無(wú)人機(jī)航拍在風(fēng)電中的應(yīng)用探究

肖鵬

國(guó)電電力廣東新能源開發(fā)有限公司，中國(guó)·廣東 珠海 519001

1 引言

中國(guó)風(fēng)能資源豐富，開發(fā)潛力巨大。中國(guó)風(fēng)電行業(yè)從1995年到2005年一直處于起步階段，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，從2006年開始，風(fēng)電行業(yè)進(jìn)入了發(fā)展的快車道。在中國(guó)政策措施的推動(dòng)下，經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)從粗放式的數(shù)量擴(kuò)張，向提高質(zhì)量、降低成本的方向轉(zhuǎn)變，進(jìn)入穩(wěn)定持續(xù)增長(zhǎng)的新階段。截至2020年底，中國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量28153萬(wàn)千瓦，位居全球第一。

中國(guó)風(fēng)電近幾年雖發(fā)展速度飛快，但由于技術(shù)手段的相對(duì)滯后和從業(yè)人員素質(zhì)的參差不齊，也出現(xiàn)了形形色色的問(wèn)題。

風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)階段，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)計(jì)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)了解不夠深入，設(shè)計(jì)成果深度不夠甚至設(shè)計(jì)失誤現(xiàn)象，導(dǎo)致項(xiàng)目無(wú)法如期投產(chǎn)、造價(jià)大幅提高、經(jīng)濟(jì)性大幅下降等不良后果。風(fēng)電場(chǎng)工程建設(shè)階段，施工人員如對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不夠了解，會(huì)造成遇到不可消除障礙后道路被迫改線、施工完成的路段被迫廢棄、風(fēng)機(jī)和升壓站位置被迫遷移等后果，導(dǎo)致環(huán)境破壞和施工成本增加風(fēng)險(xiǎn)[1]。風(fēng)電場(chǎng)建成后，依靠運(yùn)維人員人力對(duì)風(fēng)機(jī)和架空線路巡視效率較低，且容易有視力無(wú)法觀察到的死角，不利于故障的提前發(fā)現(xiàn)和故障發(fā)生后的及時(shí)處理。

2 無(wú)人機(jī)航拍簡(jiǎn)介

怎樣才能有效地解決以上問(wèn)題呢？近幾年，無(wú)人機(jī)技術(shù)不斷進(jìn)步，應(yīng)用領(lǐng)域也隨之?dāng)U展。無(wú)人機(jī)航拍能夠?yàn)橐陨蠁?wèn)題的解決提供有效的技術(shù)手段。在無(wú)人機(jī)上可以搭載攝影攝像、遙測(cè)傳感、農(nóng)業(yè)機(jī)具等設(shè)備，可以完成航空攝影攝像、勘察測(cè)繪、災(zāi)難救援、森林消防、農(nóng)業(yè)植保等工作任務(wù)。

無(wú)人機(jī)分為直升無(wú)人機(jī)、固定翼無(wú)人機(jī)、多旋翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人飛艇、傘翼無(wú)人機(jī)、撲翼式微型無(wú)人機(jī)六大陣營(yíng)。近年來(lái)，多旋翼無(wú)人機(jī)因?yàn)槠洳僮骱?jiǎn)單、起飛降落影響因素小，輕巧靈活、便于攜帶、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)在民用領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用，成為主流機(jī)型。在無(wú)人機(jī)上搭載高清攝影攝像設(shè)備，對(duì)風(fēng)電的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行不同高度、不同角度、不同范圍的航拍，可以取得詳實(shí)的視頻和圖片資料，利用這些影像資料，能幫助工作人員更好地完成設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)維任務(wù)，進(jìn)一步推動(dòng)風(fēng)電向提高質(zhì)量、降低成本的健康方向發(fā)展。

3 設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

山地風(fēng)電項(xiàng)目踏勘現(xiàn)場(chǎng)，主要是依靠人力進(jìn)行。風(fēng)電機(jī)組和道路分布點(diǎn)多面廣，由于人身處地形復(fù)雜的山林中，視線的高度和角度有很大限制，即使走遍整個(gè)山脈，也無(wú)法充分了解現(xiàn)場(chǎng)情況，會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)深度不夠甚至設(shè)計(jì)失誤的問(wèn)題，這些問(wèn)題會(huì)對(duì)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性、招投標(biāo)、工程施工、運(yùn)行維護(hù)均會(huì)造成不利影響，因此在設(shè)計(jì)階段務(wù)必消除這些不利影響。

利用無(wú)人機(jī)上的高清設(shè)備，對(duì)整座山脈或局部山體拍攝高清視頻和圖片，用俯視的近場(chǎng)視角記錄下山形地貌、已有道路、地表植被分布、地表裸露巖石、地表其他附著物等情況，在設(shè)計(jì)中規(guī)避，可以有效減少甚至避免設(shè)計(jì)不足和失誤。

宏觀場(chǎng)景視頻可以讓我們從所謂“上帝視角”了解真實(shí)的地形、地貌和明顯的地表附著物。在設(shè)計(jì)初期，可以利用宏觀場(chǎng)景視頻結(jié)合地形圖規(guī)劃路線方案，選擇干擾因素最少的方案，再根據(jù)局部視頻和照片做進(jìn)一步的對(duì)比分析和研究[2]。例如，設(shè)計(jì)方案已規(guī)劃完畢，可以利用宏觀場(chǎng)景視頻對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行復(fù)核，檢查是否存在不利于項(xiàng)目實(shí)施的干擾因素，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案。

局部場(chǎng)景視頻和照片的拍攝可以讓風(fēng)電設(shè)計(jì)人員更精準(zhǔn)地掌握影響設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)要素，對(duì)于需考慮的問(wèn)題提前確定好解決措施，必要時(shí)應(yīng)與政府和村民等提前磋商，切不可在施工或運(yùn)維階段再考慮應(yīng)對(duì)措施，避免陷入被動(dòng)的工作局面。

無(wú)人機(jī)航拍可以為設(shè)計(jì)人員提供更詳實(shí)可靠的參考資料，對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量是一種有效的技術(shù)手段。

4 工程建設(shè)階段的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)航拍在工程建設(shè)階段主要應(yīng)用是指導(dǎo)施工和記錄施工，同時(shí)，征租地工作開始前記錄下現(xiàn)場(chǎng)原始的地形地貌，為征租地補(bǔ)償工作保留必要的依據(jù)。

4.1 指導(dǎo)施工

施工人員可以在施工前用無(wú)人機(jī)航拍對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行宏觀和微觀的解，相當(dāng)于對(duì)設(shè)計(jì)方案的復(fù)核，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是否有影響施工的問(wèn)題，如有問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)解決，無(wú)問(wèn)題后，合理地安排施工工作，可以在一定程度上減少不利情況的發(fā)生。

4.2 記錄施工

施工過(guò)程的照片和視頻是工程影像資料的一種，它承擔(dān)著任何一項(xiàng)工程或項(xiàng)目從原始狀態(tài)到工程完工過(guò)程施工管理的重要任務(wù)。在日常的施工管理中，經(jīng)常出現(xiàn)施工照片和視頻重點(diǎn)不明確、反映不全面等問(wèn)題，在山地風(fēng)電施工中，這個(gè)問(wèn)題受客觀條件影響尤其突出。

因?yàn)樵诂F(xiàn)場(chǎng)人受所處位置和視線高度的限制，拍攝的山地風(fēng)電施工照片和視頻一般只能反映出一個(gè)工作點(diǎn)的狀況，如果通過(guò)無(wú)人機(jī)將視角上升到空中不同高度，從不同角度拍攝，達(dá)到更直觀、更全面地記錄工程施工的目的。

4.3 記錄原始地形地貌，為征租地補(bǔ)償工作提供依據(jù)

風(fēng)電具有點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，依靠傳統(tǒng)的人力踏勘方式在沒(méi)有道路的山地甚至原始森林中記錄原始地表的現(xiàn)狀難度很大而且效果不佳。如果在沒(méi)有詳實(shí)的資料和證據(jù)的前提下與村民進(jìn)行溝通和談判，風(fēng)電公司往往會(huì)陷入被動(dòng)的處境。

項(xiàng)目公司可以在政府發(fā)布征租地公告前，利用無(wú)人機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地形地貌進(jìn)行航拍，記錄下詳實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)視頻和照片資料，作為配合政府進(jìn)行征租地補(bǔ)償工作的有力依據(jù)。這樣做主要有兩個(gè)目的：一方面，可以早期對(duì)風(fēng)電擬征租用地范圍內(nèi)需補(bǔ)償?shù)臉?biāo)的物進(jìn)行全面了解，做到心中有數(shù)[3]；另一方面，可以有效地杜絕搶搭搶建、搶耕搶種情況的發(fā)生，或者即使發(fā)生類似情況，也可以有理、有據(jù)、有節(jié)地妥善處理。

5 運(yùn)行維護(hù)階段的應(yīng)用

在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維階段可以利用無(wú)人機(jī)航拍進(jìn)行集電線路和風(fēng)機(jī)設(shè)備的巡視?？刂茻o(wú)人機(jī)沿集電線路方向飛行，調(diào)整鏡頭觀察并記錄線路情況，獲取清晰的視頻，并且根據(jù)視頻分析線路是否有異常。與人工巡視相比，不用再浪費(fèi)大量的時(shí)間在巡線的途中，節(jié)約下來(lái)的時(shí)間可以提高無(wú)人機(jī)巡視的頻率或?qū)r(shí)間用到真正的線路維護(hù)上去，提高線路安全。

6 注意事項(xiàng)

①了解當(dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)，咨詢專業(yè)人士是否可以進(jìn)行無(wú)人機(jī)操作。飛行路線要避開飛機(jī)場(chǎng)、軍事設(shè)施周圍。同時(shí)，盡量避免在人多的地方低空飛行，如果失控墜落的話可能造成人員傷亡。②在日常飛行中多進(jìn)行安全檢查，對(duì)于老化的電機(jī)和電池要及時(shí)更換。此外，在進(jìn)行野外航拍的過(guò)程中，遇到緊急情況一定不要慌張，在拍攝過(guò)程中盡量避免極端的地形。③航拍對(duì)天氣的條件要求比較高，我們需要選擇晴天、光線柔和、天空通透的天氣條件進(jìn)行拍攝。低空航拍中，多樣的風(fēng)速和風(fēng)向的變化經(jīng)常會(huì)影響無(wú)人機(jī)的穩(wěn)定，風(fēng)力不能太大，不能超過(guò)三級(jí)。④對(duì)拍攝地的周圍地形和環(huán)境進(jìn)行仔細(xì)觀察，有大概的了解，盡量做到飛行航線內(nèi)排除危險(xiǎn)因素。

7 結(jié)論

綜上所述，無(wú)人機(jī)航拍是一個(gè)能夠?qū)︼L(fēng)電的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維各環(huán)節(jié)的工作都能帶來(lái)有效提升的技術(shù)手段，只要我們繼續(xù)開動(dòng)腦筋，勤于實(shí)踐，隨著無(wú)人機(jī)和拍攝技術(shù)的不斷進(jìn)步，無(wú)人機(jī)航拍在風(fēng)電領(lǐng)域一定有更廣闊的應(yīng)用空間。