2023年11月2日，在“第2屆電力行業數字化轉型大會暨第4屆電力人工智能大會”上，「智創獎」第二屆電力數智化轉型技術創新應用評選頒獎典禮同期舉行。
國網江蘇省電力有限公司泰州供電分公司憑借其“基于遠距離高精度變電站安全快速巡檢及展示系統”案例，獲得“智慧變電站創新應用案例獎”。
本篇文章將重點為大家介紹該巡檢系統的四大創新點：
1、高效無人機巡檢航線自動生成
傳統拍攝方式需要無人機懸停、對焦，這個過程中需要大量時間也會消耗無人機的電量，進而拉低了巡檢效率。因此無人機在飛行中拍攝可提高3-5倍的效率，但是飛行中拍攝對相機快門速度要求較高，而過快的快門速度由減少了進光量使得拍攝畫面較黑，因此要選用高動態范圍的傳感器。
泰州公司經過長期論證及實際測試，選用大幅面（44*33）高動態范圍（83Bd）的傳感器，像原尺寸選用3.45微米，配合最新研發的焦距、景深融合算法模塊實現了焦點準確，景深覆蓋全拍攝范圍大，逆光時也有滿意的效果，使得變電站設備從上到下都清晰可見。
2、構建焦距、景深融合算法模塊
無人機在飛行中拍攝時由于所拍攝物體遠近不同，每只鏡頭都有景深限制，因此如何選擇最佳焦點是拍攝清晰的基礎，泰州公司在實際拍攝中研發新型對焦景深算法模塊，引進激光測距雷達，測距雷達頻率可達一萬赫茲，保證了和焦準確性與對焦速度。
變電站內龍門架及變壓器等設備高度不同，錯落有致，為了保證對焦與景深的均衡使焦點準確的落在要拍攝的主體上，本項目研發智能對焦算法，反應時間可達毫秒級。
智能對焦一共有三種模式clip/gate/relative：
Clip模式時可以設置焦距最大最小值，對焦距離就在最大最小值中間變動。
gate模式在clip的基礎上增加了極值概念，如果突然探測到物體達到極值，那么相機的對焦距離就會被設置到極值前的值。
relative模式是在gate的基礎上，進一步限制了測距測得距離的波動對焦距離的影響。
就是說如果在最大最小值范圍內，測距儀測得數值和前一段比較有較大波動時，相機的對焦距離不會跟隨波動而波動，因此避免了頻繁在龍門架與地面點間切換，使畫面更加一致。
3、多層航線巡檢盲區消除技術模型
圖像拼接受光線的變化影響較大，為了保持畫面分辨率和角度一致性，要求畫幅大，精度高。本項目采用150mmAF可變焦點長焦鏡頭，44*33傳感器。
無人機每飛行5米拍攝一張，多層航線以一定角度排列，為了保證成圖質量，巡檢整體時間控制在30分鐘以內，單條航線2-3分鐘以內。采用飛行中拍攝的方式。
為了避開障礙物，采用距離變電站高壓帶電體30-70米距離，距離地面高度在45-75米之間的多條航帶。航帶由算法自動規劃，數據生產處理后可以更好的解算出每張照片的具體空中位置。
以設備為特征點的拼接算法逆向生產三維點云模型，當系統檢測到存在盲點及盲區時會以黑色狀態提醒。也可以通過軟件進行統計，同時迭代航線規劃，使盲區減少直到消失。
4、AI圖像快速拼接及2.5維展示技術
傳統三維模型雖然展示全面，但加載速度慢、操作復雜、費用高，三維模型數據量大，一般變電站可高達上百G，首先，三維模型成圖速度慢，最快也要一周以上，普通計算機無法一次性完成計算。其次，生產三維模型的過程中，圖像精度有損失，這與巡檢目的相悖，因此無法滿足常態化巡檢高頻次需求。
泰州公司在本項目中創新研發快速拼接展示方案，巡檢當天生產2.5D模型，在不損失精度的前提下全面展示變電站全景。圖像質量高，不損失原圖精度，方便回溯。即兼具宏觀又兼具微觀，宏觀上整體變電站結構一目了然觀察變電站站整體構造，研判整體機構的問題，微觀上觀察銷釘級別缺陷，毫米級分辨率也更利于圖像識別準確率的提升。區別于點檢的圖像識別，全景圖像識別除可識別銷釘、金具等缺陷，更可發現大面積銹蝕的生成和發展規律，全面展示解讀大面積銹蝕、漏油等問題。
通常拼接軟件以地面點位為參考紋理進行拼接，拼接過程中線路、龍門架有錯層、斷開現象，本項目研發拼接軟件依據線路、龍門架為參考紋理技術，從變電站線路走向拼接全圖，實際成圖效果更好更精確。改進的算法只采用正常照片的10%用于拼接2.5D全景圖，保證整體視場角一致性。全景圖可以導入已經識別好的缺陷信息，并根據時間生成相應的孿生檢修體，很方便的展示幾年內站內設備變化的情況。并且可以關聯相應的三維圖形、CAD圖還可以給出精確的位置信息供不同部門查看和使用。
2.5維是在變電站上方45度上帝視角，可以更直觀的觀察變電站全貌。且可以將未展示角度信息以連接的方式給觀看者或巡檢人員按照需求查看，視覺效果更好。
因拼接軟件對紋理及變形非常敏感，因此，本項目實際拼接中采用單幅影像中間核心帶10%的數據用于拼接，使得視場角更接近，觀感更好，測量精度更高，可以用在基建測量，設計變更等方面，根據變電CAD設計圖，還可以對應生成桿塔號，間隔號等設備與實物對應關系。
