低空經(jīng)濟助力電力巡檢新質(zhì)生產(chǎn)力創(chuàng)新與發(fā)展

摘" 要：低空經(jīng)濟發(fā)展背景下，電力巡檢正經(jīng)歷技術(shù)革新與模式轉(zhuǎn)型。本文系統(tǒng)分析新型電力巡檢體系的技術(shù)架構(gòu)及模式演變，并提出該領(lǐng)域面臨的多重技術(shù)瓶頸、政策監(jiān)管及環(huán)境與設(shè)備等挑戰(zhàn)。對此，提出構(gòu)建\"政策引導-技術(shù)創(chuàng)新-人才培育-安全保障\"四維協(xié)同發(fā)展策略，推動電力巡檢向全周期智能化方向演進。

關(guān)鍵詞：低空經(jīng)濟" " "電力巡檢" " "多模態(tài)技術(shù)" " "智能化

近年來，隨著科技的飛速發(fā)展與空域管理政策的逐步放開，低空經(jīng)濟作為一種新型經(jīng)濟形態(tài)在全球范圍內(nèi)蓬勃興起。隨著國家對低空經(jīng)濟的重視程度不斷提高，一系列鼓勵政策相繼出臺，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展營造了政策環(huán)境。在電力巡檢領(lǐng)域，國內(nèi)科研機構(gòu)與企業(yè)緊密合作，開展了大量針對性研究。

電力巡檢作為電力系統(tǒng)運行維護的核心環(huán)節(jié)，對保障電力供應的穩(wěn)定性、可靠性以及安全性起著舉足輕重的作用。傳統(tǒng)電力巡檢方式主要依賴人工，巡檢人員憑借專業(yè)知識與經(jīng)驗，運用簡單檢測工具，按照既定巡檢路線對電力設(shè)備進行定期巡查。這種方式在電力行業(yè)發(fā)展歷程中曾發(fā)揮重要作用，但隨著電力系統(tǒng)規(guī)模持續(xù)擴大、技術(shù)復雜度不斷提升以及對供電可靠性要求日益嚴苛，其弊端愈發(fā)顯著。

2023年9月，習近平總書記在黑龍江考察調(diào)研時提出“加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，增強發(fā)展新動能”。電力巡檢新質(zhì)生產(chǎn)力正革新電力設(shè)備運維模式，多模態(tài)技術(shù)融合催生系統(tǒng)檢測體系：無人機通過搭載聲光等傳感模塊構(gòu)建空基檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)輸電線路故障缺陷高精度定位與精準識別，提高巡檢效率，在高原、沼澤等復雜環(huán)境具有顯著優(yōu)勢；機器人搭載SLAM技術(shù)設(shè)備構(gòu)建高清三維地圖，通過配備柔性機械臂精準識別變電站故障缺陷；大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)的應用進一步推動電力巡檢智能化，通過對在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝智能傳感器，實時監(jiān)控電力設(shè)備運行狀態(tài)，對傳感數(shù)據(jù)進行采集、處理和分析，實現(xiàn)故障缺陷一體化智能診斷。

一、電力巡檢新質(zhì)生產(chǎn)力

（一） 技術(shù)變革

在低空經(jīng)濟發(fā)展浪潮下，前沿技術(shù)與電力巡檢深度融合，新型電力巡檢技術(shù)應運而生。無人機、機器人、紅外成像、聲學成像、AI、互聯(lián)網(wǎng)+等核心技術(shù)多模態(tài)融合，助力電力巡檢智能化轉(zhuǎn)型。2013年，南方電網(wǎng)逐步全面部署無人機執(zhí)行電力巡檢作業(yè)，無人機搭載攝像頭首次作為電力巡檢新工具代替巡檢人員，實現(xiàn)對輸電線路、桿塔和變電站全方位可視化檢測。隨著紅外、聲學等技術(shù)不斷突破，越來越多新技術(shù)與無人機深度融合，推動電力巡檢實現(xiàn)全面深度檢測。

智能機器人逐漸進入電力巡檢領(lǐng)域，陸地機器人與空中無人機形成空地協(xié)同互補優(yōu)勢。在地面平坦、通行條件較好路面，可選用快速穩(wěn)定的輪式機器人，在山地等復雜有障礙的路面，可搭配安裝各類傳感器、能實現(xiàn)智能化操作與監(jiān)測的多足機器人，同時機載機器人與無人機配合，可實現(xiàn)遠距離、高復雜環(huán)境下的作業(yè)。電力設(shè)備運行時，輸電線路、絕緣子等因工作發(fā)熱或接線異常導致電阻增大，會使異常點局部溫度異常升高，無人機搭配紅外熱成像機載模塊可在晝夜等不同光照條件下敏銳探測微小溫度變化，及早發(fā)現(xiàn)故障隱患以作預防。高壓電力設(shè)備在長期運行下，由于絕緣材料老化、零部件松動等原因產(chǎn)生超聲或特高頻信號的局部放電現(xiàn)象，無人機搭配MEMS聲學成像模塊可通過被動非接觸無損方式迅速定位故障并利用信號處理、深度學習等技術(shù)判斷放電類型及嚴重程度等級。通過外置溫濕度、氣壓、激光、GPS等精密傳感器精確獲得被測地環(huán)境參數(shù)，與聲學模塊結(jié)果結(jié)合形成自動化測試報告，實現(xiàn)遠距離實時測試。利用深度學習算法，使用CNN、GAN、LSTM等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行圖像處理以獲取故障類型。此外，激光雷達技術(shù)逐漸應用于電力巡檢，通過對被檢位置環(huán)境進行高精度掃描測繪，構(gòu)建無人機巡檢路線模型，實現(xiàn)實時精確快速巡檢。使用5G、互聯(lián)網(wǎng)+等技術(shù)遠程搭建虛擬環(huán)境，根據(jù)現(xiàn)場在線監(jiān)測系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，迅速獲得電力設(shè)備運行變化情況，為運維提供精準數(shù)據(jù)支持。

（二）巡檢模式

電力巡檢模式從傳統(tǒng)人工巡檢，到“無人機+人工”，再到“無人機+機器人+人工”，經(jīng)過兩次升級，巡檢效率和質(zhì)量顯著提升，低空經(jīng)濟發(fā)展助力電力巡檢邁向新臺階。由于戶外電力設(shè)施常處于山地或高空，低空經(jīng)濟發(fā)展將促進無人機在控制算法、導航定位、環(huán)境適應、飛行狀態(tài)等方面的技術(shù)提升，實現(xiàn)無人機起飛、巡檢、數(shù)采、返航等全過程智能化作業(yè)。無人機配備高精度GPS、北斗等定位模塊，可實時獲取定位信息和調(diào)整飛行姿態(tài)，從搭載可視化攝像頭到配備紅外、聲學、激光雷達等傳感設(shè)備，無人機從單一作業(yè)發(fā)展為多面手協(xié)同作業(yè)，巡檢效率和質(zhì)量得到提高。

在地形復雜地區(qū)，可采用無人機“蛙跳式”巡檢模式，該模式更利于穿越山林地形。由于機場停靠和補給靈活，“蛙跳式”巡檢模式能根據(jù)任務需求靈活實現(xiàn)無人機與機場的解耦。由于機巢配備自動充電裝置、通信裝置、環(huán)境監(jiān)測、數(shù)據(jù)存儲模塊，能為野外長期作業(yè)的無人機提供重要保障，發(fā)展機巢協(xié)同作業(yè)將為無人機巡檢和運維提供重要支撐。構(gòu)建由無人機、機器人、人工組成的全方位、立體性、多層次巡檢體系可發(fā)揮“1+1+1gt;3”的作用，以應對復雜多變的電力運維環(huán)境。無人機憑借空中優(yōu)勢，通過配備溫、聲等傳感器模塊，精準定位故障及隱患區(qū)域；機器人通過搭載各高精度傳感器和智能模塊，對配電室、變電站等地面場所進行自動智能巡檢，同時可配合無人機長距離、大范圍作業(yè)；人工巡檢作為補充環(huán)節(jié)，根據(jù)長期作業(yè)經(jīng)驗和判斷能力，充分運用先驗知識，在無人機、機器人巡檢過程中遇到問題時，現(xiàn)場解決。

二、電力巡檢新挑戰(zhàn)

（一） 技術(shù)瓶頸挑戰(zhàn)

無人機的續(xù)航能力、抗電磁干擾能力、飛控能力，機器人的結(jié)構(gòu)性能、負載能力、行駛穩(wěn)定性，以及紅外算法、聲學算法、視圖算法、MEMS傳感器、數(shù)據(jù)處理傳輸?shù)纫幌盗兄匾夹g(shù)亟需突破，這些技術(shù)對電力巡檢新質(zhì)生產(chǎn)力的提升至關(guān)重要。輸電線路、桿塔等電力設(shè)備常建于高原、山地等地形復雜、氣候多變的區(qū)域，這些區(qū)域地勢陡峭、氣壓低、陽光輻射強且存在極端溫濕度等特點，給無人機巡檢帶來諸多挑戰(zhàn)。高海拔地區(qū)空氣稀薄、氣壓低、溫度低、陽光輻射強烈，空氣稀薄使無人機螺旋槳旋轉(zhuǎn)效率降低，低溫和低壓使無人機續(xù)航能力減弱，且無人機飛行時受氣流變化的影響極易失控；同時，無人機飛行、機器人行走及數(shù)據(jù)和遠程傳輸均易受到電磁干擾。室外電力設(shè)備長期暴露在外，由于設(shè)備表面污化、破損、變色等原因，巡檢視覺功能在故障判斷識別過程中存在一定虛警率。紅外模塊精準度受外界環(huán)境、內(nèi)部溫度、工作距離等因素影響，現(xiàn)階段紅外檢測精度較低，尤其是高溫檢測，誤差與測量范圍呈正比，導致溫度越高檢測誤差越大。聲學模塊在定位檢測方面彌補了視覺功能的缺陷，但由于聲學檢測與麥克風陣列、算法及軟硬件有關(guān)，需要在陣列設(shè)計、算法創(chuàng)新、軟硬件等方面繼續(xù)升級。

（二）政策監(jiān)管挑戰(zhàn)

當前我國低空空域管理面臨諸多問題，科學規(guī)劃設(shè)計和高效利用是低空經(jīng)濟發(fā)展的重要基石。從規(guī)劃設(shè)計層面看，低空空域尚未形成全國統(tǒng)一規(guī)劃標準，各地存在空域劃分差異、區(qū)域界限模糊等現(xiàn)象，導致飛行器跨區(qū)域飛行時面臨諸多不確定性，易引發(fā)飛行隱患。此外，部分地區(qū)審批流程煩瑣冗長，相關(guān)企業(yè)和單位在申請飛行任務時需經(jīng)多個部門審批，尤其涉及特殊空域時，申報材料繁雜且審批周期不確定，嚴重影響部分區(qū)域電力設(shè)備巡檢效率，進而對電力系統(tǒng)安全構(gòu)成潛在危害。無人機發(fā)展時間較短，監(jiān)管政策尚不完善、處罰力度不足，未經(jīng)審批的無人機擅自飛行，擾亂空中飛行秩序，威脅地面人員或設(shè)施安全，也給相關(guān)部門和行業(yè)帶來潛在危險和損失。在部分電力設(shè)施密集或重要區(qū)域，“黑飛”無人機更是嚴重威脅電力安全。

（三）環(huán)境與設(shè)備挑戰(zhàn)

我國幅員遼闊，地理環(huán)境多樣，電力線路分布廣泛，復雜多變的地理環(huán)境和惡劣的氣象條件給低空飛行模式的電力巡檢帶來極大挑戰(zhàn)。特別是在山區(qū)或荒漠地區(qū)，無人機受地理環(huán)境影響，在飛行過程中信號頻繁丟失，巡檢任務中斷比例較高，嚴重影響巡檢效率。在高原空氣稀薄地區(qū)，無人機受氣壓影響導致動力輸出下降，承載能力降低，無法搭載系統(tǒng)巡檢設(shè)備，遇到大風天氣時，無人機極易受到氣流影響難以維持飛行狀態(tài)，增加墜機風險，無法完成巡檢任務。沿海地區(qū)的高濕、高鹽環(huán)境會嚴重腐蝕無人機、機器人等巡檢設(shè)備，長期暴露其中會導致巡檢設(shè)備內(nèi)部電子元器件受損，增加巡檢設(shè)備的故障率和維護成本，還會降低巡檢效率。此外，電力巡檢設(shè)備購置成本較高，一套完整高性能無人機巡檢系統(tǒng)投入高達數(shù)十萬元，甚至上百萬元。隨著技術(shù)迭代發(fā)展，電力企業(yè)為保持巡檢任務高效安全，需持續(xù)投入資金更新設(shè)備。

三、發(fā)展策略與建議

（一）強化政策支持與引導

政策支持和引導是推動低空經(jīng)濟賦能電力巡檢產(chǎn)業(yè)升級的核心驅(qū)動力。建議主管部門制定低空經(jīng)濟電力巡檢專項發(fā)展規(guī)劃，優(yōu)化地區(qū)資源和特色產(chǎn)業(yè)布局，打造低空經(jīng)濟與電力巡檢融合示范區(qū)。建議設(shè)立低空經(jīng)濟電力巡檢產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金，重點投向智能巡檢裝備研制等關(guān)鍵領(lǐng)域；實施設(shè)備購置補貼計劃，對自主研制巡檢設(shè)備的企業(yè)給予一定補貼；建立多維激勵機制，對取得重大技術(shù)突破的研發(fā)團隊授予科技創(chuàng)新獎勵，對成果轉(zhuǎn)化成效顯著的企業(yè)，在建設(shè)用地指標、基礎(chǔ)設(shè)施配套等方面給予政策傾斜；完善稅收優(yōu)惠體系，對從事無人機巡檢技術(shù)研發(fā)的企業(yè)給予費用扣除比例提升等政策支持，構(gòu)建長效化政策保障機制。

（二）深化技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)

技術(shù)創(chuàng)新是驅(qū)動電力巡檢智能化轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略支點，應加快構(gòu)建“基礎(chǔ)研究-技術(shù)攻關(guān)-成果轉(zhuǎn)化-標準引領(lǐng)”的全鏈式創(chuàng)新體系。高校科研團隊應聚焦高能量密度電池技術(shù)，重點開展固態(tài)電池材料制備工藝等研究，推進全生命周期電池管理系統(tǒng)開發(fā)，實現(xiàn)極端環(huán)境下電池組溫差控制。科研院所應構(gòu)建多模態(tài)數(shù)據(jù)融合分析平臺，基于AI模型改進圖像、紅外、聲學等算法，提升輸電線路等缺陷識別準確率。建立產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新中心，搭建涵蓋技術(shù)評估、中試熟化、產(chǎn)業(yè)孵化的全生命周期成果轉(zhuǎn)化平臺，重點推廣技術(shù)作價入股、收益分成等轉(zhuǎn)化模式。積極參與低空經(jīng)濟中電力巡檢標準制定，推動數(shù)據(jù)采集、分析處理、安全管控的標準化技術(shù)體系建設(shè)，加速形成技術(shù)研發(fā)與標準研制協(xié)同創(chuàng)新格局。

（三）加強人才培養(yǎng)與團隊建設(shè)

在新型電力巡檢體系加速迭代背景下，應積極構(gòu)建“教育供給-職業(yè)培訓-高端引智”三位一體的人才戰(zhàn)略支撐體系。建議教育主管部門指導高校構(gòu)建“專業(yè)基礎(chǔ)+技術(shù)前沿+產(chǎn)業(yè)實踐”三維課程體系，重點增設(shè)空天信息工程、智能電網(wǎng)運維等交叉學科，將數(shù)字孿生、邊緣計算等前沿技術(shù)模塊化嵌入專業(yè)課程。推動頭部企業(yè)與高校共建產(chǎn)業(yè)學院，組建企業(yè)工程師與高校教師組成的“雙師型”教學團隊。針對電力巡檢運維人員，企業(yè)需定期組織關(guān)于無人機飛行操縱、智能檢測設(shè)備使用、巡檢設(shè)備維護等最新技術(shù)培訓。與權(quán)威認證機構(gòu)合作，設(shè)立職業(yè)技能等級認證證書，鼓勵員工獲取高水平技能證書，加快技能培訓業(yè)務發(fā)展。實施“智慧電力人才計劃”，通過項目制聘用等柔性引才機制，重點引進智能診斷算法等領(lǐng)域的國際領(lǐng)軍人才。

（四）完善安全保障與風險管理

安全是電力巡檢的基礎(chǔ)保障，支撐電力巡檢工作穩(wěn)步開展。全方位筑牢安全屏障，強化安全保障與風險管理，是推動低空經(jīng)濟與電力巡檢融合發(fā)展的核心任務之一。目前，法律法規(guī)尚不完善，部分條款未能及時制定，需對《中華人民共和國民用航空法》《電力設(shè)施保護條例》等法律法規(guī)進行修訂與補充。此外，監(jiān)管部門缺乏協(xié)同作戰(zhàn)能力，信息共享、聯(lián)合執(zhí)法等方面存在短板，傳統(tǒng)監(jiān)管手段已難以適應需求，應通過多部門協(xié)同聯(lián)動構(gòu)建常態(tài)化協(xié)作機制。電力巡檢過程中海量數(shù)據(jù)面臨前所未有的風險，部分數(shù)據(jù)甚至被攻擊泄露，給電力系統(tǒng)帶來潛在風險。應構(gòu)建數(shù)據(jù)加密、備份、恢復等保障機制，定期開展數(shù)據(jù)安全檢測，及時更新防護系統(tǒng)。

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（作者單位：杭州科技職業(yè)技術(shù)學院智能制造學院）

責任編輯：張莉莉