無(wú)人機(jī)在電力行業(yè)的應(yīng)用前景

詹斌+唐博+嚴(yán)偉

摘 要：無(wú)人機(jī)（UAV）技術(shù)的快速發(fā)展使得其逐漸運(yùn)用到電力行業(yè)中，本文主要介紹了無(wú)人機(jī)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)以及在電力行業(yè)的主要應(yīng)用，并對(duì)無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；電力行業(yè)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：V279 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

近幾年以來(lái)，我國(guó)空域的開(kāi)放程度逐漸擴(kuò)大，我國(guó)無(wú)人機(jī)裝備也實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，由原先的技術(shù)化朝著實(shí)用化、體系化的方向發(fā)展。同時(shí)，許多無(wú)人機(jī)已向海外市場(chǎng)出口，無(wú)人機(jī)等現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)成為現(xiàn)下的潮流趨勢(shì)。實(shí)際上，無(wú)人機(jī)運(yùn)用到電力系統(tǒng)內(nèi)的時(shí)間并不長(zhǎng)，且運(yùn)用范圍在不斷擴(kuò)大。從運(yùn)用范疇上看，其由沿海逐步拓展至內(nèi)地均運(yùn)用了無(wú)人機(jī)，不管是平原、還是山區(qū)甚至是高原，都有無(wú)人機(jī)存在。從運(yùn)用領(lǐng)域上看，其在電網(wǎng)監(jiān)理、規(guī)劃設(shè)計(jì)、電網(wǎng)故障處置、建設(shè)放線、輸電線路巡檢等方面都有所普及。

一、無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)

無(wú)人機(jī)（UAV，Unmanned Aerial Vehicle）指的是采取實(shí)現(xiàn)設(shè)置巡航程序或借助無(wú)線電遙控裝置的方式達(dá)到操控目的的一種無(wú)人駕駛飛行器。起初，UAV僅僅在軍事靶機(jī)領(lǐng)域得到運(yùn)用。由于航空技術(shù)的高速發(fā)展，UAV在續(xù)航能力、遠(yuǎn)距通信、航空材料、抗干擾、承重等方面的運(yùn)用范圍得到了進(jìn)一步擴(kuò)大，有效提高圖像數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量與傳輸速率。

一般而言，航測(cè)無(wú)人機(jī)主要由自動(dòng)駕駛儀、設(shè)備機(jī)身、信號(hào)天線、動(dòng)力引擎等組成的。其中，動(dòng)力引擎是由油動(dòng)模式、電動(dòng)模式構(gòu)成；航行起落的方式有：彈射模式、拋擲模式以及直升模式等。但是，無(wú)人機(jī)的回收與發(fā)射對(duì)車(chē)輛、航空器、地面、衛(wèi)星、艦船、亞軌道飛行器等承載平臺(tái)更為適用。為有效確保航測(cè)的精準(zhǔn)度，應(yīng)對(duì)航行方向、航行高度進(jìn)行全天候監(jiān)測(cè)與跟蹤，并結(jié)合具體情況對(duì)搭載的GPS設(shè)備、航攝裝置等進(jìn)行調(diào)整。

作為新興的航測(cè)技術(shù)，無(wú)人機(jī)具有以下特點(diǎn)：

（1）無(wú)須機(jī)場(chǎng)起降。無(wú)人機(jī)的起飛有滑跑、手拋、彈射等方式，一般地面平坦，視野開(kāi)闊的場(chǎng)地即可實(shí)現(xiàn)起降，不需專用跑道，場(chǎng)地可靈活選擇，受地面地形的限制較小。

（2）對(duì)天氣條件不作較高要求。無(wú)人機(jī)能在云下飛行航攝，也能在超低空環(huán)境下飛行，這一點(diǎn)相較于一般的航空攝影與衛(wèi)星光學(xué)遙感更具優(yōu)勢(shì)，即便在云層較多的環(huán)境下也能實(shí)時(shí)獲取到影像。

（3）系統(tǒng)集成度較高。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中包含了飛行控制裝置、數(shù)碼相機(jī)傳感器、全球定位系統(tǒng)設(shè)備、通信系統(tǒng)與飛行平臺(tái)、集成慣性導(dǎo)航裝置等，隨著諸多設(shè)備技術(shù)的高速發(fā)展，系統(tǒng)整體集成技術(shù)的成熟度愈來(lái)愈高。

（4）影像分辨率高、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)由于可以低空作業(yè)，能夠獲取地面分辨率高于5cm的影像，分辨率高，影像清晰。另外，無(wú)人機(jī)可以快速便捷執(zhí)行飛行任務(wù)，獲取的數(shù)據(jù)在現(xiàn)勢(shì)性方面優(yōu)勢(shì)更加明顯。

（5）執(zhí)行任務(wù)方便快捷、高效。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)運(yùn)輸方便，可由普通運(yùn)輸工具裝載運(yùn)輸，也可通過(guò)鐵路或航空托運(yùn)，便于任務(wù)靈活執(zhí)行。同時(shí)，無(wú)人機(jī)起對(duì)降場(chǎng)地和天氣狀況的要求較低，利于快速執(zhí)行飛行任務(wù)。

（6）系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)為集成式，飛機(jī)機(jī)身、發(fā)動(dòng)機(jī)、飛控設(shè)備以及數(shù)碼相機(jī)等都可方便拆卸，易于維護(hù)檢修，一般人員經(jīng)過(guò)幾個(gè)月培訓(xùn)即可掌握。

（7）成本較低。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在設(shè)備成本、運(yùn)輸成本、飛行成本、維護(hù)成本等方面較低。

（8）工程安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低。工作人員通過(guò)地面操控即可完成無(wú)人機(jī)飛行任務(wù)，人員自身人身安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低。

可見(jiàn)，無(wú)人機(jī)較傳統(tǒng)的航測(cè)設(shè)備高效，低成本，受天氣影響小，分辨率高。此外，無(wú)人機(jī)也存在缺點(diǎn)，如飛行速度慢，續(xù)航能力差，較易受到干擾等，因此在實(shí)際應(yīng)用中要綜合考慮。

二、無(wú)人機(jī)在電力行業(yè)的主要應(yīng)用

無(wú)人機(jī)在電力行業(yè)的應(yīng)用，涵蓋了電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)、監(jiān)理、巡檢、應(yīng)急響應(yīng)等。

（1）電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

在低空環(huán)境下，無(wú)人機(jī)能獲取到地形圖像、光學(xué)圖像、輸電線路圖像，這一點(diǎn)是其他監(jiān)測(cè)與測(cè)繪手段無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。在為輸電線路的站址選址以及實(shí)施走廊規(guī)劃的過(guò)程中，要針對(duì)規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行全面測(cè)繪與采集。殊不知，無(wú)人機(jī)測(cè)繪系統(tǒng)既能大大減小環(huán)境給信息勘測(cè)、采集產(chǎn)生的影響，又能有效保證得到的數(shù)據(jù)的高效、優(yōu)質(zhì)、精確。在無(wú)人機(jī)獲取到的數(shù)據(jù)的全面剖析研究的過(guò)程中，要綜合考慮各種因素，充分運(yùn)用有限資源，合理規(guī)劃區(qū)域，確定線路走向，不斷優(yōu)化調(diào)整輸電線路的路徑，將國(guó)家建設(shè)輸電線路的費(fèi)用控制到最少。

（2）電網(wǎng)建設(shè)

在電網(wǎng)建設(shè)的桿塔、構(gòu)架組立，變壓器等大型設(shè)備吊裝，導(dǎo)、地線架設(shè)等施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)牽引設(shè)備多，施工場(chǎng)地大，設(shè)備機(jī)械進(jìn)出場(chǎng)容易受到周邊地形建筑等影響，從而影響工期，及造成安全問(wèn)題。施工前使用無(wú)人機(jī)提前采集現(xiàn)場(chǎng)及周邊影像，利用生成的三維影像并結(jié)合采集的視頻照片對(duì)即將施工的部分進(jìn)行施工方案制定，規(guī)劃進(jìn)出場(chǎng)路線及牽引設(shè)備布置，設(shè)定安全禁區(qū)等。在對(duì)輸電線路開(kāi)展施工工作時(shí)，由于地形比較繁雜、線路走廊長(zhǎng)，再加上線路通過(guò)的地區(qū)地勢(shì)陡峭，樹(shù)木多，河流多，大大增加了線路架設(shè)的難度以及工程施工的難度?？紤]到架線施工與生態(tài)環(huán)保之間的沖突，應(yīng)借助無(wú)人機(jī)放導(dǎo)引繩架設(shè)線路架設(shè)施工，將問(wèn)題扼殺在搖籃內(nèi)。在具體操作過(guò)程中，要先順著線路上空飛行放置一根輕質(zhì)高強(qiáng)引繩通過(guò)各基塔，緊接著牽引后面的引繩，指導(dǎo)牽通一根三級(jí)引繩，架設(shè)導(dǎo)線。借助此法能有效地處理好動(dòng)力傘展放導(dǎo)引繩著陸難度大、人力展放導(dǎo)引繩的高強(qiáng)度等諸多難題。此外，要大力減少砍伐線路通道的樹(shù)木，使自然生態(tài)得到保護(hù)。

（3）電網(wǎng)監(jiān)理

高空墜落，坍塌是施工事故的主要原因，但由于監(jiān)管人員常常是站在地面進(jìn)行監(jiān)管，對(duì)于高空作業(yè)的施工情況觀察不清甚至存在視覺(jué)盲區(qū)，對(duì)于全方位監(jiān)管存在一定難度。對(duì)于導(dǎo)、地線架設(shè)，桿塔，構(gòu)架組立等施工，在施工前用無(wú)人機(jī)采集現(xiàn)場(chǎng)照片和視頻，可以提前確定是否存在安全隱患，確認(rèn)安全后再允許施工人員登高作業(yè)。對(duì)于有牽引設(shè)備的施工，可以使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行航拍快拼現(xiàn)場(chǎng)影像圖，確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)總體平面布置情況符合施工方案?？梢允褂脽o(wú)人機(jī)定期采集現(xiàn)場(chǎng)影像，生成三維模型和720全景圖結(jié)合施工管理軟件對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行管控，還可以對(duì)關(guān)鍵部位拍照確認(rèn)施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)高空施工質(zhì)量的檢查。

（4）電網(wǎng)巡檢

借助無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡檢，既能及時(shí)找出設(shè)備中存在的問(wèn)題以及對(duì)路線安全形成威脅的因子，又能實(shí)時(shí)獲取到線路所處環(huán)境與線路運(yùn)行的具體情況，為相關(guān)人員及時(shí)找出問(wèn)題、解決問(wèn)題、避免事故出現(xiàn)創(chuàng)造有利條件。無(wú)人機(jī)通過(guò)搭載可見(jiàn)光攝像光電吊倉(cāng)通過(guò)可見(jiàn)光圖像可清晰識(shí)別銷(xiāo)釘級(jí)金具；搭載紅外熱像儀光電吊倉(cāng)可通過(guò)紅外測(cè)溫；搭載紫外成像儀光電吊倉(cāng)可通過(guò)紫外探測(cè)放電。

（5）應(yīng)急響應(yīng)

無(wú)人機(jī)具備特殊巡檢、正常巡檢、電網(wǎng)災(zāi)后故障巡檢的功能，一旦災(zāi)害發(fā)生，道路的暢通性會(huì)受到影響，人員不能進(jìn)行巡檢，此時(shí)無(wú)人機(jī)可發(fā)揮出效用巡查輸電線路，準(zhǔn)確定位線路故障與桿塔，擴(kuò)大視角，如此即可防止“盲點(diǎn)”出現(xiàn)，同時(shí)也可借助無(wú)人機(jī)搭載噴火裝置的方式將線路上的氣球、風(fēng)箏、塑料袋等異物清除。

在電力系統(tǒng)建設(shè)、規(guī)劃設(shè)計(jì)與運(yùn)作過(guò)程中，無(wú)人機(jī)起到了相當(dāng)關(guān)鍵的影響，如能在電力系統(tǒng)中廣泛地運(yùn)用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，則能有效確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。

三、無(wú)人機(jī)在電力行業(yè)的應(yīng)用展望

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的智能化、高速化發(fā)展，其在電網(wǎng)建設(shè)、應(yīng)急響應(yīng)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、監(jiān)理等方面的應(yīng)用逐步增多，既能有效減少電力企業(yè)的成本預(yù)算，提升工作效率，又能大幅度減小故障率。相信隨著電力需求的逐步增多以及無(wú)人機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)在電力系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用勢(shì)必會(huì)起到十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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