直升机航巡关键技术

输电线路作为电力传输的基本途径，是重要的能源基础设施，关系到国民经济命脉和国家能源安全。我国电网规模稳居世界第一，立项之初，超特高压输电线路长度11.5万公里，近十年电网规模呈爆发式增长，年平均增长率在15%以上，截至2019年，超特高压输电线路长度达26.2万公里，其中架空输电线路占比超过98%。随着电网规模的不断增长，线路走廊日趋紧张，关键输电通道运行环境愈发复杂，设备故障频发，线路运行风险大。依靠人力为主的传统运检模式已无法满足迅猛增长的电网运维需求，无法及时掌握输电线路缺陷和隐患，难以实现大电网安全稳定运行可控、在控。直升机搭载先进巡查仪器进行巡航，可从空中俯瞰输电线路及周边环境，具有观测立体化、巡视高效率、地域全适应等优势，已成为架空输电线路的新型高效巡视的重要手段，是架空输电线路精益化运维的发展方向。

超特高压输电线路是我国电网骨干网架的关键组成部分，近十年电网规模呈爆发式增长。大部分线路穿越地区地形复杂、环境恶劣，运维人员及车辆难以抵达，巡视难度大、效率低、准确性差。直升机搭载先进的巡查仪器巡航，具有观测立体化、巡视高效率、地域全适应等优势，成为架空输电线路的新型高效巡视的重要手段。 在北京市政府和国网公司科研经费支持下，团队经过 5 年技术攻关，取得一系列技术突破，全面解决了上述难题，形成三大创新，提出了八轴稳定四轴主动的光纤陀螺稳定技术，研制了集成内变焦结构多光谱传感单元的大视距小微目标观测航巡吊舱，稳定精度达 16μrad，较业内先进吊舱精度提升 20%，与军用吊舱稳定级别相当，解决了直升机高频振动导致的成像清晰度低问题。发明了组合孔径动态平衡探测技术，研制了电力应用型大视场机载激光扫描系统吊舱，将扫描视场角拓宽至 70°，视场角提升 16.7%；采用小样本随机森林算法，构建了输电通道场景关键要素激光点云数据全自动分类模型，数据处理速度提升 7 倍，有效解决扫描视场角窄、数据处理速度慢的问题。提出了计及电力线和杆塔形态特征的高抗噪三维重构算法，发明了融合激光点云和多光谱影像的输电通道单木分割与树种识别方法，识别精度达 92%，开发了包含树种、地形、气象、电力潮流等多要素的超特高压架空线路空间安全距离仿真预警分析系统，解决了通道隐患误报、漏报和预警准确度差的问题。 项目授权专利 17 项，其中发明专利 7 项；授权软著 18 项；主导编制电力及民航行标 3 项、国网企标 1 项；出版专著 1 部；取得适航证书 4 项；发表论文 45 篇，SCI/EI收录 29 篇。项目通过由陈维江院士牵头的成果鉴定，达到国际领先水平。2013年以来，项目成果应用于国网各省电力公司，发现线路缺陷 11.4 万处，通道隐患 4.4 万处，目前正与巴西就美丽山±800kV 特高压输电线路巡视开展商业谈判，具备广阔市场前景；研制的航巡吊舱经改造，已广泛应用于公安、交通、农林等行业，带动交叉行业发展。