論無人機在中短波發(fā)射臺站戶外巡檢維護中的運用

黃潤升

國家廣播電視總局東南廣播電視維護中心 福建省 福州市 350001

1 引 言

廣播電視發(fā)射臺站主要由電力、節(jié)傳、發(fā)射等系統(tǒng)組成，而發(fā)射系統(tǒng)中的戶外天饋線設(shè)備是其中重要的組成部分，發(fā)射機輸出最終還要依托饋線及中短波發(fā)射塔實現(xiàn)最終的節(jié)目傳輸。由于發(fā)射臺站戶外天饋線路長且受天氣、環(huán)境和氣候影響較大，因此，各發(fā)射臺站定期要對戶外天饋線系統(tǒng)進行一系列的精細化巡檢維護、及時發(fā)現(xiàn)隱患、做好應(yīng)急搶修，這也成為了確保臺站安全播出工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。僅僅依靠現(xiàn)有的人工巡檢手段和常規(guī)測試并不能達到全面、高效、應(yīng)急的要求，也很難達到維護的即期效果，隨著我國科技強國建設(shè)的不斷推進，無人機技術(shù)在各行業(yè)都得到了飛速的應(yīng)用和發(fā)展，智能化、信息化、標準化的需求推動著無人機參與中短波發(fā)射臺站戶外天饋線巡檢成為一種趨勢。

2 臺站巡檢維護引進無人機的技術(shù)背景

對于廣播電視發(fā)射臺站戶外天饋線路和設(shè)備進行定期巡視檢查，及時了解并全面掌握天饋線路的相關(guān)運行情況，以及發(fā)現(xiàn)天線區(qū)設(shè)備周邊和天線播出方位的環(huán)境變化情況，是各臺站繁重的日常工作。人工巡視檢查是一種傳統(tǒng)的巡檢模式，也是目前廣播電視天饋線路巡檢的主要方式。由于各發(fā)射臺站有的地處高原戈壁，有的地處丘陵山野，有的跨越小河溝渠，環(huán)境惡劣氣候多變，特別是大部分臺站天線區(qū)未全面征地圍擋，土地使用和資金問題導(dǎo)致許多天線區(qū)沿線地段無專用巡檢搶修專用道路，傳統(tǒng)的巡檢方式工作條件艱苦、勞動強度較大，使天饋線的使用過程中的問題和運行情況得不到及時的發(fā)現(xiàn)和反饋。

特別是對于中短波塔桅結(jié)構(gòu)進行巡檢的任務(wù)中，由于部分中央直屬臺站還面臨播音時間長，停機檢修時間短且多為夜間空隙等特殊性，也給各發(fā)射臺站及時發(fā)現(xiàn)并處理安全播出隱患及故障造成了巨大影響，急待通過技術(shù)手段加以解決。部分臺站地處沿海地區(qū)，空氣濕度大腐蝕性強，饋線爆皮問題嚴重甚至有塔構(gòu)嚴重腐蝕的情況。

3 無人機在發(fā)射臺站中的運用實例

高空巡檢：廣播電視發(fā)射臺站因地制宜地將人、機巡檢進行充分融合。在氣象條件較好，能見度高，時間要求不緊的情況保持維護隊伍的工作狀態(tài)和業(yè)務(wù)技能，在觀測戶外設(shè)備和線路外觀情況時，無人機可以起到相當關(guān)鍵的作用，通過高清錄像和懸停抓拍，專業(yè)技術(shù)人員可以清楚判斷重要部件節(jié)點是否受損，在對線路巡查過程中能準確定位塔桅結(jié)構(gòu)、天線幕、饋線上的故障點，且視角更為廣泛，空中停留時間更長、受氣候和時間影響較小，同時能避免視覺“盲點”，將技術(shù)人員從傳統(tǒng)的人工直視或望遠鏡觀測中解放出來。

故障排查：小型無人機攜帶方便，加裝吊艙設(shè)備能輕松實現(xiàn)拍攝成像清晰、分辨率高的目標。且續(xù)航時間足夠?qū)崿F(xiàn)一般臺站的天線區(qū)域覆蓋，航拍的影像除實現(xiàn)實時傳輸外，還可以回放分析，因此在及時發(fā)現(xiàn)故障點迅速回饋外，還能為技術(shù)人員分析研判準備相應(yīng)搶修工具備件提供準確支持。如在播出中戶外饋線出現(xiàn)異物搭線吱火、發(fā)射機保護，可立即派出無人機按規(guī)劃路徑進行自主拍攝巡查提高搶修效率。

空中測溫：在臺站播出過程中，傳統(tǒng)的測溫模式多為點溫槍和肉眼的觀察，由于人員站位或點溫部位的確定不固定，數(shù)據(jù)與實際情況往往有較大的偏差。在無人機搭載熱成像相機進可以檢測出肉眼發(fā)現(xiàn)不了的溫度變化，饋線接頭、絕緣子等有關(guān)部位的異常能輕松發(fā)現(xiàn)，故障部位更容易確定，使觀測的精準水平得到大幅度提高，技術(shù)人員可依此及時搶修消除安全隱患。

災(zāi)后評估：由于部分臺站地處丘陵山地，戶外天饋線路在發(fā)生暴雨、冰災(zāi)、臺風(fēng)后第一時間無法確定損失情況，在確保人身安全的前提下，有必要對災(zāi)后的線路設(shè)備進行巡查評估，確定恢復(fù)方案，傳統(tǒng)的人工巡查在可能發(fā)生的次生災(zāi)害時依然有較大的風(fēng)險，而且在近年來的災(zāi)害后多起道路被堵、橋梁受損導(dǎo)至技術(shù)人員無法外出的情況時有發(fā)生，因此無人機則能發(fā)揮不可替代的作用，無限制地巡航飛行，讓技術(shù)人員在屋內(nèi)就可以清晰外部風(fēng)險，評估受損情況，制定恢復(fù)方案。

場型測量：針對廣播電視臺站天線發(fā)射場型指標的規(guī)范化和標準化要求越來越高，無人機搭載場強探頭的天線場型測量系統(tǒng)也已研發(fā)生產(chǎn)，通過無人機搭載三軸的全立向電場探頭，在抑制電機干擾的前提下實現(xiàn)測試無死角，對天線遠場的水平、垂直方向的天線方向可以實現(xiàn)吻合式測量。

4 無人機在運用中突顯的技術(shù)優(yōu)勢

無人機巡檢作為一種利用自然光源加裝高清攝像頭或夜間加裝紅外熱成像儀器等各類設(shè)備對廣播電視臺站戶外線路進行巡視檢查的全新巡檢技術(shù)，具有快捷高效、不受高度和地域影響 、巡視質(zhì)量高、安全系數(shù)高等諸多優(yōu)點。2018年以來通過測試，運用無人機進行節(jié)點缺陷排查、饋線爆皮點識別、塔構(gòu)銹蝕情況準確率達100%。戶外天饋線的整體的巡檢效率和質(zhì)量得到了顯著提高，不但降低了天線工程師的勞動強度，還同時降低了高空作業(yè)的安全風(fēng)險，提升了各發(fā)射臺站的天饋線的運行維護能力。目前，中直廣播發(fā)射臺站已廣泛采購或計劃采購無人機，投入戶外天饋線路巡檢，在G20 峰會、金磚會議、黨的十九大和建國70 周年等重要保障期間無人機已經(jīng)發(fā)揮了十分突出積極的作用。因此，無人機加入對臺站天饋線路的巡檢對電臺智能化發(fā)展的十分積極的促進作用，將成為臺站運行維護不可或缺的重要技術(shù)手段。

5 無人機運用的機型選擇建議

商業(yè)無人機目前多選用中小型無人機，中型無人機指空機質(zhì)量為小于116KG 但大于7KG 的單旋翼帶尾漿式無人直升機，可用于中等距離左右的多任務(wù)式精細化巡檢；而小型無人機指空機質(zhì)量小于等于7KG 的電動多旋翼無人機，可用于短距離半徑的多方位精細化巡檢。

據(jù)調(diào)查和試驗效果分析，從性價比看目前采用的多為小型無人機，且作用較好。建議采用機型如：大疆經(jīng)緯M200 搭載Z30 高分辨相機，可以在30 分鐘內(nèi)對直徑3500 米的天線區(qū)范圍進行一次精細化巡檢，可在10 分鐘內(nèi)對高度200 米左右的中波發(fā)射塔進行一次精細化巡檢，可在20 分鐘內(nèi)對1 幅短波發(fā)射塔和反射幕進行360 度全覆蓋的精細化巡檢。

廣播電視發(fā)射臺站由于電磁干擾頻率干擾等原因會對無人機產(chǎn)生影響，無人機轉(zhuǎn)為姿態(tài)模式或失控，對臺站安全播出會產(chǎn)生威脅。因此建議選取如大疆D-PTK 技術(shù)經(jīng)緯M210 型無人機。

當然，所有無人機的采購使用都必須根據(jù)國家法律法規(guī)和空中管理的相關(guān)政策進行，并由專人管理。同時在提升操作人員的技能培訓(xùn)水平上下功夫，合法合規(guī)開展無人同的巡檢工作。