8000元破解行业三重困局 上海东海职院学子研发车载巡检系统守护电网安全

　　凌晨5点,皖南山区的输电线路旁,58岁的电力巡检工老李系好安全带,正准备攀爬60米高的铁塔。这基杆塔上的36片绝缘子,每一片都关系着山下3个乡镇、数万居民的用电安全——就在半年前,相邻线路一片绝缘子的闪络击穿,导致整条线路停运8小时,沿线企业生产、居民生活受到严重影响。

　　而这样的登塔巡检,老李和班组同事们每月要重复上百次,高空坠落、触电的风险如影随形。更让班组犯难的是,老师傅陆续退休,年轻人不愿接手这份高危工作,人员断层问题日益凸显;市面上一套工业级巡检设备动辄十几万元,花光班组全年运维经费也买不起,消费级无人机又扛不住山区复杂环境,飞不到两基塔就要返航,对绝缘子内部的隐性缺陷更是无从检测。

　　这正是当前基层电力绝缘子巡检行业的普遍困境。近日,上海东海职业技术学院机电学院学生巫林波带领的创新创业团队,依托学校汽车检测与维修专业的技术积淀,研发出车载无人机绝缘子巡检系统,针对行业长期存在的“高风险低效率、高门槛低适配”核心矛盾,给出了一套“移动化部署、智能化检测、低成本运维”的系统性解决方案,让基层电力运维单位首次用上了可负担、可依赖的智能巡检装备。该项目已成功入围第十五届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛上海东海职业技术学院校内选拔赛决赛。

　　据国家能源局统计,输电线路中由绝缘子缺陷引发的跳闸事故占比超三成,而人工登塔巡检仍是国内多数基层供电班组的主要作业方式。以110kV线路为例,单基杆塔人工巡检平均耗时超30分钟,班组日均巡检量不足15基,巡检周期与绝缘子缺陷的演化周期严重错配,而电力行业高处坠落事故已成为人身伤害事故的最主要类型之一。

　　针对这一行业痛点,巫林波团队跳出传统无人机巡检的“固定机场模式”,创新性地将巡检模式升级为“车载移动模式”——以二手越野底盘为基础进行专业化再制造,打造可深入山区作业的移动作业平台,搭载定制化无人机与多模态检测设备,构建起“抵达-释放-检测-回收-分析”的全闭环作业能力。

　　团队核心依托汽车检测与维修专业的技术优势,完成了三大关键技术突破。在车辆平台端,团队建立了二手越野底盘再生检测标准体系,通过重新调校车辆悬架减震参数、加装液压缓冲支腿,将越野工况下的车辆振动幅度降低60%以上,单台改装成本较全新底盘节约80%以上,同时保障底盘安全性能完全符合特种作业车辆规范;创新设计双回路冗余供电系统,借鉴汽车双电瓶设计理念,实现车载电源与独立储能的无缝切换,让无人机单次作业续航从传统的30分钟延长至8小时,彻底解决野外连续作业的能源难题。

　　双回路冗余供电系统核心电路板

　　在检测技术端,团队突破单一可见光检测的局限,采用“可见光+红外+紫外”三模融合检测策略。其中,4K工业相机可识别0.2mm以上的绝缘子表面裂纹,红外热成像模块能捕捉2℃以上的异常发热点,精准定位绝缘子内部劣化问题,可过滤日光干扰的专用紫外探测设备,能提前捕捉绝缘子早期放电的预警信号。三项技术融合后,系统综合检测准确率达95%以上,解决了传统方案“看得见表面、看不见内伤”的行业顽疾,相关检测技术完全符合国家电网《带电设备红外诊断应用规范》《带电设备紫外诊断技术应用导则》行业标准。

　　无人机对输电线路绝缘子开展精细化巡检

　　在协同调度端,团队打造了“车为母舰”的智能调度体系,通过机械臂换电机构实现90秒内无人机电池全自动更换,真正做到“人不下车、机不落地”的连续作业;车载边缘计算单元可对检测数据实时预处理,仅将疑似缺陷特征上传云端,节省90%以上的通信流量,完美适配野外偏远地区的弱网作业环境。

　　据行业研究数据显示,2024年中国电力巡检无人机市场规模已达89亿元,未来五年复合增长率超20%,但当前市场90%以上的份额集中在15万元以上的高端工业级设备,全国超2400家县级供电公司、大量基层运维单位亟需的万元级高性价比产品,市场供给存在显著空白。

　　而巫林波团队研发的这套系统,单套基础版硬件成本控制在8000元以内,仅为商用工业级系统的1/6,完整含改装车辆的整套方案售价也仅为工业级系统的1/5。目前,该系统已完成实验室环境测试与江浙沪多地现场试用验证,单架次可完成12基杆塔巡检,较人工巡检效率提升60%。参与试用的基层供电所运维人员表示,这套系统不用登塔就能完成绝缘子全维度检测,大幅降低了作业风险与一线人员的劳动强度,真正解决了基层“买得起的不好用、好用的买不起”的长期难题。

　　项目负责人巫林波表示,团队始终秉持“以专业所长,解行业所困”的理念,核心优势就是用汽车工程的思维解决无人机电力巡检的工程难题。下一步,团队将继续深化与基层电力单位、电力运维服务商的合作,首年目标覆盖江浙沪区域100套系统,持续优化技术方案,让这套低成本智能巡检系统惠及更多基层运维单位,彻底破解行业安全、效率、成本的三重核心困境,为我国能源基础设施数字化智能化升级打通基层落地的“最后一公里”。

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责编：宗何