無人機(jī)智能巡檢在風(fēng)電光伏故障檢測(cè)中的應(yīng)用

范月圓

（江蘇航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212134）

0 引言

隨著人類社會(huì)進(jìn)程的逐漸推動(dòng)，世界人口基數(shù)大和社會(huì)進(jìn)程推動(dòng)所需要的各種能源需求愈發(fā)增大，因此新能源的開發(fā)和應(yīng)用成為主流發(fā)展趨勢(shì)，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等應(yīng)運(yùn)而生，成為新能源開發(fā)利用中科技水平與規(guī)模大小都迅速發(fā)展的典型，然而在風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電整個(gè)系統(tǒng)的長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)中，基于不同發(fā)電工程的特點(diǎn)也存在相應(yīng)的檢修維護(hù)問題，這些問題直接影響了這些發(fā)電站在使用中的發(fā)電效率、質(zhì)量、使用壽命以及投入檢測(cè)維修的人力物力成本等等[1]。進(jìn)入二十一世紀(jì)，現(xiàn)代化信息技術(shù)的興起以及在多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用受到了顯著的效果，現(xiàn)代化技術(shù)的精進(jìn)和更新促成了人工智能的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，本文就闡述人工智能中的智能無人機(jī)在風(fēng)力和光伏發(fā)電系統(tǒng)故障檢修中的實(shí)際應(yīng)用，以提出智能無人機(jī)在電力系統(tǒng)故障檢修中的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

1 智能無人機(jī)概述

1.1 無人機(jī)概念及分類

無人機(jī)的概念從廣義上來講，指的是所有的無人駕駛的所有飛行器的統(tǒng)稱； 而從其操作技術(shù)實(shí)現(xiàn)上來定義，即可定義為利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛行器。從其用途上的主要可以分為兩發(fā)類別，其中一類為軍用，指的是在軍事作戰(zhàn)中承擔(dān)偵察、通信、誘餌、對(duì)抗、靶機(jī)作用的無人駕駛飛機(jī)，另外一大類為民用，指的是在當(dāng)下的農(nóng)業(yè)、畜牧養(yǎng)殖、勘測(cè)、氣象等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的無人駕駛飛機(jī)。

1.2 無人機(jī)結(jié)構(gòu)組成

無人機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成主要包括如下三大方面：其一，飛行器，飛行器系統(tǒng)又由飛行平臺(tái)、動(dòng)力裝置、導(dǎo)航飛控、電氣系統(tǒng)、任務(wù)設(shè)備共同組成；其二，控制站，控制站主要由顯示系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)共同組成；最后，是通訊鏈路，主要包括了地面通訊和機(jī)載通訊組成。而通常軍用的無人機(jī)主要為多旋翼無人機(jī)，其系統(tǒng)組成主要為機(jī)架、起落架、電機(jī)和電調(diào)、電池、螺旋槳、飛控系統(tǒng)、遙控裝置、GPS系統(tǒng)、任務(wù)設(shè)備和數(shù)據(jù)鏈路[2]。

1.3 無人機(jī)應(yīng)用特點(diǎn)及相關(guān)參數(shù)

本文以多旋翼無人機(jī)為例，其在應(yīng)用中的性能特點(diǎn)主要可以概括為如下幾點(diǎn)：其一，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所需要巡檢設(shè)備的自動(dòng)拍照、存儲(chǔ)以及傳輸?shù)哪芰?；其二，在無人機(jī)的起飛階段、飛行階段以及任務(wù)執(zhí)行和下降階段，都可以實(shí)現(xiàn)避障飛行；其三，在飛行過程中若出現(xiàn)時(shí)空、低電壓等問題時(shí)，無人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)返航；其四，在空飛和載飛的情況下?lián)碛谐錾睦m(xù)航能力；其五，自身佩戴的定位系統(tǒng)的定位精度較高；最后，無人機(jī)的飛行性能、穩(wěn)定性以及安全性較高，其具體的參數(shù)如表1所示。

表1 某六翼無人機(jī)技術(shù)參數(shù)表

2 電力系統(tǒng)中故障檢測(cè)的困境及無人機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 電力系統(tǒng)故障檢測(cè)中存在的困難

通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的搜集以及結(jié)合電力系統(tǒng)故障檢修的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)檢修困難及問題總結(jié)為如下幾點(diǎn)：

其一，工作量大，檢修效率低下，隨著我國(guó)的電力需求增大以及在電力系統(tǒng)發(fā)展上的逐漸發(fā)展，供電系統(tǒng)的種類、規(guī)模等都都較前有了質(zhì)的飛躍，與大規(guī)模、多類型的供電系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的是檢修工作量的巨大，這對(duì)傳統(tǒng)純靠人工進(jìn)行檢修來說，往往工作效率極低，對(duì)故障的檢修往往滯后，甚至需要延后檢修和停止供電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)來解決。

其二，檢修難度高，檢修的難度高主要體現(xiàn)在一方面諸如風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行設(shè)備較高，對(duì)人工檢修來說難度較高，需要借助其它攀升設(shè)備，另一方面，供電系統(tǒng)的組成極為復(fù)雜，單純依賴人工的檢修不能滿足檢修需求，人工對(duì)溫度、精度的細(xì)微差距發(fā)現(xiàn)能力也十分有限，加之一些電力系統(tǒng)的基站位置較為偏遠(yuǎn)和人煙稀少，使得檢修難度大大增加。

其三，故障檢修受天氣限制，電力系統(tǒng)的故障檢修應(yīng)該是動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)的，然而傳統(tǒng)的依賴人力實(shí)現(xiàn)的檢修在遇到雷雨天等惡劣天氣時(shí)，戶外的檢修不得不停止，否則檢修工作的危險(xiǎn)性十分高。

最后，除了上述提高的效率低、安全性低、檢修工作量大之外，還存在檢修成本較高的問題[3]。

2.2 無人機(jī)在電力系統(tǒng)故障檢測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

結(jié)合目前智能無人機(jī)在電力系統(tǒng)故障檢測(cè)中的應(yīng)用，其呈現(xiàn)處的優(yōu)勢(shì)主要可以概括為如下幾點(diǎn)：

其一，效率高，目前無人機(jī)可實(shí)現(xiàn)的功能包括拍照、攝像、測(cè)繪、數(shù)值檢測(cè)等功能，可以于同一時(shí)間進(jìn)行多種數(shù)據(jù)的測(cè)量和數(shù)據(jù)傳輸回報(bào)，這與以來人力的電力故障檢修相比，俠侶高出數(shù)十倍。

其二，精度高，通過無人機(jī)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)故障近距離的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)無死角和盲區(qū)的故障檢測(cè)，一些無人機(jī)結(jié)合紫外成像和紅外成像，使得隱蔽性較強(qiáng)的發(fā)熱故障也能被檢測(cè)出，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)檢測(cè)準(zhǔn)確性的大幅度提高。

其三，故障檢修受條件和環(huán)境限制小，與人工故障檢修相比，無人機(jī)可以在平原、湖泊、高山等地形地貌下飛行巡檢，也可以在雨天、黑夜進(jìn)行巡檢，因而受地理環(huán)境、天氣狀況因素的影響相互對(duì)較小，具有廣泛適用性。

其四，利用無人機(jī)進(jìn)行電力系統(tǒng)的巡檢，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人力巡檢的攀高、登塔、走線等危險(xiǎn)作業(yè)形式，既提高了檢修作業(yè)的效率，也降低了檢修作業(yè)的危險(xiǎn)性。

最后，無人機(jī)的在電力檢修中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)電力系統(tǒng)由勞動(dòng)密集型轉(zhuǎn)向?yàn)榧夹g(shù)密集型，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了檢修成本的降低和電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)化發(fā)展[4]。

3 無人機(jī)智能巡檢在風(fēng)力及光伏發(fā)電故障檢修中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 無人機(jī)智能巡檢在風(fēng)力發(fā)電故障檢修中的應(yīng)用

無人機(jī)在風(fēng)格理發(fā)店故障檢修中的技術(shù)的實(shí)現(xiàn)首先借助于對(duì)所要巡檢的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的人工巡檢，并將人工巡檢的故障進(jìn)行分類和數(shù)據(jù)錄入，作為無人機(jī)智能巡檢的結(jié)果對(duì)照，進(jìn)而通過對(duì)巡檢的目標(biāo)風(fēng)機(jī)進(jìn)行無人機(jī)智能巡檢的路線規(guī)劃和巡檢，并對(duì)巡檢的發(fā)現(xiàn)的故障進(jìn)行拍照和記錄，進(jìn)而與人工巡檢的結(jié)果作對(duì)比，實(shí)現(xiàn)故障的識(shí)別和回報(bào)，通過該無人機(jī)的巡檢，最終可實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的涂層脫落、表面裂紋、雷擊損傷、排水孔堵塞以及螺栓斷裂等故障的檢修和排查。

3.2 無人機(jī)智能巡檢在光伏發(fā)電故障檢修中的應(yīng)用

由于光伏發(fā)電在實(shí)際電力系統(tǒng)中的應(yīng)用成熟和廣泛，無人機(jī)在光伏發(fā)故障檢修中的應(yīng)用也十分成熟，本文結(jié)合實(shí)際中常見的幾種故障檢修中無人機(jī)的應(yīng)用闡述。首先，是溫度檢測(cè)，光伏發(fā)電借助太陽(yáng)照射，然而在具體運(yùn)營(yíng)過程中會(huì)出現(xiàn)溫度的變化，以高溫為例，產(chǎn)生高溫的原因有太陽(yáng)過曬導(dǎo)致的高溫、光伏設(shè)備表面破裂導(dǎo)致的高溫、發(fā)電系統(tǒng)短路導(dǎo)致的高溫、光伏組件表面落上遮擋物導(dǎo)致電流及電壓變化所致的高溫，而高溫會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)融化、柵線毀壞以及光伏組件的報(bào)廢，而配備熱感攝像機(jī)的無人機(jī)就可通過GPS精準(zhǔn)定位具體破裂及遮擋物位置，并進(jìn)行過熱預(yù)警與位置回報(bào)；其次，一些無人機(jī)的機(jī)身配備有計(jì)算機(jī)分析軟件，可以通過自身對(duì)光伏組件的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集、處理以及分析，從而了解光伏組件的運(yùn)作狀態(tài)，并對(duì)故障原因進(jìn)行分析，從而提出可行的補(bǔ)救辦法[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電力系統(tǒng)的大力發(fā)展，使得電力系統(tǒng)在規(guī)模、種類、技術(shù)、運(yùn)營(yíng)等方面都得到了極大的發(fā)展和提升，與電力系統(tǒng)快速發(fā)展相對(duì)應(yīng)的是傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型檢修的發(fā)展滯后，基于人工智能、電子通信、互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化技術(shù)的無人機(jī)在電力系統(tǒng)故障檢修中呈現(xiàn)出了效率高、精度高、質(zhì)量高、風(fēng)險(xiǎn)小、成本低的優(yōu)勢(shì)，值得在電力系統(tǒng)的故障檢修中廣泛應(yīng)用。