無人機(jī)航拍技術(shù)在防雷檢測中的應(yīng)用

曹曉蒙

雷電災(zāi)害作為自然災(zāi)害之一，不僅影響人類生活亦會對人類造成一定傷亡。根據(jù)氣象資料統(tǒng)計分析雷電災(zāi)害為興安盟地區(qū)主要氣象災(zāi)害之一，近年來呈現(xiàn)多發(fā)、頻發(fā)現(xiàn)象，為減少雷電現(xiàn)象造成的嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，減小雷電災(zāi)害風(fēng)險，雷電防護(hù)措施必須達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。防雷檢測部門也應(yīng)將探索加快防雷技術(shù)研究和檢測做為氣象防災(zāi)減災(zāi)前提。然而隨著城市現(xiàn)代化發(fā)展加速，現(xiàn)代化程度不斷提高，防雷檢測技術(shù)手段面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，建筑風(fēng)格多樣化導(dǎo)致現(xiàn)有檢測技術(shù)不能很好解決現(xiàn)有問題，如封閉式建筑頂端防雷裝置、風(fēng)電機(jī)組防雷裝置檢測等。利用無人機(jī)航拍技術(shù)不但可以彌補(bǔ)人工防雷檢測的缺陷，降低檢測工作的不安全性及成本，而且還可以大大提升防雷檢測工作的質(zhì)量和效率，確保防雷裝置安全可靠。在未來一段時間內(nèi)無人機(jī)航拍技術(shù)在防雷檢測應(yīng)用中將進(jìn)一步優(yōu)化，推動其在防雷檢測工作中廣泛普及和應(yīng)用，為社會公眾提供更加有效的防雷檢測服務(wù)保障。

興安盟地區(qū)目前防雷裝置的檢測方式主要為人工檢測，由防雷檢測人員對避雷網(wǎng)、引下線等防雷裝置進(jìn)行人工判斷及測量。但對于較高或封閉式建筑物及風(fēng)電機(jī)組等大型設(shè)備，檢測人員無法進(jìn)行判斷，導(dǎo)致相關(guān)數(shù)據(jù)及檢測結(jié)果存在偏差，最終影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性及合理性。利用無人機(jī)拍攝完全可以分辨接閃器（如避雷針、避雷帶）或引下線的使用狀況，發(fā)現(xiàn)損壞？銹蝕的位置？對于頂部坡度較大，檢測人員攀爬存在安全隱患的建筑物，利用無人機(jī)進(jìn)行接閃器的檢查可以在保證人員安全的前提下，提高工作效率？無人機(jī)對高建筑物防雷設(shè)施拍攝清晰，成像清楚，可以準(zhǔn)確判斷防雷設(shè)施的使用狀況。隨著無人機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，該技術(shù)已成為國內(nèi)外研究開發(fā)的熱點，并在眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前興安盟在無人機(jī)防雷檢測技術(shù)主要方式為載機(jī)平臺，飛行控制系統(tǒng)，云臺攝像系統(tǒng)，圖像傳輸系統(tǒng)，脫扣裝置五部分組成。

一、載機(jī)平臺

載機(jī)平臺屬于無人航拍系統(tǒng)中特別重要一部分。結(jié)合環(huán)境差異，當(dāng)前航拍無人機(jī)系統(tǒng)載機(jī)平臺一般可挑選抗風(fēng)性較好的八旋翼無人機(jī)無人機(jī)主要材料是碳纖維，其質(zhì)輕、強(qiáng)度較高，能夠確保在空中拍攝的平穩(wěn)性。

二、飛行控制系統(tǒng)

飛行控制系統(tǒng)主要涵蓋飛行控制器、GPS定位系統(tǒng)及姿態(tài)傳感器，能夠做到對無人機(jī)姿態(tài)、高度及航向等參數(shù)的自動控制。借助GPS定位系統(tǒng)，可讓無人機(jī)依據(jù)提前所設(shè)置的航線自主飛行，操作簡便，具備較高精度。

三、云臺攝像系統(tǒng)

一般可以利用精度較高的數(shù)字增穩(wěn)云臺給攝像、攝影設(shè)備給予較穩(wěn)定的拍攝平臺，確保在相對安全距離下拍攝較清楚圖像。

四、圖像傳輸系統(tǒng)

圖像傳輸系統(tǒng)在無人機(jī)器航拍系統(tǒng)中起到特別關(guān)鍵的作用，能夠?qū)z像設(shè)備所拍攝的畫面實時回傳，為地面實時操作給予重要參考依據(jù)，取得“所見即所得”效果。

五、脫扣裝置

脫扣裝置主要作用是實現(xiàn)無人機(jī)與檢測工具的連接。脫扣裝置應(yīng)采用磁吸式，可以實現(xiàn)人工遠(yuǎn)程操作，即實現(xiàn)通電狀態(tài)下為閉合狀態(tài)，人工切斷電源后為打開狀態(tài)。當(dāng)無人機(jī)飛至目標(biāo)物后可以實現(xiàn)檢測工具脫落，與目標(biāo)物實現(xiàn)磁力連接。

五部分的組合應(yīng)用實現(xiàn)了無人機(jī)在興安盟防雷領(lǐng)域的快速應(yīng)用。無人機(jī)與人工檢測對比分析。

無人機(jī)除可以對單個的高（構(gòu)）筑物進(jìn)行防雷資料的檢測收集，可以在特定空間下進(jìn)行大功率的檢測工作，且工作效率遠(yuǎn)高于人工。假定一個1千米×1千米的新建小區(qū)檢測項目，每座住宅樓占地800米×150米，小區(qū)內(nèi)共建設(shè)住宅樓300座，呈現(xiàn)50排分布，并且全部為30層板樓，高度為125米。無人機(jī)采用視角范圍84度的短焦廣角進(jìn)行，飛行高度150米。飛行速度為30千米/小時。無人機(jī)完成整個小區(qū)的防雷檢測時間為12小時左右，后期無人機(jī)檢查維修10小時，共計22小時左右;如果采用人工檢測方法，假定有4個檢測人員，2個人為記錄人員，2個人上下樓頂工作，并進(jìn)行防雷裝置檢查時用每層速度為5千米/小時，則完成整個小區(qū)防雷檢測時間約為120小時左右。利用無人機(jī)檢測防雷裝置可以將效率提高近5倍。同時無人機(jī)采用自動傳輸數(shù)據(jù)與記錄功能。

興安盟無人機(jī)技術(shù)在防雷檢測中的應(yīng)用主要開發(fā)功能包括兩方面：一是實現(xiàn)無人機(jī)航拍功能判斷防雷裝置（接閃器、避雷帶、引下線）的使用情況，例如有無銹蝕、脫落等情況。對于頂部坡度較大，檢測人員攀爬存在安全隱患的建筑物，降低檢測人員的安全隱患，提高工作效率。二是實現(xiàn)無人機(jī)進(jìn)行建筑物防雷檢測功能。將磁吸式脫扣裝置與防雷檢測工具結(jié)合，利用無人機(jī)攜帶相關(guān)設(shè)備對建筑高度較高、封閉性較好的建筑物防雷裝置進(jìn)行防雷數(shù)據(jù)的檢測，實現(xiàn)人機(jī)結(jié)合作業(yè)的檢測方式，降低成本，提高數(shù)據(jù)真實性與準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提升服務(wù)質(zhì)量。

（作者單位：137400內(nèi)蒙古興安盟氣象局）