近年来，随着我国城市化发展提质增速，对电能源的需求急剧增加。大量高压输电线路采取跨越林区的方式走线，一方面面临森林火灾破坏的风险，另一方面线路本身故障也带来森林火灾隐患。快速、准确地识别森林火灾风险，评估和管理输电线路韧性，是保障电力系统安全运行、防范化解重大事故风险的重点任务。近日，北京市科学技术研究院城市系统工程研究所的钟少波研究团队依托财政资金创新工程项目，围绕架空输电线路林火风险空地协同感知与韧性提升关键技术攻关，自主研发了一套智能化装备和技术系统，并在电力行业进行了示范应用，取得了系列创新性进展。
图1.项目提出的机上目标智能检测模型（YOLO-PowerLite）结构
图2.输电线路目标检测结果示意图
架空输电线路林火风险隐患主要来自于线路本体和周边环境两方面，随线路运行和环境条件而动态变化。随着无人机和物联网监测技术发展，已逐步在输电线路风险监测中进行推广应用。但是，如何提高目标和环境数据获取精度、如何对获取的多模态数据进行有效融合，以及风险隐患的智能识别，是提升架空输电线路林火安全管理科学性和效率迫切需要解决的问题和挑战。为促进风险识别和韧性评估相关信息的“感知-融合-智能分析”一体化应用，改进现有目标检测算法的资源占用、提升环境针对性，提高风力、风向关键参数监测精度，优化时空语义建模方法和推理效率，是需要突破的关键。相应地，需开发机上运行的轻量化目标检测深度学习智能算法、高精度环境自适应测风校正模型、属性图和关系数据库混合的时空语义查询优化技术。但是国内外相关领域目前尚有不足，没有核心算法模型支持，缺乏集成化技术系统和装备，难以满足电力行业生产运营中高效率、高质量安全管理工作需求。
图3.输电线路目标检测模型集成实现
图4.无人机机上测风实验与改正效果
图5.时空语义查询优化技术框架
图6.输电线路森林火灾风险协同感知与韧性管理系统
钟少波团队基于多年在安全信息协同感知、信息融合与时空知识建模方面的研究成果和经验，构建了机上实时目标检测、测风改正模型，提出了地面设备运行状态、安全管理活动和环境变化监测技术，提出了空地协同感知与融合技术，构建了林火情景下高压输电线路韧性评估指标体系。研究团队针对林火风险情景下高压输电线路系统韧性评估与对策优选应用进行了天地数据获取软硬件集成，开发了数据导入、数据查询、智能目标识别、隐患特征提取、韧性管理等功能，实现了在无人机巡线过程中监测风速风向，检测建筑、农田、鸟巢、异常绝缘子等高危目标，动态识别风险隐患，对林火情景下高压输电森林走廊开展动态韧性评估与策略优化。
图7.现场实验与应用示范
通过在河北省高压输电线路走廊示范区开展示范应用，能有效获取相关地理环境、气象环境、人居环境、线路目标等信息，智能识别潜在的风险隐患，对输电线路系统韧性开展评估，有助于提升电力部门巡检作业时动态风险感知能力，提高输电线路安全韧性的科学评估和管理水平。
目前，该研发团队相关成果已发表高水平论文4篇，申请国家发明专利3项，完成软件著作权登记1项。项目研发的协同感知与融合技术，获得北京市科学技术奖二等奖1项，北京时空信息大会创新案例一等奖1项，中国职业安全健康协会科技进步奖二等奖1项，课题负责人钟少波获得2023年北京市应急管理领域学科带头人称号。接下来，该研究团队进一步针对多领域、多尺度风险协同立体感知和防控决策研究，聚焦实际工作中的难点问题，解决电力安全管理领域企业的应用技术难点，并开展进一步产学研合作，推进研究成果在电力行业应用，为输电线路森林火灾风险管理提供先进技术和装备支持，提升我国电力行业安全防控水平。
（钟少波 文/图）
北京市科学技术研究院是北京市人民政府直属的综合性科研机构，坚持“创新立院、人才强院、服务兴院、开放办院”发展战略，秉承“科技让生活更美好”的价值追求，巩固提升智慧城市、生命健康、生态环境、分析测试四个优势领域，持续强化科技智库、科学普及两个特色领域，前瞻布局新材料与先进制造、信息与人工智能、生物技术与健康、新能源与低碳技术四个研发方向，成为城市治理体系和治理能力现代化的重要科技力量，高精尖产业技术研发和成果转化的重要支撑力量，国际和区域科技协同创新的重要推动力量，落实科技体制改革和先行先试政策的重要实施力量，全面融入北京国际科技创新中心建设、服务新时代首都发展。
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