近年來，南方電網公司充分發揮企業創新主體作用，推動科技創新與產業創新深度融合，加快科技成果轉化應用，著力提升科技創新“源動力”。
近日，國家知識產權局聯合世界知識產權組織發布第二十五屆中國專利獎授獎名單，南方電網公司摘得一金一銀歷史最好成績。南網報今起報道中國專利金獎、銀獎的誕生歷程，為讀者講述獲國家專利領域最高榮譽背后的故事。
6月10日，南方電網電力科技股份有限公司(以下簡稱“南網科技公司”)生產基地一片繁忙，最新款“慧眼”無人機和機庫上市在即。工程師們為無人機裝上電力作業特制的絕緣槳葉和懸臂，燒錄最新控制程序，并在實訓場地緊鑼密鼓地開展功能和性能測試，以確保量產產品滿足用戶需求和現場作業要求。
近日，由廣東電網公司自主研發的電力機器代人相關專利“一種基于非向量空間控制策略的導線追蹤方法及裝置”，獲得第二十五屆中國專利金獎。該系列產品追蹤導線作業可靠率高達99.995%，已成為行業內應用規模最大、影響最深的技術標桿。但鮮為人知的是，在研發伊始，它只是一次探索性的嘗試。
算法破局
讓機器人“看見”高壓線
時間倒回2017年，廣東電網公司為了解決用機器人作業時配網線路帶電拆接引線的問題，自主立項了雙臂協同作業機器人的科技項目。
彼時，傳統機器人依賴模板匹配技術，面對高壓導線這類“本身圖像特征簡單但環境復雜”的目標時，識別準確率不足30%。“機器人或者無人機在執行電力作業任務時，面臨最大的挑戰是現場環境的不確定性。即便畫了航線、做了模型，一旦遇到導線飄動、交叉跨越等情況，機器人和無人機就有可能識別不出來”，項目負責人、南網科技公司研究院副院長、智能運檢事業部副總經理麥曉明介紹，“就像讓人蒙著眼睛走鋼絲，稍有偏差就會失敗。”
如何讓機器人在動態變化的環境下“看見”導線?團隊決定突破傳統技術框架，從底層算法到感知系統進行全面革新——這不僅關乎單個項目的成敗，更將影響未來電網運維的智能化水平。
萬事開頭難。特征提取、模板匹配、激光定位……技術路線很多，哪一種才是最合適的?團隊嘗試了幾個月，卻始終找不到頭緒。
轉機來自一次跨學科碰撞。麥曉明在大學所學的專業是無人駕駛，學生時代的他曾參加全國第二屆無人駕駛比賽并獲得第二名。“當時沒有GPS，純激光。”然而，那次比賽讓麥曉明關注到了視覺識別技術。“早期的無人駕駛技術受限于硬件算力、基礎設施、法規和倫理問題，難以規模化應用。但隨著長期試運行和技術迭代，行業逐漸形成了清晰的標準。”麥曉明說，“如今自動駕駛汽車的分級標準、牌照管理、責任認定等法規逐步完善，視覺識別技術的精準度和穩定性也大幅提升，這讓我們看到了新的可能性。”
針對戶外復雜環境下導線跟蹤的核心難題，團隊創新性地提出采用非向量空間控制策略。該專利的核心在于摒棄傳統提取圖像特征方法的局限，轉而采用實時圖像與預設圖像之間的整體相似度關系，來度量導線與機器人之間相對空間距離，即便在光線變化或部分遮擋情況下，機器人仍能可靠地鎖定目標。
視覺識別技術的創新應用，使得機器人及無人機在快速移動或飛行過程中始終沿著導線飛行，同時20米開外就能快速識別直徑只有3到4厘米的導線，并提前做出雙臂規劃或飛機繞障的動作。
落地應用
從“實驗室專利”到“保電利器”
在科技創新的路上，從理論突破到實際應用往往需要跨越重重障礙。這也是雙臂協同作業機器人在研發伊始，只是作為一個科技項目來推動的原因。
2018年，《國務院關于推動創新創業高質量發展打造“雙創”升級版的意見》出臺，提出要顯著增強科技成果轉化應用能力。“大家的思路跟著國家的政策發生了變化，開始萌生了要做一個產品的念頭。”
“專利不能只是一個束之高閣的技術，它必須與成果轉化及產業強綁定。”麥曉明強調，一個專利如果沒有辦法做到產業化，那就是沒有用的專利。麥曉明表示，技術轉移不暢、市場需求不匹配等是制約專利轉化運用的關鍵因素。要以需求為導向，推動技術場景落地，加快融入產業鏈。
“專利證書上的公式只有幾行，但背后是數千次實驗和無數次推倒重來。”核心成員王楊坦言，創新是“笨功夫”與“巧思維”的結合。有時為優化算法，團隊往往要連續進行一年的戶外試驗，驗證軟硬件是否滿足電力作業現場要求。
從科技項目到成熟產品需要完整鏈條：需求導入、立項、技術研發、試生產、掛網試運行、入網許可再到商業推廣，短則1年，長則3年。團隊調整了工作方式，將50%時間用于研發，另外50%則投入需求定義分析及測試。
“無人駕駛技術十幾年前就已出現，但規模化應用需要解決可靠性問題”，麥曉明說，“我們的技術不僅要能用，還要保證1萬次作業都可靠。”
2018年，南方電網公司首臺自主研發的變電站巡檢機器人通過型式試驗，量產在即。彼時，麥曉明信心滿滿：“我們有大規模應用的需求，也有自主研發的實力，‘南網智造’勢在必行。”2019年，無人機的全自主網格化巡檢產品化道路開始起步。一年后，歷經數十次迭代、數萬次的測試與現場試運行，這項專利技術固化為通用模塊，嵌入“慧眼”“擎天”等系列智能裝備，在廣東電網構建了全國首個天空地一體的通用性無人自主作業體系。
如今，南方電網公司已實現在智能運檢領域的核心技術自主可控。基于該專利研發的系列智能機器人及無人機軟硬件產品已跨行業、跨國家應用，形成直接經濟效益6.39億元，助力南方電網戰略性新興產業高質量發展。
南網報記者 黃雅熙 通訊員 楊雅潔 李梓
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