作者 | 沈春蕾
趙曉光向投資人介紹團隊項目
在多數人眼中，高壓電線似乎自帶“危險”的標籤，比如觸電危險、電磁波輻射危險等。
高壓電線作為電力大動脈，為各行各業以及千家萬戶輸送穩定的電力。因此，高壓電線巡檢工作顯得尤為重要。
此前，這項工作主要由人工來完成，不僅考驗體力，還容易發生危險。
近年來，中國科學院自動化研究所研究員趙曉光團隊著手開展電力巡檢自動駕駛機器人的研究，並研製出由六旋翼無人機、自行走機器人和自主研發的智能感知系統組成的複合式空中巡檢機器人。
“我們的設計方案是通過無人機將自行走機器人掛到高壓線上，通過智能感知系統控制機器人在高壓線上自主行走、檢測線路，遠看就像立足在高壓線上的‘芭蕾舞者’。”日前，趙曉光在一場項目路演會上告訴《中國科學報》，“我們希望將這套方案推向市場，應用於高壓電線的電力巡檢。”
無人機巡檢成趨勢
高壓電線巡線員腳下的線路離地面最矮距離為12米，最高可達800米，巡線員實施分段巡檢，記錄高壓線上和線下所有的安全隱患。
有些高壓線跨越江河、翻山越嶺，需要巡線員心理素質和體能絕對過硬。因此，電力部門每年招收巡線工，都必須經過嚴格的專業崗前培訓及考試。
高壓電線人工巡檢暴露了諸多弊端，比如，勞動強度大、安全性差、效率低下，一些線路段受制於地形因素導致無法巡檢，造成了線路維護的困難。
近年來，隨著國家電網公司智能電網的快速發展，傳統的輸電線路巡檢模式已經不能完全適應電網發展的實際需求。
為了消除人工巡檢盲點，提高巡檢效率與巡視質量，開展無人機輸電線路立體化巡視工作勢在必行。
“無人機巡檢高壓線在國外已有先例。”趙曉光向《中國科學報》介紹道，“無人機的特點是小巧輕便，可高頻次在巡檢人員難以抵達的線路區段內，通過搭載各類檢測儀器，全方位獲得輸電線路資料，實現輸電線路巡視的‘零死角’。”
使用無人機巡檢高壓線不僅可以節省大量人力物力，在故障查線中無人機還可迅速確定故障點，為檢修搶佔寶貴的時間。
當前，隨著人工智能技術的逐步完善，智能硬件已開始向小型化、低成本、低功耗的方向邁進，硬件成本的不斷走低，也帶來了無人機產業規模化持續穩定增長。
趙曉光告訴記者：“國產的無人機技術已經相對成熟，也為我們的智能巡檢提供了硬件的保證。”
目前，國家電網公司已將無人機巡檢作業納入輸電線路精益化考核指標中。
來自國家電網公司的統計數據顯示，截至2017年年底，公司各系統單位共配有各類型無人機1800餘架，2017年度無人機累計巡檢杆塔超過21萬基，累計發現缺陷超過5萬餘處。
由此可見，無人機已成為電力巡檢作業的重要工具。
一次投放多個機器人
“既然市場上已經有無人機巡檢高壓線，那麼你團隊的項目如何在市場立足呢？”面對投資人的質疑，趙曉光回答：“我們在技術領域有自己的特色。”
她舉例解釋道，在電力巡檢的跨谷、跨橋、跨公路的“三跨”領域，常規的無人機巡檢方案存在一定缺陷，比如，當常規無人機沿線路飛行時，受線路自擺動、飛行安全距離、天氣環境和巡視角度等原因的影響，往往無法提供穩定清晰的電纜圖像，無人機並不能有效完成線路巡檢。
在“三跨”領域，趙曉光團隊研發的巡檢機器人受空間環境的影響較小，“因為我們有自主研發的自動控制系統和視頻識別軟件，具有技術優勢和應用優勢。”趙曉光說，在目前的試驗階段，團隊的產品表現出較好的性能。
“這些技術指標並不是一蹴而就的。”趙曉光告訴記者，“我們團隊從2002年開始承接國家‘863’項目，開展智能電網關鍵技術研發，隨後，我們研製了50kg、30kg的掛式巡檢機器人，但效果並不理想，比如電池電壓不穩定，機器人太沉。”
2008年，趙曉光團隊通過合作，研製出20kg的巡檢機器人，但成本依然較高，並需要專用設備將機器人掛到電線上，在一些山區較難實施巡檢作業。
“轉眼就到了2012年，國外已有無人機巡檢高壓線的案例，但還存在不穩定的問題。”趙曉光團隊開始思考如何進行技術改進，使用無人機巡檢高壓線，“我們必須先解決電源、重量、傳感器等一些技術瓶頸”。
經過幾年的鑽研，團隊研製出複合式空中巡檢機器人。
在具體技術和硬件指標上，複合式空中巡檢機器人採用六旋翼無人機，穩定性較好；可實現無人機一鍵一次性投放多個自行走機器人，操作員無需培訓，可攜帶遠視距裝置觀測巡檢；裝備總重量小於10kg，方便車載和人工攜帶。
但新的難題也隨之出現，“做技術我們在行，如何讓市場接受，我們可不在行。”這也是自2015年以來困擾趙曉光團隊的一大難題。
尋找志同道合投資人
來自中國產業信息網的數據顯示，預計2020年電力巡檢無人機市場規模在不放量的情況下約為58.45億元，在1.5倍放量的情況下約為87.68億元。
“複合式空中巡檢機器人項目一旦投產，僅電力巡檢業務預計將佔據1%市場，產值將達到5845萬甚至8768萬。”有專業投資人就該項目給出了預估。
“早在幾年前，我就希望將複合式空中巡檢機器人項目落地。”趙曉光回憶道，“當年，我們四處跟企業交流對接，但話不投機，面對企業的需求往往出現兩難抉擇，並在很長時間裡難以磨合。”
這也是趙曉光帶領團隊參加投資人對接路演的原因。
“希望找到志同道合的投資人。”她感嘆道，“技術創新並不容易，我們的複合式空中巡檢機器人打破了現有的巡檢方式，及時發現問題，避免隱患。”
2017年之前，趙曉光團隊主要在實驗室解決工程技術問題，“既然要面向市場，那就不能空賣理論，我們的原理樣機不僅開展了多次現場試驗，還在每次試驗之後及時發現問題並加以改進，以達到工業化設計和量產的要求”。
“未來，我們將在不同的環境裡對複合式空中巡檢機器人進行試驗，以進一步驗證其性能的穩定性。資金投入是必需的，但前景也是可期的。”趙曉光表示，該項目的順利實施將建成研發及中試平臺，實現科技成果落地轉化，併為機器人作業和人工智能識別領域提供示範。
《中國科學報》 (2019-10-10 第6版 轉移轉化)
閱讀更多 中國科學報 的文章
