日前，由国网山东省电力公司牵头、国网山东电科院具体组织、国网智能公司等单位参与申报的科技成果“基于人工智能的输电线路大规模立体巡检关键技术及应用”荣获2023年度中国电力科学技术进步一等奖，实现了历史性突破。
该成果构建了“空天地”立体智能巡检体系，实现大规模输电线路场景全方位监控、巡检影像智能分析、缺陷隐患实时预警处置，推动输电线路巡检模式完成“无人机替代本体人工巡视、可视化替代通道人工巡视”的深刻变革，显著提升输电线路防护水平。
智能监拍 实现线路通道实时监控
“近年来，随着社会经济发展，全国架空输电线路里程迅速增长，线路运维压力与日俱增，亟须引入信息化、智能化手段解决超大规模输电线路防护问题。”国网山东电科院输变电技术中心主任辜超介绍，“在通道防护方面，我们先后研发了通道监拍装置、智能识别模型、端云协同算法，实现了通道实时监控、智能告警。”
自2015年开始，针对传统架空输电线路人工巡检效率低、周期长等问题，该院成立攻坚团队，立足线路通道防护实际需求、深入分析传统技术手段难见成效的原因，得出结论——规模化部署是实现通道防护的关键、低成本是实现规模化部署的前提、定时监拍取代连续视频监控符合当前需求。随后，该院牵头研制低成本、小型化、高可靠的可视化装置，采用定时抓拍的方式实现通道影像采集，解决了通道实时监控问题。随着监拍装置规模化应用，海量巡检图像辨识单纯依靠人工，工作量大、实时性差、隐患漏报概率高。2017年，该团队研发人工智能图像识别模型并在可视化系统部署应用，攻克了施工机械、山火、导地线异物等通道内隐患目标精准识别的难题，实现通道隐患实时识别预警。2018年，该团队进一步研发轻量化智能识别模型并对全省监拍装置升级，将前端识别有隐患的图像回传至后台系统，大大降低了装置流量费用与功耗。
2021年至今，山东电网可视化覆盖率逐年提升，开始向规模化要效益，该团队先后研发基于激光点云的三维测距技术，并在全省220千伏及以上线路部署应用，实现通道隐患精准测距、分级预警，监盘人员告警确认处理工作量显著降低；研发基于短视频的导线舞动检测技术，相比传统舞动监测装置，具有无需停电安装、成本低、支持迭代升级的特点，迅速在烟台、滨州等舞动易发区规模化应用，显著提升舞动监测与防治水平。
自主巡检 确保线路本体高效巡视
2017年，随着无人机巡检大规模应用，依靠人员手动操控无人机进行本体巡检，暴露出巡检不规范、关键点位漏拍、图像采集不准确等问题。该团队提出基于输电线路激光点云的无人机航迹自动规划方法，按无人机巡检飞行距离、标准拍照顺序一键生成巡检航线，无人机按照航线高精度飞行，保证了巡检安全性以及图像采集的规范性、准确性，单塔巡检时间由30分钟降低至8分钟。
无人机执行巡检任务时，采集的图像质量易受环境影响，从而影响本体缺陷的辨识。对此，2018年，该团队研发了图像增强算法、设计了基于视觉反馈的闭环控制策略，实现非理想光照情况下的高清晰图像采集。
无人机巡检图像存在分辨率高、缺陷目标微小等特点，人眼辨识海量高分辨率图像中的销钉缺失、裂纹级隐患，难度高、耗时长，成为无人机巡检最薄弱一环。为此，该团队研发了高精度线路本体缺陷识别模型，单张图像识别耗时小于2秒，且对细粒度缺陷识别精度超出专业人员约10%，替代人工实现无人机巡检图像全自动化智能识别。
人工智能 助力线路巡检质效提升
人工智能算法是该成果的核心创新之一。该团队立足实际需求，历时6年，针对人工智能三要素——数据（样本）、算法、算力逐个突破，形成高性能人工智能技术体系，并通过输电巡检图像智能识别比赛等方式，优选高性能算法进行培育，迭代创新，不断提升算法性能。
为了得到性能优秀的人工智能模型，必须以大量优质数据（样本）作为支撑。该团队与各网省公司及设备厂家合作，持续收集全网通道可视化监拍图像、无人机巡检影像，构建了国内外数量最大、种类最全的百万级输电线路缺陷与隐患样本库，为高性能算法训练提供了坚实的数据基础。
输电线路本体缺陷和通道隐患种类繁多，识别难度大。该项目团队从样本优选、算法模型创新、训练策略优化等全环节要素入手，构建了输电巡检影像人工智能识别系列模型，在全网范围大规模应用，并定期进行算法运行成效分析、收集一线用户反馈意见，对算法模型迭代提升，实现全部缺陷隐患的准确识别，识别精度超过专业人员。
算法运行必须有充足的算力支撑。该项目通过模型压缩等算法将需要高算力、大内存的算法部署在前端设备上，实现前端隐患检测。同时，云端负部署高性能推理算法，对前端回传的隐患图像进行细化识别，减少前端算法由于精度不足造成的误报，从而构建高效的云边协同体系，解决海量并发图像实时精准识别难题。
该团队牵头发布国际、行业等标准10余项，涵盖样本、算法、装备及作业等多个维度，为相关技术研发、产品研制提供标准引领。该成果应用后，山东电网通道外破及本体缺陷造成的线路故障停运率显著降低，有力保障了输电线路安全稳定运行。技术同时拓展应用于铁路、水利等重要基础行业，并出口沙特、巴西等多个国家，带动相关产业快速发展。
下一步，国网山东电科院将深入落实创新驱动策略，从人工智能大模型、工业级无人机、视听融合监控等多点发力，实现输电线路巡检从感知智能到多模态生成式智能的新跨域，为新型电力系统安全稳定运行提供坚强的网架支撑。
