摘要：通过梳理电力工程规划、建设、运维等全周期管理的关键环节，针对专业管理精细化、智能化、协同化中存在的问题，以无人机在选址选线、廊道保护、工程施工、工程验收、工程巡检等多场景融合应用，推动专业管理精细化。通过成立具备数据自动采集、智能识别分析功能的无人机影像中心，开展大数据分析及应用，提升专业管理智能化水平，助推专业管理协同化，最终实现强化精准投资、提升管理效率效益、提高工程建设安全质量水平的总体目标。
关键词：无人机；电力工程；全周期管理
1.研究背景
受电力体制改革深入推进、宏观经济下行压力加大、外部监管日趋严格等因素影响，电网企业需要不断强化精准投资，提升管理效率效益，提高工程建设依法合规水平。多年来，国网浙江嘉善县供电有限公司（以下简称“嘉善公司”）高度重视电力工程建设管理，不断梳理电力工程规划、建设、运维等全周期管理的关键环节，逐步发现以下问题需要进一步解决：①专业管理精细化有待提升，以传统选址选线为例，相关人员可能对沿线敏感点与重要交跨点收资不全、现场勘察时存在盲点或遗漏，导致后期设计出现重大变更，从而引发工程投资发生较大波动，影响电网精准投资；②专业管理智能化有待提升，以廊道保护为例，由于线路廊道巡视范围广、周期长，人工巡视很难在第一时间发现廊道占用行为，巡视质量难以保证；③专业管理协同化有待提升，在实现数据智能采集的基础上，如何推动大数据共享、分析及应用仍是影响专业管理协同化的重要因素。需要进一步打破专业壁垒，建立集“数据采集、识别、分析”于一体的功能中心，推动专业管理协同化。因此，嘉善公司决定引入无人机先进技术、成立无人机影像中心，通过深化无人机多场景融合应用，推动专业管理精细化，提升专业管理效率；通过无人机影像中心，提升专业管理智能化，推动专业管理协同化；最终实现强化精准投资，提升管理效率效益，提高工程建设安全质量水平的总体目标。
2.无人机多场景融合应用研究与实践
2.1无人机主要机型
目前，嘉善公司拥有多种不同类型的无人机（见图1），均是由全球领先的无人机研发和生产商——“大疆”制造，应用场景丰富。其中，多旋翼机型凭借其机动、灵活，不需要跑道便可垂直起降，并能精准悬停，对目标进行精细观察等优点，可用于选址选线、廊道保护、工程施工、工程验收等多种场合。
2.2无人机参与选址选线
2.2.1现场勘察设计人员完成多条站址路径预选后，嘉善公司运用无人机进行现场勘察，由具备民用无人机操作资质的专业飞手，针对区域内重要敏感点，包括重要交叉跨越、河道、厂矿、学校等区域进行精细勘察，采集并保存勘察过程中的全部高清图片资料。2.2.2现场资料比对设计人员根据无人机拍摄的现场图片资料，与线路预选时参考地图进行对比，重点分析现场图片是否有线路预选时尚未发现的风险点、路径是否可以进一步优化，必要时根据实际情况调整站址路径。以嘉善220kV伍子输变电工程为例，通过航拍图片与地形图的比对（见图2），航拍时发现12号塔北侧有一基通信塔，而地形图上无任何敏感点，设计人员如没有对此勘察到位，很容易造成可研技经计算时遗漏搬迁费用，影响工程造价估算。2.2.3优化站址路径方案嘉善公司邀请前期人员、相关专家、建设管理单位、施工单位等共同参与，提前介入线路路径内审和优化工作，综合考虑城市总体规划、土地利用效率、项目施工环节等多方面因素，不断优化站址路径方案，提升方案的可实施性，从源头上控制工程总造价。仍以220kV伍子输变电工程为例，通过航拍图片比对，设计人员还发现地形图上存在的嘉善天凝南方水泥公司已经腾退，完全可以对路径进行优化，缩短路径长度，减少廊道对地块的占用。经过多次沟通讨论，专家们认为优化后的路径更加科学合理，工程造价进一步降低。图3是220kV伍子输变电工程某段线路航拍图及路径优化前后对比图。2.2.4确认最终方案优化站址路径后，需要与沿线政府部门沟通确认方案。嘉善公司利用无人机拍摄的高清图片，向政府部门详细展示图1 无人机机型站址路径规划走向、重要敏感点及周围具体环境。由于整个站址路径清晰可视，有效避免了线路局部优化“又跑一次”、同一线路段与不同部门多次现场勘察等问题，在提升方案沟通效率的同时，大大增强方案的说服力，确保方案获得政府部门认可。站址路径方案得到政府部门确认后，嘉善公司再次利用无人机对最终确定的站址路径方案进行全址全线的整体定型拍摄，并依据拍摄资料开展站址路径报告编制工作，组织站址路径审查会。通过全景、全方位的可视化展示，提升专家对站址路径方案的认可度。
2.3无人机参与廊道保护
2.3.1规划机巡路径项目可研评审通过后，嘉善公司将其列入廊道保护计划，要求无人机工作小组根据站址路径及其重要敏感点分析结果，编制巡视任务与敏感点清单，对需要采集图片信息的路径节点进行编号，规划无人机巡视路径，做好巡视准备工作。2.3.2开展定期巡视每两个月由无人机工作小组开展一次线路廊道全面巡视，采集路径节点的图片信息，并于7个工作日内完成图片信息比对，记录比对结果。每月底前，无人机工作小组编制巡视报告，梳理下一阶段巡视敏感点清单，为下一次规划机巡路径提供参考。2.3.3开展区域性重点巡视嘉善公司通过以往统计资料分析，梳理出线路廊道占用多发、更改较多的乡镇区域，利用无人机开展区域性重点巡视。特别是加强对建（构）筑物的搭建、经济作物的栽植或抢种、市政规划对接不及时造成的线路廊道冲突等问题的巡视，有效保护线路廊道。2.3.4无人机影像中心实现图像智能比对嘉善公司依托无人机影像中心，通过智能识别技术和人工辅助手段，开展无人机采集图像智能比对，将廊道保护巡视阶段拍摄的图像与可研勘查阶段对应拍摄的图像进行逐一比对，识别有无新增敏感点。若判断存在异常，自动发出监测预警，提醒相关人员赶赴现场调查，采取针对性措施。图4是220kV伍子输变电工程某段线路廊道保护航拍比对图。通过影像中心对航拍图像进行智能比对，发现存在异常。经工作人员现场调查，原农田土地被平整，变为某企业厂房开工，且设计图建筑物距离不满足线路安全退让距离。为此，嘉善公司通过与地方政府、企业多次沟通协调，企业同意在总屏布置时建筑物距离适度退让，避免破坏线路廊道。
2.4无人机参与工程施工
2.4.1辅助架线放线架线放线是电网线路建设和改造工程中一项最基本工作。传统架线放线方式多采用人工展放牵引绳，比较适合一般跨越，对特殊跨越（横跨高速公路、高铁线路等），人工架线放线难度很大，且施工效率较低。嘉善公司采用起重导引无人机辅助放线，对施工过程中遇到高速公路、高铁线路、湖泊等特殊跨越，借助起重导引无人机轻松跨越障碍物，向地面空投导引绳，完成架线放线任务，有效降低施工难度，节约施工成本。2.4.2协助安全检查为进一步强化现场施工安全管理，嘉善公司借助无人机随时机巡，依托无人机影像中心智能识别技术，对施工现场部分违规违章行为（未佩戴安全帽、违规明火等）进行自动判断，及时发出预警，强化现场施工安全。以违规明火检查为例，由无人机附带红外摄像头进行双光拍摄，并将视频实时回传至算法服务器，经烟火智能算法识别之后，将异常检测结果返回，无人机会拍摄照片回传至无人机影像中心，并向现场安全专员或项目管理人员发出预警，要求立即采取相关措施控制明火。2.4.3管控工程进度为加强工程进度管控，嘉善公司通过无人机对施工现场进行地毯式俯拍，并将现场的拍摄素材合并整理，依据附带位置信息整合成带有经纬度坐标点的二维照片，随后通过图像识别技术对照片与设计图进行对比，判断施工进度，依据情况生成进度报告。对发现施工进度存在滞后的，建设管理单位相关人员及时跟进现场情况，督促落实整改，确保工程总体进度无偏差。
2.5无人机参与工程验收
针对人工验收耗时长、效率低、人员登塔存在安全风险等问题，嘉善公司利用无人机参与工程验收，有效保障工程验收质量，提高验收工作效率，推动验收整改智能化。在保障工程验收质量方面，利用无人机高空俯视的优势，对杆塔本体、塔头、金具、导线及通道等进行拍照，通过图片清晰反映工程的质量情况，及时发现工程中存在的潜在隐患，强化工程质量的“痕迹”管理，解决施工验收“走过场”的问题。在提升验收工作效率方面，通过无人机对高空部位直观俯拍，增加了近距离能见性，节省了传统登塔旁站人力资源的浪费及高空场地的局限性，有利于更快发现问题并及时整改，验收效率大大提升。在验收整改智能化方面，嘉善公司以影像中心为载体，通过影像中心的智能识别技术和人工辅助手段，实现线路验收结果的精准判断，以缺陷单指导验收的形式，完成竣工验收整改闭环。
2.6无人机参与工程巡检
为推进公司电网智能化巡检工作，进一步提升公司运维检修标准化，嘉善公司着力构建无人机巡检体系，以影像中心为载体，通过缺陷智能识别技术结合人工分析，推动无人机智能巡检实用化应用工作，实现电网智能运检能力提升。主要做法如下：①确定线路完成差异化定级。嘉善公司制定线路差异化定级评分标准，根据线路评分情况，定级分为A类、B类、C类３等。最终定级生成线路巡视任务，明确无人机巡视计划，规划巡视路径。②巡检内容。检视杆塔异物、绝缘子破损、防震锤滑移、线夹偏移等缺陷，包括金具锈蚀、开口销与螺栓螺帽缺失、查找闪络故障点等人工巡检难以发现的缺陷。③图片上传分析：在无人机完成巡视之后将图片上传至影像中心，通过智能识别技术结合人工分析，确定缺陷等级并上传至运行班组。运行班组完成消缺后，无人机进行复飞验收，拍照归档并更新图片库。
3.无人机多场景融合应用主要成效
3.1实现工程精益管控，提升精准投资水平
通过实施电力工程全周期管理，将工程精益化管控覆盖至规划设计、廊道保护、工程施工、工程验收等全过程，做到工程规划细致合理、廊道保护全面到位、施工进度精确把控、工程验收精细深入，从而有效控制工程投资波动风险，不断提升电网精准投资水平。2019年，嘉善公司通过无人机定期巡视及时发现并制止2起廊道占用行为，避免后期设计发生重大变更，工程投资得到有效控制。通过无人机细致勘察，嘉兴220kV伍子变110kV送出工程实现路径优化，减少线路长度0.5km，节约投资80万元。
3.2推动科技管理融合，提升专业管理效率
嘉善公司大力推动无人机技术与电力工程全周期管理相融合，专业管理效率显著提升。在工作效率方面，选址选线工时减少160h，架线放线工时减少40h，线路验收工时减少80h；在人力成本节约方面，选址选线人力成本节约40%，廊道保护人力成本节约60%，工程验收人员人力成本节约约50%，工程巡检人力成本节约60%。
3.3关键环节有效管控，提升安全质量水平
通过无人机参与重点工程现场安全检查，并与安全监督“日巡查、周评价”管理工作机制相结合，进一步强化了施工关键环节重大安全风险辨识和管控。2019年，嘉善公司通过无人机开展安全检查，共发现105起违章，并完全整改落实，有效提升了工程安全质量水平。通过无人机开展工程巡检，共发现322个缺陷，并及时开展消缺，有效保障了电网安全运行。
4.未来进一步拓展应用的方向
4.1无人机廊道保护定航巡线
在无人机性能不断提升的基础上，积极探索无人机廊道保护定航巡线，根据第一次勘查记录的GPS点位信息，特别是针对重要敏感点，设置航线坐标，设定无人机飞行高度、角度、速度，开展无人机定航巡线，同时根据每次巡视结果，逐步增加巡视坐标点，不断拓展无人机参与廊道保护的深度。
4.2深化无人机影像中心“大数据”分析
进一步深化无人机影像中心“大数据”分析，充分利用无人机在工程施工、工程验收等不同阶段采集的数据资料，挖掘数据的潜在价值，持续提升工程建设管理水平。