中科云图首创的低空无人机遥感网智能解决方案有什么特别之处?

科幻大片里,搭载着多种挂载设备的无人机游走在大街小巷,处理各种突发问题,大显神通。如今,中国科学院院士、广东省科学院广州地理研究所首席科学家周成虎团队正将这样的场景逐步变为现实。

近年来,无人机被越来越多地应用于各行业进行信息采集,但整个飞行过程仍然需要人工操作,且采集到的数据也需要人工处理才能真正使用。“什么时候无人机能真正实现‘无人’化呢?”周成虎长期从事地理信息系统与遥感应用研究,好奇心和需求驱使着他牵头成立了广州中科云图智能科技有限公司,着手对长期积累的科研成果进行转化,制作理想中的“无人机遥感系统”。


中科云图开发的无人机自动巡检系统。受访者供图。

周成虎和团队几经波折,反复对无人机遥感系统进行升级优化,为其添加各种挂载与飞控程序以应对不同行业的需求。“有时候写的程序会卡死,怎么找都找不到错误,那时候恨不得把键盘砸掉。”他说,“后来我就盯着屏幕发呆,突然发现了问题,一下子就解决了。”

研发取得一定进展,无人机遥感系统在湖南500千伏超高压变电站完成了无人化的自动巡检作业,而当团队庆祝胜利时,好奇心又驱使周成虎开始考虑无人机下一步的发展方向:组网运行。

从事低空无人机遥感与地理空间智能产品研发与技术服务的中科云图,已入选“2020发现广州‘独角兽’创新企业”榜单。公司总经理潘屹峰介绍说,中科云图正在佛山市进行无人机组网试点,预计2021年6月将在佛山市丹灶镇全面投入运营。

组成网络后,无人机群将实现“一加一大于二”的效果,有望成为加快应急响应速度、提高响应效率的“天空之眼”。据周成虎介绍,一旦出现突发情况,城市里的无人机能够在半小时之内、稍远地区能够在一小时之内响应,第一时间赶到现场,采集现场信息实现快速处置。

“科学家有两种驱动力,一是对自然的好奇心的探索,二是社会发展与生产实际的需求。”周成虎说,“搞研究的人不光要解决眼下迫切的实际问题,也要思考未来五到十年整个领域和行业的变化,多往前走一点。”

在他看来,为了让科研成果惠及更多普通人,科学家需要和业界合作。“科学家负责科研和技术开发,而将技术工程化,再把工程产品商品化,就要开展合作,让专业的人做专业的事。”


周成虎院士。洪泽华摄。

同时,科技发展日新月异,科技成果转化应用的模式和转化的速度也发生了本质变化。周成虎正在带领团队努力探索,提出了一种“科学-技术-工程-产品”有机融合发展的“STEP”模式,希望构建出一套符合科学规律和适合我国国情的科技成果转化体系。

为了更好地帮助科学家实现科技成果转化,广东省科学院在省内多地布局了技术育成孵化载体,并配备了专业的技术经理人团队和市场化的运行机制。周成虎的项目落地在佛山产业技术研究院。依托佛山完备的产业链和庞大的市场需求,广东省科学院为院士创业项目打通了从科研到产品化的“最后一公里”。

现在,周成虎仍在致力于一线产品的研发与创新,每天早上4点半起来工作,晚上11点方能休息。“我不是天才,不多付出就不会有回报。”他说,“科研没有顶峰,我们永远在爬坡。对我来说,做科研和创业都要付出自己的全部精力,做到尽善尽美。”

广州日报全媒体编辑 林静

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“远程下发巡视任务、智能基站指令接收、设备自检完毕、无人机起飞执行任务”,伴随着远程指挥中心“一键式”巡检指令的下达,一架无人机按照预设的飞行路线自主飞行,这是位于新疆昌吉某1100KV变电站内无人机巡检的日常。

传统的人工巡检,站内全面巡视一遍,4个人至少需要6个小时,现在只需要40分钟便可完成全部高空区域巡检。原来站内高空设备巡检,需停电由专业人员爬到离地50米以上的高处进行作业,对人身安全造成极大隐患。

为全面实现安全、质量、效率提升,中科云图率先提出了变电站无人机无人化自主巡检方案。变电站无人机自主巡检,无人机需要在复杂的环境里来回穿梭,既要选取最佳拍照角度,又要兼顾与带电设备保持足够的安全距离,飞行位置误差必须保持在厘米级,这对无人机机导航控制要求极高。所以变电站无人机巡检,必须解决2个难题,一是定位,二是干扰。

为了解决定位问题,中科云图技术团队对变电站进行了厘米级高精度三维建模,精度可以达到水平误差小于2cm,垂直误差小于3cm。将模型导入自主研发的变电站三维航线规划软件,工作人员只需选取航拍点位,软件即可自动规划飞行航线,无需人工进行干预,极大提供提高了航线规划效率。同时,软件提供仿真飞行平台,通过三维仿真平台计算航线安全性,进行碰撞模拟检测。如检测到有未通过安全性检查的危险航点,系统将对超出安全距离的航段告警,及时提醒工作人员进行调整,确保无人机飞行安全。

针对变电站内干扰大,容易导致无人机失控撞上带电设备问题,服务团队会针对航线涉及的点位进行干扰检测。掌握了特高压站干扰水平后,通过架设实时差分定位基站,就能确保站内差分信号全时、全覆盖,保证无人机在安全的距离内进行作业。

解决以上两个问题,变电站无人机巡检得以实现,中科云图继而创新性提出了无人化。通过在变电站部署无人机智能基站,即使远在千里,也能通过基站的调度平台对无人机远程下发任务。在巡检过程中采用5G传输技术,现场的巡检画面可以实时回传,做到作业过程实时监控。无人机完成巡检任务后,将自动返回智慧基站进行充换电,并自动将巡检成果数据上传至平台,平台将对数据进行智能识别,如:异物识别、表计读数、红外测温、硅胶变色等,大大提升了无人机巡检的智能化水平。

中科云图变电站无人机无人化自主巡检方案,极大地提高了巡检的效率和科技含量,真正解放了人力,实现无人机的无人化。

接下来,中科云图还将不断扩充AI库,不断提升算法模型的识别精度,充分利用图像分析的AI能力,对变电站中存在的设备缺陷、安全风险进行识别,提前预警、防患于未然,助力变电站数字化转型,支撑构建新型电力系统。


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工业园区,无人机智能检测违建加建通知城管到场治理;河涌上空,无人机对水面漂浮物和暗藏排污口一一识别上报,水务部门快速追查清理;交通路口,无人机正对违反交通规则的车辆和行人进行喊话提醒;核酸点附近,无人机号召居民进行核酸和引导有序排队……智慧城镇管理无人机的出现,已成为佛山、广州、衢州、温州等地一些市民生活的日常。

从全国首个基于低空无人机遥感组网的城市综合治理示范工程——佛山南海丹灶镇这块“试验田”,到多城市全域推广使用的“收获季”,被多地政府和居民认可,用无人机绘就智慧城市画卷的幕后“空中画师”,是广州中科云图智能科技有限公司,以及它的智慧城镇服务核心产品——云冠iCrest 2.0边缘计算平台。

广州中科云图智能科技有限公司是一家致力于地理空间智能产品研发并提供低空无人机遥感网运营服务及行业解决方案的高新技术企业,在国内首次提出基于无人机低空遥感网的城市综合治理运维服务管理体系概念,提供多维度、高时效、快响应的智慧城市管理。

基于城市管理多维度、多结构、多层次、分系统特性,中科云图研发了云冠iCrest 2.0边缘计算平台,结合 AI 智能技术,以无人机为载体,赋能基于前端的实时识别分析运算,进而保障城市综合运维管理的时效性,实现了从前端作业、实时分析、后端接入,形成全流程闭环的管理体系,给各行业的应用带来了巨大的支持和提升。

瞬时画笔:全城瞬达确保时效性

城市管理的管理需求往往发于瞬息之间,交通事故处置、污染偷排取证等事件具有偶发性和快速响应性的特点,对服务运维能力提出多样化、高时效要求,基于前端的实时识别将最大程度上保证问题的时效性。云冠iCrest 2.0采用英伟达Jetson Xavier NX 解决方案,承载 AI 智能算法,快速对目标地点进行识别和定位。除了提供前端高速智能识别运算,云冠iCrest 2.0还可提供5G 通信能力,快速传输运算反馈,构建前后端联动体系,更贴近于城镇管理对“快”的需求。城市问题发现识别效率远胜于以往后端识别的模式,更具行业应用价值。

精密色板:AI算法仓提升精准性

云冠iCrest 2.0平台建立独立AI识别算法仓,将为AI系统采集大量的算法训练范例,且在每次作业过程中积累学习样本,为后续打造 AI 智能算法仓构建大量的基础积累,以便AI算法系统更准确地识别城市中的各个需处理问题。用户可根据业务需求,定制AI智能识别算法或在AI智能识别算法仓中,选取业务需求所针对的应用算法,构建全流程、智能化巡查监管体系,在增效能的同时减劳力降成本,组成智慧城市这一未来愿景的坚实现实基础。

百变画布:高算力助力应用场景多元化

高算力支持也是云冠iCrest 2.0的显著优势,更大的运算力让多样化场景同时识别运算成为可能。无人机在城市管理应用中,云冠iCrest 2.0可同时植入多个 AI 算法,在巡查过程中,同时识别多个业务场景,覆盖多个部门业务需求,打造更多样的服务体系,如基建巡查、城管执法提示、非法排污取证、应急响应管理等,达到“一趟作业,多份成果,多部门协同共享”,极大提升了运维服务效率的同时,也将在行政协同中掀起新的变革。

用云冠“智慧大脑”解决城镇管理中的痛点只是开始,中科云图正积极地推动与科研单位、AI 算法公司进行无人机应用行业合作,共同打造行业应用及构建 AI 智能识别算法仓,扩展其他行业应用,共同打造产品生态,为用户提供更高品质的服务。有理由相信,五年技术经验厚积薄发下,这位绘就了智慧城市新画卷的“究极画师”,将会交出更多的好作品。

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