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    成果转化

    自动化所AI技术助力破解若尔盖草原“鸟线矛盾”

  1. 发表日期:2023-02-07 【 【打印】【关闭】
  2.   春回大地,候鸟北飞。 

      在茫茫无边的草原,鸟儿们以何为家? 

      答案在为千家万户输送电路的输电线路杆塔上。杆塔上的人工鸟巢让昔日的“冤家”——输电网和鸟类和谐相处,这场矛盾的化解离不开中国科学院自动化研究所(以下简称自动化所)及其孵化公司方寸知微研究人员研发的AI技术。 

      “鸟类筑巢和活动给电网带来短路、断路威胁,研究人员曾多次深入一线调研若尔盖县跳闸严重线路,对沿线鸟类分布、活动特点进行记录,目标是让电网的建设可以兼顾发展和保护的目标。”自动化所副研究员及方寸知微CEO冷聪博士介绍。 

      让人头疼的“危险份子” 

      若尔盖位于四川阿坝藏族羌族自治州,以湿地草原、湖泊、沼泽为主,优渥的自然环境也使这里成为全球生物心仪的热门栖息地之一。 

      有吃有喝的若尔盖唯独缺乏高大树木,这让想要筑巢繁衍的鸟儿们犯了难。穿过若尔盖的输电线路杆塔便成为鸟儿们定居筑巢的首选之地。然而随着鸟儿们在输电线路上的活动范围扩大和筑巢增多,两者之间的矛盾也日益凸显。 

      据不完全统计,仅2020-2022年间,阿坝电网110千伏及以上线路,共计发生涉鸟故障19次,其中鸟巢类故障6次,鸟粪类故障13次,鸟类活动对输电线路的影响仅次于雷击。 

      面对鸟类对输电线路造成的隐患,过去主要采用防鸟刺、防鸟针板、高压脉冲驱鸟器等驱离,但收效甚微。从生态角度考虑,鸟儿们的减少,导致草原上鼠兔等物种快速繁殖,将严重破坏若尔盖草原的生态平衡和自然环境。 

      引入AI技术 让共享杆塔成为可能 

      2020年起,国网阿坝供电公司提出了“疏堵结合”生态护线爱鸟方式,即在全电压等级的输电线路杆塔防护区安装让鸟难以适应且不伤害鸟的新型防鸟设备,通过物理占位和主动驱离手段让鸟远离杆塔带电部位,减少鸟类活动对线路运行的影响,同时在杆塔非防护区配置多种结构的引栖鸟装置和人工鸟巢,以“疏”的方式为不同种群鸟类提供适宜的栖息空间。 

      然而,深入推行“疏堵结合”生态护线爱鸟工作、保护草原生物多样性也对人们全方位了解当地鸟类的种类、数量、栖息方式提出了更高的要求。若尔盖有鸣禽、猛禽、涉禽、游禽等不同的鸟类种群,精准识别各个类目并记录大量鸟类活动信息绝非易事,加之当地地处高寒高海拔地区,辽阔的湿地环境大大增加了对鸟类活动进行实时监测与分析的任务难度。这场生态保护行动,亟需更加科学专业的技术力量提供智力支撑。 

      不久前,自动化所和方寸知微的科研人员加入国网阿坝供电公司的“护线爱鸟”行动,依托自动化所的轻量化人工智能技术(Tiny AI),在若尔盖草原开展无人机AI自适应巡检,达成无人机巡检的智能化和自主化。这一实践将实现对鸟类数据进行多角度全方位采集和算法模型轻量化处理,高质量捕捉草原鸟类活动状态,识别鸟类种群,进而开展更加多元的智能分析, 提升鸟防装备信息化水平,助力推动输电线路与鸟类“邻里”间的生态平衡。 

      2022年11月,研究人员冒着风雪,带着设备,走遍180公里的若尔盖湿地保护区,只为一件事——摸清涉鸟故障频发的10千伏若阿线、黑上线和110千伏若真线上鸟类栖息现状。为人工智能技术在这片草原上的“起飞”做足准备。 

      “采用高清视频动态观测鸟类活动,研发鸟类识别算法,建立鸟类与生态环境的知识图谱,让电与鸟共享杆塔成为可能。”冷聪说。 

      搭建智能平台 提升精准保护效能 

      一线数据如何回传、使用?护鸟场景中的图像和视频采集端大量部署在人烟稀少地区,存在无线通讯传输带宽受限,传输照片视频能耗较高等问题。 

      为此,研究人员研发图像视频非对称压缩技术。以图像为例,压缩率可达到10倍,甚至几十倍,同时可以节省3倍以上能耗,能够传输更多现场照片,大幅减小数据传输对带宽和流量的占用。 

      不同于以往,无人机搭载的AI自适应巡检技术支持基于经纬度、时间、天气等信息模拟光照环境,精确选择监测区域,并通过AI识别算法对鸟类情况进行初步监测。 

      为了便于发现和保护珍稀鸟类,研究人员还在算法上下功夫。通过对无人机回传的照片、视频进行鸟类的识别,可根据不同鸟类设置多种级别的告警提示,一旦发现稀缺鸟类,直接联动语音提示,及时通知管理人员,由管理人员判断并进一步处理。此外,针对当地情况,研究人员还升级了避障、去雾算法。

    鸟类识别

    去雾算法

      为了让护鸟护线工作更精准智能,研究人员希望打造一个护鸟图像视频智能分析平台,进行鸟类的识别和保护。具体来说,就是通过管理输配电线路接入的摄像头,回传视频、图片等,实时分析涉鸟故障分布动态,对驱、防、引鸟措施和效果开展动态评估。 

      针对不同鸟类的告警提示,平台支持告警进行查看和处理,用户可对告警信息进行标记,可以标记告警为“正确”和“误报”,进一步提升系统性能。此外,该平台可在数字大屏、PC端、移动端进行展示,覆盖各类使用场景,能够满足不同情况下的使用调度及应急指挥需求。 

      据介绍,从今年开始,该技术和相关应用将在四川阿坝涉鸟故障严重的近3万平方公里的区域运用,后续将逐步推广到四川全省,乃至青海、甘肃等涉鸟故障与地理位置类似地区。 

     

      每年3-6月,若尔盖开始忙碌起来,鸟儿们开始筑巢产卵。2023年春天正在到来,金雕、草原鹰、猎隼、大鵟、红隼等国家一级重点保护动物、珍稀濒危鸟类将陆续飞抵若尔盖,在AI技术的护航下,完成新一轮种群繁衍,为苍茫的若尔盖带来绚丽的生命色彩。 

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