多種機型開展勘災工作。(蒙華偉 郭啟迪 攝)
單兵作戰的時代已經遠去。要發揮機巡的作用,必須要培養集團軍。但當時,培訓一位無人機教員的市場價最高達8萬元。南方電網公司系統還沒有一位無人機教員,這也意味著無人機培訓無從談起。
機巡中心在與生產廠家反復溝通後,派出了王叢跟隊前往武漢封閉培訓。
「早點持證,就早一天讓兄弟們少一點爬塔上山。」王叢當時自己給自己立了個軍令狀:一定要一次性通過!
無人機原理、氣象學原理、教學法、通航法……幾十本厚厚的理論書要在一個月內學完,王叢暗自為自己鼓勁。光是遙控器原理就有A4紙那麼大一本厚厚的書。為了消化這些知識點,他白天搞實操,晚上復習理論知識,每天只睡幾個小時。他反復告訴自己,自己不是一個人在戰鬥,在背後,還有南網人殷切的期盼和等待。
為了練好「倒飛8字型」這個項目,王叢每天第一個到訓練場,反復進行操作。他自己有4塊動力電池,一塊動力電池只能飛15到20分鐘,電池沒電了就厚著臉皮去找別人借。由於一天仰著頭練習,王叢感覺全身的關節動起來「咔咔」響。
考試結束,成績出來後,王叢如釋重負,他也成了南方電網公司的第一位拿了民航局頒發無人機教員證書的員工。興奮之餘,他立即買好高鐵票返回廣州,與團隊籌備培訓機構的申報工作。
找飛行場地,培養更多的教員,發展更多的飛手。
一個半月時間下來,王叢跑了10多個地市的荒郊野嶺,最終在清遠英德九龍鎮找到了一個荒廢的35千伏變電站。把場內的雜草鋤掉,就成了飛行場地。
參考黃埔軍校的培訓標準和方式,此次培訓班命名為「九龍一期」。25天,10個學員。王叢既管教學、食宿、報名、考試,又要負責材料、設備的組裝調試,整個班里的事他一個人全包,大家都叫他「校長」。
這個校長可不好當。由於學員都是零基礎,需要手把手去教。「學員飛著飛著,飛機就不見了,趕緊切換成教練遙控器操作。」晚上,王叢躺在鎮里旅館的床上,感覺太累了。「當學員畢業,找你合影的時候,是最有成就感的時候。因為看到的都是希望。」
2016年7月,廣東電網機巡作業中心正式成為國家民航局承認的具有無人機培訓資質的機構。第二年,承辦了五省區第一期飛行員培訓,60名學員100%通過考試。
佛山供電局輸電所教員黃豐就是這批學員的一個。現在,他經常會被人稱呼「黃司令」,有一種「桃李滿天下」的自豪感。他感嘆道:「無論是人才的培養、無人機技術的自主研發,還是推動大疆公司開發電力專用機型等,廣東電網機巡作業中心真的很有前瞻性,很有魄力。」
多次穿越無人區
無人區的世界,充滿著新奇和驚險。機巡要規模化應用,首先要解決占線路人工巡視90%工作量的通道巡視。為此,2015年底,機巡團隊引入速度快、航程長的固定翼。
當時,在這個領域,國內技術一片空白。
2016年初,機巡團隊首次將固定翼無人機引入粵北作業,讓固定翼在線路上方200米高度沿線路左右往返飛行,飛回來的照片可以看到下面是否有吊車作業、外力施工。但200米的高度,對設備細節、本體的缺陷根本看不清,如果繼續以此種方式作業,性價比極低。
花了這麼大的力氣,如果就這樣放棄固定翼,於心不忍。大家就想,能不能將這些二維的照片,通過攝影測量的技術變成三維的空間照片呢?能不能做到導線對樹木的安全距離計算?如果可以做到導線的建模,就能獲取導線的坐標;如果可以對地貌建模,就可以獲取樹冠的坐標。有了兩個坐標,導線對樹木的安全距離計算,就可以大功告成了。
可惜,夢想很美好,現實很骨感。通過測繪行業的成熟軟件,雖然可以恢復樹冠的坐標,但是輸電線路桿塔、導線的坐標無法還原,對於鐵塔這種鏤空的結構以及導線這麼細的物體,現有的建模技術根本沒法做到還原。通過依托測繪行業的最新算法以及機巡團隊對線路設計導線方程的技術儲備,他們進行了一系列的技術攻關,成功建立導線三維模型,成為業內首創,穿越了這個領域的無人區。
戶外簡陋的環境和作業條件,讓飛手對無人機的垂直起降渴望已久。
固定翼無人機的垂直起降需要兩套飛行控制系統,起飛和降落時一套系統,空中飛行又是另一套系統。許志海、劉高等團隊成員分批組隊前往國內各個生產廠家,調研技術的可行性,與廠家合作研發產品。前後一年多時間,實驗室里的成品終於拉到了現場。在清遠培訓基地,12個廠家拿出最新的研發新品,現場比拼起降的穩定性、技術參數和數據采集質量。國內首創機巡應急勘災體系,破解快速勘災難題。
2015年,強台風「彩虹」襲擊湛江。「彩虹」過境之處,風雨肆虐、樹木屋宇不同程度受損,部分電網也遭受損壞。當時,正在江西休假的彭熾剛立即請纓:「我們調派幾架飛機過去巡線。」
當天晚上,按照工作職責劃分任務,汪勇負責空域申請,與軍方溝通協調,以便制定飛行計劃,同時負責不同機型的調度等。劉高負責組織無人機隊伍作業,蒙華偉負責組織直升機作業。
彭熾剛(第二排左三)帶領機巡作業團隊在台風後準備勘災
2015年10月6日,兩架有人直升機盤旋在湛江上空,對該地區的500千伏港島甲乙線和110千伏赤新線實行災後勘察。這也是南方電網系統內首度出動直升機勘察台風災情。憑借原始的數據積累,直升機通過半天時間勘察,在暴雨中帶回了雷州半島幾條關鍵線路受損的詳細資料,為下一步搶修復電計劃的制定提供了科學依據。
這一次,也讓廣東電網公司首次感受到了機巡作業的巨大作用。
2017年,台風「天鴿」登陸當天,救災工作千頭萬緒,通過勘查掌握災情是科學開展搶修復電的前提。
「當時恨不得馬上飛到搶修現場,但機巡作業重安全、講規程,我們必須要等到現場具備起飛條件。」林俊省作為機巡作業現場負責人,迅速梳理直升機應急作業計劃、應急物資、現場作業人員安排,為勘災巡線節省時間。之後與同事冒著狂風暴雨趕赴廣州番禺,落實直升機備戰搶修事宜,忙碌到近12點。
搶修復電,能快一秒是一秒。第二天4點30分,林俊省就和同事早早起床,與飛行員協調飛行航線、安全事項,填寫相關作業資料,申請空域。6點15分,林俊省隨著轟鳴的直升機進入珠海境內正式開始空中巡視。
220千伏國珠線是送電澳門主通道之一,被列為勘查搶修重點。林俊省緊緊盯著每一段線路、每一基鐵塔,從各個方位角度密切查看,並用單反相機拍照,及時記錄異常情況並向後方指揮部報告。
「220千伏國珠線24、25號發現導線斷裂。」「220千伏國珠線60號發現施工接地線,61號發現傳遞繩,請在送電前確認……」林俊省及時將異常情況通過語音實時向地面報告,為確保快速搶修爭取時間,並提醒規避安全風險。
當天高空風很大,機上比較顛簸,加上睡眠不足,他一度感到頭暈。出於高度的責任感,他使勁掐了掐太陽穴,繼續投入勘查。這一天,他連續飛行巡查4個架次,共7個半小時,下機後又馬不停蹄地整理原始數據、圖片,分析缺陷,制訂次日巡查計劃,被大家親切地稱為空中的「拼命三郎」。
2018年8月15日,一架多旋翼無人機穿梭在佛山110千伏三洲變電站到110千伏興良變電站之間,在南方電網首次做到「站到站」的自動高精度繞塔巡視。
這一長達5公里的空中自動駕駛成功完成,標誌著南方電網公司基於北斗高精度定位和電網數字化通道大數據積累形成的無人機自動駕駛技術體系日臻成熟。
「我們希望要做行業發展的領跑者,核心技術的輸出者。」劉高說。這些年來,無人機電力巡檢技術正在被一項項突破,未來AI技術的研發和自動駕駛技術的推廣,將開拓無人機應用的另一片市場。
數據就是生產力
廣東電網機巡作業中心機巡作業部負責機巡現場作業及項目實施,數據分析部負責將機巡飛回來的線路及通道照片和視頻數據進行分析,查找缺陷隱患。
計算機專業出身的翟瑞聰從2016年開始,籌建全國第一個省級機巡作業管理系統,把機巡計劃、飛機監控、缺陷分析報告全程電子化,挖掘數據的潛力。當時,沒有服務器,沒有機房,數據量在100T左右。
2017年,系統剛建起來的時候,沒有人知道這個系統,他到處去宣傳。然而,這一年,系統發出去了幾千份缺陷分析報告,結果仿佛石沉大海,大家愛理不理。
「你們發現這麼多缺陷,增加了我們的工作量。」
「你們發布的結果不準確。」
系統運行之初,來自基層供電局一線人員的投訴和建議紛至沓來。「感覺沒人欣賞自己的作品,很有失落感。」翟瑞聰覺得,自己對這個系統的感情就像對自己的孩子一樣。
為什麼人家不認可結果?翟瑞聰和同事約上供電局人員,趕赴各個現場點,優化數據采集方法、參數設置,把精度調了上來,把分歧消除掉。經過半年多時間,發布的缺陷得到了基層人員的認可。2017年,廣東電網公司正式發文,要求各供電局要重視機巡中心發現的缺陷,並形成閉環管理,讓數字活了起來。
機巡的大量應用,數據的海量積累,使得數據分析應用成為電網迫切需要的重要生產力,其在提升設備運維水平、挖掘供電潛力、勘災救災等方面能發揮不可小覷的作用。
依托機巡獲取的大數據,廣東電網機巡作業中心建立了輸電線路數字化通道,可以預測設備未來狀態和風險控制能力,做到數據挖掘智能化、未來風險感知化、決策指揮集約化、生產管理精益化。
2017年迎峰度夏期間,雲浮供電局面臨選擇,要不要對雲天線、硯珠甲線、雲珠線提升載流量,以保障當地的用電?220千伏雲天線、硯珠甲線、雲珠線部分塔段運行年限超過了30年,提升載流量會有很高的風險。
機巡團隊主動請纓,赴現場開展巡視,利用獲取的大數據分析設備運行中可能出現的風險,並督促隱患處理。結果這幾條線路的供電能力由560萬千瓦提高到670萬千瓦,並穩定可靠運行,每月做到可增供8000萬千瓦時。這不但滿足了雲浮市居民的日常生活生產的需求,還提高了電網安全運行水平,該線路整個迎峰度夏期間都沒有發生故障。2018年,廣東電網機巡作業中心共對廣東全省48回線路進行了載流量分析,多供了16億千瓦時電。
目前,輸電線路數字化通道已經成為南方電網各部門決策部署過程中最重要的王牌之一。
從無到有,由淺至深,短短幾年時間,廣東電網機巡作業中心團隊將輸電運維從人巡為主轉變為機巡為主,從有人機為主轉變為無人機為主,從人工遙控轉變為自動駕駛。國內首創的電網空域管控體系、多機種協同作業體系、機巡應急勘災體系、人才裝備保障體系和數據智能應用平台,破解了作業空域管理、新業務人才裝備支撐、機巡規模化作業、快速勘災的難題,構建成「四體系一平台」的智能運維模式,推動了生產運維向精益化轉變。
(通訊員/藍望、沈甸)