無(wú)人機(jī)在電力行業(yè)中的應(yīng)用

隨著科技的不斷發(fā)展，直升機(jī)、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到電網(wǎng)運(yùn)行、建設(shè)中。本文收集整理了無(wú)人機(jī)在電力行業(yè)中的一些科普知識(shí)。

一、無(wú)人機(jī)是什么

無(wú)人機(jī)是無(wú)人駕駛飛機(jī)的簡(jiǎn)稱(Unmanned Aerial Vehicle)，是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置的不載人飛機(jī)，包括無(wú)人直升機(jī)、固定翼機(jī)、多旋翼飛行器、無(wú)人飛艇、無(wú)人傘翼機(jī)。按照不同平臺(tái)構(gòu)型來(lái)分類，無(wú)人機(jī)主要有固定翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人直升機(jī)和多旋翼無(wú)人機(jī)三大平臺(tái)，其它小種類無(wú)人機(jī)平臺(tái)還包括傘翼無(wú)人機(jī)、撲翼無(wú)人機(jī)和無(wú)人飛船等。固定翼無(wú)人機(jī)是軍用和多數(shù)民用無(wú)人機(jī)的主流平臺(tái)，最大特點(diǎn)是飛行速度較快；無(wú)人直升機(jī)是靈活性最強(qiáng)的無(wú)人機(jī)平臺(tái)，可以原地垂直起飛和懸停；多旋翼(多軸)無(wú)人機(jī)是消費(fèi)級(jí)和部分民用用途的首選平臺(tái)，靈活性介于固定翼和直升機(jī)中間(起降需要推力)，但操縱簡(jiǎn)單、成本較低。

二、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

2013 年，中國(guó)民用航空局（CAAC）下發(fā)《民用無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)駕駛員管理暫行規(guī)定》，業(yè)界普遍認(rèn)為這代表著無(wú)人機(jī)規(guī)范管理邁出了第一步。

在電力行業(yè)，無(wú)人機(jī)主要被應(yīng)用于架空輸電線路巡檢，為此國(guó)家電網(wǎng)發(fā)布了Q/GDW 11383-2015《架空輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)配置導(dǎo)則》、南方電網(wǎng)發(fā)布了《架空輸電線路機(jī)巡光電吊艙技術(shù)規(guī)范(試行)》、中電聯(lián)發(fā)布了DL/T 1482-2015《架空輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則》，對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)及光電吊艙進(jìn)行規(guī)范。

三、電力行業(yè)常用的無(wú)人機(jī)類型

（一）多旋翼無(wú)人機(jī)

是現(xiàn)在最常見的款式，靠多個(gè)旋轉(zhuǎn)式機(jī)翼產(chǎn)生推力實(shí)現(xiàn)飛行，通常具有三個(gè)及以上旋翼軸，通過(guò)每個(gè)軸上的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升推力；通過(guò)改變不同旋翼之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速，可以改變單軸推進(jìn)力的大小，從而控制飛行器的姿態(tài)、方向等。

這種無(wú)人機(jī)的體積小，重量輕，擁有便攜的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，這種無(wú)人機(jī)容易操作，運(yùn)行可靠，無(wú)論懸停、直升、盤旋等動(dòng)作都可以輕松做到，操作人員上手非?？?。在如今無(wú)人機(jī)市場(chǎng)上，這種無(wú)人機(jī)的價(jià)格相對(duì)其他種類的更加便宜，也是受到歡迎的主要原因。

但這種無(wú)人機(jī)的缺點(diǎn)也很明顯：續(xù)航短，工作半小時(shí)左右就沒電了，只適合于短時(shí)間的工作，或者帶著電池實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展續(xù)航；載重能力有限，以拍攝為主，難以運(yùn)載較重的物品。

（二）固定翼無(wú)人機(jī)

框架結(jié)構(gòu)有點(diǎn)像常見的客機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)等。這種無(wú)人機(jī)的機(jī)翼固定橫展，由橫向的螺旋槳產(chǎn)生推力，并依靠機(jī)翼的空氣動(dòng)力保持滯空，所以固定翼無(wú)人機(jī)比旋翼式的更加省電，同時(shí)也具備續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)轱w行原理不同，這種無(wú)人機(jī)通常還擁有比多旋翼更高的速度，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離飛行。

固定翼無(wú)人機(jī)的缺點(diǎn)是無(wú)法懸停，所以有些非常精細(xì)的工作就無(wú)法做到了。另外，有些型號(hào)在起飛時(shí)需要彈射裝置；整體上來(lái)說(shuō)，固定翼無(wú)人機(jī)的操作難度較高，比多旋翼的學(xué)起來(lái)困難多了。

（三）無(wú)人直升機(jī)

無(wú)人直升機(jī)也是旋翼式的，但整體結(jié)構(gòu)接近于我們熟悉的直升飛機(jī)那種，在本體的中心頂部設(shè)置一組旋翼，而不會(huì)有很多分布式的旋翼。

無(wú)人直升機(jī)的續(xù)航比較長(zhǎng)，部分型號(hào)采用汽油作為燃料，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間飛行。這種無(wú)人機(jī)通常體型較大，一人多高的很常見；同時(shí)重量也比較大，從幾十公斤到上百公斤都有。

這種無(wú)人機(jī)的缺點(diǎn)是噪聲比較大，同時(shí)采購(gòu)成本高，而且機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致可靠性偏低等。

四、無(wú)人機(jī)在電力行業(yè)的應(yīng)用

（一）自主巡檢

機(jī)巡人員在事先制作的高精度線行三維地圖上規(guī)劃好航線，應(yīng)用厘米級(jí)實(shí)時(shí)定位技術(shù)，無(wú)人機(jī)即自動(dòng)巡視指定線路，并通過(guò)AI 自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備并發(fā)送回診斷結(jié)果數(shù)據(jù)，后臺(tái)控制室可即時(shí)掌握輸電導(dǎo)線、地線、金具、絕緣子及鐵塔運(yùn)行情況。無(wú)人巡檢包括正常巡檢、故障巡檢和特殊巡檢。

（二）三維建模

無(wú)人機(jī)輸電線路空間距離測(cè)量技術(shù)可實(shí)現(xiàn)“小型電動(dòng)無(wú)人機(jī)+微型激光測(cè)距儀”的集成適用，通過(guò)融合激光點(diǎn)云、DOM、DEM、高清影像、多光譜、紅外攝影、視頻影像等數(shù)據(jù)，可形成輸電線路通道的可見光合成圖和激光三維模型，建立起文字、可見光合成圖、三維模型“三位一體”的信息庫(kù)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)場(chǎng)景重建，直觀展示輸電通道運(yùn)行狀態(tài)。

（三）異物除障

針對(duì)高壓輸電線路上各種可燃異物的清理問(wèn)題，利用六旋翼無(wú)人機(jī)攜帶噴火裝置，采用燃燒的方法清除異物。使用該裝置的工作人員無(wú)需靠近輸電線路，通過(guò)遠(yuǎn)程遙控即可在帶電情況下快速清除塑料薄膜、風(fēng)箏線等異物，使原來(lái)數(shù)小時(shí)的清障時(shí)間縮短到數(shù)分鐘，不僅提高了效率，還降低了安全作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

（四）線路架設(shè)

在輸電線路施工過(guò)程中，線路走廊長(zhǎng)、地形情況復(fù)雜，線路所經(jīng)地區(qū)山谷河流茂密森林，給線路架設(shè)帶來(lái)極大不便，工程實(shí)施困難重重。為有效破解緩解生態(tài)環(huán)境保護(hù)和架線施工的矛盾，可運(yùn)用無(wú)人機(jī)展放導(dǎo)引繩進(jìn)行線路架設(shè)施工。無(wú)人機(jī)首先沿線路上空飛行并施放一根輕質(zhì)高強(qiáng)引繩通過(guò)各基塔，然后利用這根輕質(zhì)引繩不斷牽引后續(xù)引繩，直至牽通一根三級(jí)引繩，并架設(shè)導(dǎo)線。通過(guò)這種方式，解決了人力展放導(dǎo)引繩的高強(qiáng)度和動(dòng)力傘展放導(dǎo)引繩著陸困難等問(wèn)題，也減少了線路通道的樹木砍伐，最大限度地保護(hù)了自然生態(tài)。

（五）線路規(guī)劃

利用固定翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行電網(wǎng)工程的地形測(cè)量，為電網(wǎng)工程地形圖設(shè)計(jì)提供影像、高程等詳細(xì)基礎(chǔ)資料作為保障，最大限度減少地形圖繪制過(guò)程中出現(xiàn)誤差的可能性，提高地形圖規(guī)劃設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，為電網(wǎng)工程建設(shè)提供科學(xué)的依據(jù)，進(jìn)而為電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。采用垂直起降固定翼無(wú)人機(jī)技術(shù)可以大大降低外業(yè)工作量，人工成本小、可有效提高工作效率，可以測(cè)得人員難以到達(dá)的區(qū)域，提供最優(yōu)的輸電線路設(shè)計(jì)方案。

目前，國(guó)家電網(wǎng)及南方電網(wǎng)相關(guān)部門正在著力推進(jìn)無(wú)人機(jī)班組建設(shè)，完善各類保障支撐體系，為無(wú)人機(jī)在電力行業(yè)的廣泛應(yīng)用做好全面準(zhǔn)備工作，無(wú)人機(jī)將迎來(lái)全面推廣應(yīng)用的新階段。