供水公司安全巡檢中無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用的創(chuàng)新實(shí)踐
——以重慶中法供水有限公司為例

王志斌

重慶中法供水有限公司，重慶 400021

重慶中法供水有限公司（以下簡稱供水公司）供水專營區(qū)位于嘉陵江流域以北，專營區(qū)范圍內(nèi)地勢高差起伏較大，日常安全巡視檢查中存在較多盲區(qū)。特別是在水源保護(hù)地巡查、高壓架空線路巡視、構(gòu)筑物檢查、管網(wǎng)巡視及搶險、地形勘測等方面，存在作業(yè)風(fēng)險高、人員到達(dá)難、工作周期長、成本高等不利條件。為此，在研究相關(guān)法律法規(guī)及無人機(jī)技術(shù)在民用領(lǐng)域中使用的可行性后，通過咨詢、比對、分析、核算，決定應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)結(jié)合供水工作特點(diǎn)，解決日常安全巡視檢查中存在的諸多難題。將無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于供水公司的日常安全巡檢和相關(guān)工作，可以提高巡檢效率和巡檢的可達(dá)性、可視性、可靠性，還可以降低巡視人員安全風(fēng)險，節(jié)省時間和成本。當(dāng)前，無人機(jī)技術(shù)在巡檢及相關(guān)工作中的應(yīng)用在重慶供水行業(yè)尚屬首例，具有思路和管理方面的創(chuàng)新，是緊跟當(dāng)今科學(xué)技術(shù)前沿課題，大膽應(yīng)用嘗試的結(jié)果。

1 無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于供水公司安全巡檢實(shí)例

1.1 取水口水源保護(hù)地巡視

重慶中法供水有限公司取水口水源保護(hù)地均位于嘉陵江江面，按照水源地的巡檢要求，必須實(shí)現(xiàn)上游2000m、下游200m的巡視。以往一般靠巡視人員徒步在江邊來回行走，以查看取水口附近有無漂浮物及檢查排污狀況，看水源地周邊有無垂釣、燒烤、游泳等違規(guī)行為，但都難以直觀地了解整個水面的具體情況。同時，江岸泥濘濕滑、地形復(fù)雜，巡視人員在江邊行走安全風(fēng)險較高；每次巡視大約需要6～8h，作業(yè)時間較長，一旦發(fā)生突發(fā)狀況，救援人員難以第一時間到達(dá)現(xiàn)場。

采用無人機(jī)對水源保護(hù)地進(jìn)行巡視后，巡視人員只需操縱無人機(jī)飛行，再通過對無人機(jī)拍攝的圖像進(jìn)行有效準(zhǔn)確的分析，從而快速做出響應(yīng)。整個巡視工作耗時僅20min，不僅可以提高巡檢效率，而且可以避免巡視人員在江邊行走的各類安全風(fēng)險。在使用無人機(jī)進(jìn)行巡視后，水源保護(hù)地的巡視頻率由每月1次提升至每月2次，為供水公司取水源頭的安全構(gòu)筑了一道堅(jiān)實(shí)的屏障。無人機(jī)拍攝的水源保護(hù)地巡視圖如圖1所示。

圖1 無人機(jī)拍攝的水源保護(hù)地巡視圖

1.2 構(gòu)筑物檢查及竣工驗(yàn)收

每年秋冬正值重慶梅雨季節(jié)，為此供水公司針對季節(jié)特征，制定了各建筑物屋頂?shù)难膊橹贫龋绕涫菣z查排水口有無堵塞、屋頂是否存在異物。在使用無人機(jī)之前，這些工作全部需要依靠人工攀登爬梯上屋頂進(jìn)行檢查，現(xiàn)在則只需通過操控?zé)o人機(jī)飛上樓頂，通過實(shí)時畫面，分析屋頂情況，再判斷是否需要安排人員前往定點(diǎn)清掏處理。通過無人機(jī)拍攝的高清視頻畫面可以了解屋頂積水情況以及完成施工質(zhì)量的驗(yàn)收。對所拍攝的高清影像資料進(jìn)行存檔，可方便隨時查看比對。利用無人機(jī)不僅減少了工作量，針對性更強(qiáng)，還降低了人員頻繁攀登高處作業(yè)而可能產(chǎn)生的安全風(fēng)險。無人機(jī)拍攝的建筑物房頂排水管下水孔堵塞情況如圖2所示。

圖2 無人機(jī)拍攝的建筑物房頂排水管下水孔堵塞情況

1.3 管網(wǎng)巡視及搶險巡查

供水公司管網(wǎng)鋪設(shè)完后，工作人員的地面巡查存在一定的局限性，而通過無人機(jī)的輔助可以解決這一問題。利用無人機(jī)可針對一些特殊位置的管線及閥門進(jìn)行高空巡視，在管道搶險中，能第一時間發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險，提供數(shù)據(jù)供專業(yè)人士決策，最大程度上降低風(fēng)險。此外，利用無人機(jī)高空巡視拍攝與地面人員巡查相結(jié)合的方式，有利于更加全面地發(fā)現(xiàn)問題。

1.4 地形勘察

利用無人機(jī)也可針對新增管網(wǎng)布局設(shè)計(jì)和水廠擴(kuò)建等工作進(jìn)行前期地形勘察，可以從高空角度直觀地觀測地形地貌特征，從而提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性。

1.5 高壓架空輸電線路巡視

供水公司梁沱水廠共有110kV線路2條、10kV線路5條，專線長度約23km，桿塔約45座。線路巡檢頻率為每月1次，每次巡視由3名檢修人員具體實(shí)施，約4個工作日完成一個周期的巡檢工作。輸配電線路多在野外環(huán)境中，氣象條件及現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多變，導(dǎo)線、避雷線、絕緣子、金具在長時間運(yùn)行后，在各種力的疊加作用下可能發(fā)生斷股、銹蝕、過熱等問題。依靠人工巡視的方式檢查，工作量大，并且作業(yè)環(huán)境存在未知的安全風(fēng)險。此外，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鐵塔勘察需消耗大量人力，使技術(shù)性專業(yè)工作無法深入展開。

針對人工巡檢線路強(qiáng)度大且伴隨各類安全風(fēng)險的短板，供水公司制訂了無人機(jī)輸配電架空線路巡檢方案，通過無人機(jī)對線路及附屬設(shè)施各部位、多角度進(jìn)行拍攝，識別導(dǎo)線上的雷擊痕跡、斷股、異物，線夾松脫發(fā)熱，絕緣子閃絡(luò)、污穢等問題。無人機(jī)高空巡視拍攝與地面人員巡查相結(jié)合的方式能夠幫助相關(guān)人員更加全面及時地發(fā)現(xiàn)隱患。

無人機(jī)輸配電架空線路巡檢內(nèi)容如表1所示。線路金具外觀檢查和熱成像分析如圖3所示。

表1 無人機(jī)輸配電架空線路巡檢內(nèi)容

圖3 熱成像分析

2 經(jīng)濟(jì)效益與風(fēng)險控制

2.1 經(jīng)濟(jì)效益

無人機(jī)在供水公司中的使用范圍廣，某些工作頻率不固定，在經(jīng)濟(jì)價值評估中，以梁沱水廠高壓輸配電線路巡視和飲用水水源保護(hù)地巡視工作為例計(jì)算經(jīng)濟(jì)收益。

（1）項(xiàng)目主要支出。①高壓輸配電線路巡視作業(yè)。無人機(jī)1臺為6500元，按1臺使用5年估計(jì)；人工按130元/d計(jì)，故每周期人工支出為1×1.5×130=195元。預(yù)計(jì)每年總支出為6500÷5+12×195=3640元。②飲用水水源保護(hù)地巡視作業(yè)。人工按130元/d計(jì)，1個周期巡視2次，1次1個工時，故每周期人工支出為2×（1÷8）×130=32.5元。預(yù)計(jì)每年總支出為6500÷5+12×32.5=1690元。

（2）項(xiàng)目主要預(yù)期收益。①高壓輸配電線路巡視作業(yè)。以往3人巡檢，每周期4個工作日，人工按130元/d計(jì)，年花費(fèi)為3×4×130×12=18720元。預(yù)期收益為18720-3640=15080元/年，項(xiàng)目5年收益75400元。②飲用水水源保護(hù)地巡視作業(yè)。以往2人巡檢，每周期1個工作日，年花費(fèi)2×1×130×12=3120元。預(yù)期收益為3120-1690=1430元/年，項(xiàng)目5年收益7150元。對這2項(xiàng)工作未來5年完成情況進(jìn)行預(yù)估可知，經(jīng)濟(jì)效益為82550元；而高壓輸配電線路巡視收益為75400元，飲用水水源保護(hù)地巡視收益為7150元，實(shí)際收益將遠(yuǎn)大于預(yù)估收益。

2.2 風(fēng)險控制

風(fēng)險評估分析如表2所示。無人機(jī)的運(yùn)用可以降低各類原始風(fēng)險，如攀登鐵塔墜落、野外動物襲擊、水源地巡視時淹溺、道路崎嶇滑跌風(fēng)險等，評估后項(xiàng)目為可接受風(fēng)險（風(fēng)險值=2），減少了事故的發(fā)生。

表2 風(fēng)險評估分析

3 結(jié)束語

創(chuàng)新性地應(yīng)用無人機(jī)輔助人工開展各項(xiàng)危險性較大、專業(yè)性較強(qiáng)的安全技術(shù)巡查，可以從源頭上降低安全風(fēng)險，徹底解決某些工作“最后一公里”難以到達(dá)的尷尬問題，還可以留存影像資料，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)以科技重塑生產(chǎn)力。將無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于日常安全巡檢的項(xiàng)目實(shí)例開展以來收效甚好，相關(guān)單位已就該項(xiàng)目和供水公司相互學(xué)習(xí)交流多次，攜手創(chuàng)新思維和前沿科技，助推企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。