無人機在線路巡檢中的運用

金綦慶(西南油氣田分公司天然氣凈化總廠，重慶 400021)

0 引言

近些年來，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會眾多領域與行業(yè)的發(fā)展速度與發(fā)展水平也在不斷提升。在電力和石油行業(yè)發(fā)展過程中，為了能夠?qū)﹄娏芸站€路和油氣管道的穩(wěn)定性與安全性進行更好的維護與保障，加大對電力架空線路和油氣生產(chǎn)管道的巡檢力度是非常迫切的。在我國電網(wǎng)建設水平不斷提高的背景下，很多高海拔、長距離、大跨越的輸電線路給人們的生活提供了更多的便利條件，提升了生活質(zhì)量。但是與此同時，很多運維巡檢人員的工作難度在大幅度增加，油氣管道亦是如此。因此，為了能夠更好地克服或者解決這一難題，使得電力架空線路巡檢和油氣生產(chǎn)管道巡檢人員的工作壓力得以更好地緩解或者降低，無人機發(fā)揮著不可估量的作用和價值，解放了部分勞動力，緩解了架空電線線路和油氣管道巡檢人員的工作壓力。

1 無人機巡檢技術的概述

1.1 無人機巡檢技術的概念及內(nèi)涵

所謂的無人機巡檢技術，主要指的是巡檢人員通過遠程操作無人機，利用無人機的傳感設備來高質(zhì)、高效地完成架空輸電線路的巡檢工作。無人機巡檢技術和傳統(tǒng)的巡檢方式比較，其效率更高，成本更低，效果更好，靈活性更強，操作簡單、安全高效，具有良好的視野。當前，在我國的架空輸電線路巡檢工作中，無人機巡檢與人工巡檢的比重各占一半，油氣管道巡檢的比例也在增加，且隨著信息科技的快速發(fā)展，無人機巡檢技術的應用水平也在不斷得到優(yōu)化與創(chuàng)新，其應用的程度與占比也會越來越高，逐漸會成為各類線路巡檢工作中的主要技術與方法[1]。

1.2 無人機巡檢體系的構(gòu)成分析

無人機巡檢體系主要由無人機平臺、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、地面測控站、數(shù)據(jù)通信鏈條以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成。其中無人機平臺主要指的是無人機載體，也就是無人機設備，無人機和直升機的結(jié)構(gòu)較為相似，但是不同之處在于工作人員可以遠程操控無人機。在實際的應用中，無人機可分為多旋翼無人機與固定翼無人機，多旋翼無人機在精細巡查架空線路的工作中比較常用，固定翼的無人機在高航程、大范圍的架空輸電線路的巡查作業(yè)中應用比較廣泛，油氣管道多用固定翼無人機。而數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)主要是通過搭載傳感器，如光學相機、激光掃描、紅外成像以及之外成像等，來獲取巡檢作業(yè)的實際數(shù)據(jù)或者信息。地面測控站主要對無人機的飛行狀態(tài)進行操作與監(jiān)控，并對數(shù)據(jù)信息的獲取方式進行控制，為無人機進行領航。數(shù)據(jù)通信連主要通過信號發(fā)射與接收設備的應用，來對無人機設備和地面測控站之間的數(shù)據(jù)通信可靠性進行保障。最后數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是無人機巡檢體系中不可分割的一部分，其通過對遙感數(shù)據(jù)處理技術的應用，或者應用攝影測量的方法來對數(shù)據(jù)的采集與處理，通過坐標、點云、數(shù)據(jù)以及視頻等信息來高效處理數(shù)據(jù)，從而更加精準地掌握輸電線路的運行狀況[2]。

2 線路巡檢中無人機巡檢技術的應用方略探究

為了能夠提升電力電控線路巡檢工作效率與工作質(zhì)量，工作人員必須要摒除傳統(tǒng)、落后的工作理念與思維，重視無人機等現(xiàn)代巡檢技術的實踐與應用，結(jié)合當前電力架空線路巡檢的實際工作狀態(tài)與困難，優(yōu)化無人機巡檢作業(yè)的流程，針對不同巡檢的類型來選擇不同的無人機巡檢技術或者方法，全面提升無人機巡檢的實際品質(zhì)與水平，維護電力架空輸電線路和油氣生產(chǎn)運行的可靠性與安全性。下面對電力架空線路巡檢工作中無人機技術應用的具體策略與方法展開有效探究與分析。

2.1 掌握無人機巡檢技術的工作流程

在應用無人機進行線路的巡檢時，重視對無人機巡檢技術應用的流程進行認知與掌握是必不可少的環(huán)節(jié)。當前，在線路巡檢工作中，無人機設備的作業(yè)流程逐漸趨于統(tǒng)一化，其工作流程主要是先進行空域申報，然后計劃編制和做好巡檢準備工作，最后執(zhí)行巡檢工作和出具巡檢報告。在空域申報時，工作人員要提前一周做好線路巡檢的準備工作，要對巡檢空域的使用進行提前申報，包括無人機飛行的空域和計劃等等。申報的飛行空域和其他空域之間的水平距離要保證在20 km以內(nèi)，垂直間距要保證在2 000 m以內(nèi)。在實施計劃編制工作時，工作人員要按照運行單位以及安質(zhì)部門對電力架空輸電線路巡檢以及油氣管道巡檢的要求和建議來設定巡檢定線、定點以及全線等線路和內(nèi)容。然后做好巡檢相關準備工作，如檢查無人機設備、通信傳輸設備的回路、校驗機載巡檢設備、檢驗控制模塊和啟動動力裝置等。在執(zhí)行巡檢工作時，無人機技術可以按照其《技術規(guī)程》與《技術導則》的相關標準與規(guī)范來進行巡檢，最后工作人員再結(jié)合無人機巡檢過程中收集的數(shù)據(jù)進行整理與分析，為電力架空輸電線路的運維和油氣生產(chǎn)和管道運行提供更加可靠的數(shù)據(jù)參考。通過對無人機巡檢技術應用流程的分析與掌握，對于優(yōu)化無人機巡檢技術應用效果非常有利[3]。

2.2 無人機巡檢在不同巡檢類型工作中的應用

無人機巡檢工作類型可分為正常巡檢、故障巡檢、鳥害巡檢、外破巡檢、災后巡檢、樹竹巡檢以及紅外巡檢等等。在不同的巡檢類型與模式中，無人機的巡檢作用也不盡相同。在正常巡檢工作中，主要是對電力架空輸電線路實施周期制的巡檢工作，開展可見光或者紅外成像的巡檢項目與內(nèi)容。故障巡檢主要是電力架空輸電線路產(chǎn)生故障時，無人機設備可對故障區(qū)域進行全方位的巡檢，能夠?qū)⒐收戏秶途唧w情況傳輸和反饋給工作人員，工作人員及時作出故障解除措施，最大化降低輸電線路出現(xiàn)故障所造成的危害與經(jīng)濟損失。在鳥害巡檢工作中，由于很多電力架空輸電線路多被設置在高山或者丘陵等地帶，且多以高塔架設的形式，這便于鳥兒筑巢，很多架空輸電線路出現(xiàn)故障都是由于鳥類的影響。鑒于此，為了能夠?qū)B害問題進行更好、更有效地解決，工作人員可以結(jié)合鳥類遷徙的習性與筑巢的條件，運用無人機設備來進行驅(qū)趕，并對鳥兒筑巢的情況進行巡檢和監(jiān)控，了解電力架空輸電線路不同區(qū)域的鳥害狀況，進而實施更有針對性的驅(qū)趕工作措施，對該區(qū)域的架空輸電線路的運行安全性進行更好的保障。

在外破巡檢工作中，很多輸電線路容易被挖土方、修路、工程建設以及車輛的吊裝等施工作業(yè)所破壞，使得輸電線路不能夠正常運行。工作人員可以運用無人機設備來對電力架空輸電線路的沿線區(qū)域進行定期外破巡檢，對施工作業(yè)過程中對輸電線路的破壞情況進行更好的掌握。如果發(fā)現(xiàn)有外破問題存在，工作人員可與企業(yè)進行全面溝通，解決問題，從而更好地預防與解決外破隱患。山火巡檢也是輸電線路常規(guī)巡檢工作內(nèi)容與類型之一。很多輸電線路架設在高山與叢林之中，在防火方面存在很大的壓力。在干燥且炎熱的季節(jié)，山林容易發(fā)生火災，利用無人機巡檢設備來對森林、山區(qū)等區(qū)域內(nèi)的輸電線路進行全面的巡檢，能夠降低山火對輸電線路的損害。

無人機巡檢還適用于油氣田生產(chǎn)和集輸企業(yè)。許多油氣田的生產(chǎn)井井距分散，跨度大；所處環(huán)境惡劣，沙塵暴天氣，隨時吞噬井場道路，巡井、巡線難度較大。為降低員工勞動強度，降低安全生產(chǎn)風險，油氣田企業(yè)秉承“技能操作+專業(yè)服務”的理念，強化科技技術手段，采取中控大廳電子巡檢和無人機室外巡查相結(jié)合，積極做好油井管理和維護保養(yǎng)。不僅如此，油氣田許多石油和天然氣集輸管道都具有輸送距離長、需24 h不間斷監(jiān)測巡查和穿越環(huán)境惡劣易泄露的特點，利用人工巡檢，不僅增加了員工的工作量，并且對于一些特殊的環(huán)境，人員很難近距離巡查。這時無人機巡檢就可以做到從時間和空間上，全天24 h、360°無死角巡查，極大地降低了管道泄露無人察覺的隱患，加快井、站、庫管理現(xiàn)代化進程，做到精細化、智能化，實現(xiàn)了巡檢巡查、應急搶險各環(huán)節(jié)的可存、可傳、可視。

2.3 明確無人機巡檢的安全要求

在輸電線路的巡檢工作中，應用無人機進行巡檢需要注意一些安全使用規(guī)范與要求，因為無人機并不是萬能的，其也需要在適宜的環(huán)境及條件下才能夠發(fā)揮出更好的作用與價值。因此，在利用無人機來巡檢輸電線路時，必須要明確無人機巡檢的安全要求，這樣才能夠促進輸電線路或者油氣生產(chǎn)管道巡檢作業(yè)的可靠性與安全性進行更好的保障。無人機巡檢作業(yè)一般要選擇天氣比較良好的情況，如遇惡劣天氣，可以制定一些相對較為安全的巡檢線路，并制定出緊急預案，在獲得相關部門批準以后再進行巡檢任務工作。同時無人機的巡檢要盡量選擇安全的空域來執(zhí)行巡檢，盡可能地避免煙霧、爆破、無線電、火焰、炸石等空域，合理設定無人機巡檢的安全距離，既要保障無人機運行的安全性，又要對無人機巡檢作業(yè)工作要求進行滿足，從而提升無人機巡檢的效率與水平。

3 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)如今，電力和石油已經(jīng)成為人們生活中不可獲缺的重要內(nèi)容與組成部分，它們運行的穩(wěn)定性與安全性也是提升人們生活品質(zhì)的一個重要方面。我國很多輸電線路都架設在地址較高的山區(qū)，如果架空的輸電線路出現(xiàn)故障，無法進行巡檢，那么容易帶來很多麻煩和隱患。隨著科技水平的不斷提升，無人機巡檢技術逐漸被應用到輸電線路和石油生產(chǎn)集輸?shù)难矙z工作中，其應用的范圍較為廣泛，方式比較靈活，成本相對較為低廉，應用的效果也比較顯著，在一定程度上大大地解放了人力，增強線路巡檢工作的便捷性與安全性，對于維護線路的安全與穩(wěn)定發(fā)揮著更好的作用與價值。