中国石化销售华南管道管理部高级主管李伟介绍，针对悬索跨管道，传统巡检作业人员一般采取地面望远镜的形式进行巡检，另外每年会进行一次攀爬桁跨巡检，但悬索跨底部及拉索等位置都无法近距离观察，巡检存在盲区。
随着汛期来临，通往悬索跨的巡检道路常常因暴雨水位上涨、滑坡等原因中断，巡检人员无法抵达指定区域，导致日常巡检无法正常开展，整个管段安全风险无法识别评估，威胁管道安全运行。
2020年，中国石化销售华南与大疆行业应用成立无人机联合开发应用实验室。悬索跨无人机巡检正是实验室的重要研究课题之一。
调研发现，目前国内及国际行业内暂时没有开展过相关的深度巡检研究。双方作为该研究的开拓者，进行了两个月的调研、研讨及筹划，突破多项核心技术，在广西输油二部实际现场进行了多次试验验证并取得成功，利用大疆不同类型无人机的组合应用，完成悬索跨的精细三维模型重建及自动化巡检作业。
- 悬索跨数字化管理
精细化三维模型重建
管道完整性管理中，数字化管道模型作为多种数据的承载，是重要的基石。如何高效、低成本地重建部件级高精度三维模型，是当前数字化管道应用的难点。
联合实验室采用大疆精灵 4 RTK 进行三维影像采集，极大降低了高精度三维模型影像采集成本。应用基于点云生成的贴近摄影航线规划，自动生成高精度模型影像采集航线，替代手动飞行补拍影像数据，并且提高影像采集有效率。另外，大疆智图软件针对精灵4 RTK优化了重建算法，缩短了重建时间并优化重建效果。
多环绕方式粗精度航线
基于点云生成的精细三维模型的采集规划
大疆智图进行三维重建
实践证明，通过贴近摄影高精度三维影像采集的方式，能够有效提升三维模型的精度，能够清晰分辨抗风索连接处、管道支座、主塔塔基等零部件。相比传统五航向倾斜摄影采集效率更高，模型细节重建更准确。可满足数字管道悬索跨模型应用。
高精度三维模型与粗精度模型对比
- 悬索跨无人机巡检目标分析
悬索跨设备结构复杂，需要对主索、抗风索锚固点位置、混凝土基础、钢塔架、管道防腐情况等展开精细巡检。检查点多且情况各异，人工巡检即使借助望远镜也难以完成，攀爬至桁架进行巡检安全风险高，效率低，从而导致巡检频率较低。使用无人机巡检，需要提前分析巡检目标、规划合理的航点及航点动作。
悬索跨人工检查
联合实验室结合当前悬索跨各部位巡检精细度要求、巡检频率要求、悬索跨设计结构特点，对比高精度三维模型，对悬索跨能够通过无人机巡检的部位进行逐一拆分，根据经纬 M300 RTK 及禅思 H20的性能，设计出一套针对悬索跨的高质量、高效率巡检航线及采集任务。
悬索跨无人机巡检部位样张
- 悬索跨日常巡检
基于在线任务录制的自动巡检
巡检人员手动飞行巡检，需要靠近悬索跨各结构，复杂的拉索抗风索结构对飞手同时意味着操作难度和安全风险。飞手还需要掌握一定摄影知识，才能清晰准确地采集巡检照片。日常手动飞行存在不少漏拍、多拍、错拍的情况。
联合实验室采用大疆经纬 M300 RTK， 通过在线任务录制功能，记录飞行器运动、云台俯仰、照片拍摄、变焦等多种动作，将其存储为航线文件。另外，还可以在样片中框选目标区域，以便AI算法自主比对目标区域和飞行时的实时画面，据此纠正拍摄角度，从而保证每次作业都能拍到同一巡检目标。之后，巡检人员仅需启动并且执行航线任务即可自动完成巡检任务。
采集并记录巡检航点/云台/相机信息
确认各航点采集巡检样张
标注 AI 识别区域
经过现场多个架次验证，基于经纬 M300 RTK的在线任务录制自动巡检方案，所获取的图像信息精准清晰，可满足此类悬索跨的日常巡检重复精度要求。
多个架次作业重复精度可靠
- 悬索跨全方位精细巡检
基于三维模型的离线自动巡检规划
悬索跨结构复杂，对首次飞行人员的操作能力依旧有一定要求，巡检路线优化修改不便。联合实验室进一步采用三维模型离线巡检任务规划的方式，有效降低巡检路线规划难度，并且可以根据悬索跨变化情况随时调整，灵活方便。
采用精灵 4 RTK 采集影像重建所得的高精度三维模型，具备绝对位置坐标。逐一标注巡检目标，大疆智图软件能够反算对应的无人机航点坐标、云台俯仰角、相机变焦倍率，并且可以预览巡检效果，最终自动生成巡检飞行任务。实验室针对柳州悬索跨特点，设计了 190 个巡检位，覆盖了所有无人机可巡检的悬索跨目标。
悬索跨离线三维巡检任务规划
悬索跨离线三维巡检任务规划
大疆行业应用 APP DJI PILOT 支持导入大疆智图生成的离线三维任务文件并执行。采用经纬 M300 RTK 及禅思 H20 相机，两个架次即能完成悬索跨完整精细化巡检。
自动巡检软件界面
经纬 M300 RTK 执行自动巡检
实际飞行发现，基于大疆智图的离线三维巡检规划的自动巡检作业，事前能准确模拟出实际采集连接件级别的大小目标，并在自动巡检过程中准确采集。
中国石化销售华南分公司广西输油二部副经理张羽表示：“此次利用无人机进行悬索跨三维立体巡检试验的成功，可极大降低人员巡检的安全风险，在以往无法巡查到看不到的地方，现在都可以看的清清楚楚，而且这种巡检方式非常智能，对悬索跨检查帮助非常大。”
柳州悬索跨无人机作业现场
采用无人机三维立体方式进行悬索跨智能巡检，能够有效覆盖桁跨、主塔、拉索等人员难以巡检的部位，实现全方位自动化巡检，提升巡检效率与效果，未来有望将悬索跨巡检模式，将频次从年度巡检提升为季度或月度，联合实验室也将进一步进行研究，发挥好先驱作用，力争尽快将成果进行转化，造福整个行业。
如果您希望了解更多无人机行业应用解决方案信息，欢迎扫码关注 DJI大疆行业应用 微信公众号：
