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电网行业对无人机的需求逐步加大

导读: 大自然不仅馈赠给我们许多资源,也带来不少考验,例如长期铺设在室外的输电线路和绝缘子就难逃雨水的侵蚀。每年电力行业约1000亿元人民币的投资中,有73%资金投放在硬件设施建设。为保证硬件设施的可靠性和安全性,大量变电设备的升压线路和降压线路...

  大自然不仅馈赠给我们许多资源,也带来不少考验,例如长期铺设在室外的输电线路和绝缘子就难逃雨水的侵蚀。每年电力行业约1000亿元人民币的投资中,有73%资金投放在硬件设施建设。为保证硬件设施的可靠性和安全性,大量变电设备的升压线路和降压线路,乃至整个电力线路系统都有定期巡检的需求。这项看似单一的任务,让中国电力行业倾注很大心力。

  我国长期依赖人工进行电力线路的巡检作业,通常,每100公里的输电线路巡检需要160个工时,即要在一个工作日完成100公里的线路巡检,至少需要20位巡检人员。别忘了,高压输电线路有不少都架设在深山老林和崇山峻岭之间,意味着巡检人员的工作面临极大的危险隐患。

  为了更快实施作业,早期电力行业引入直升机来巡视电力线路,还曾经引入过飞艇巡检,这种方式实际可操作却相当有难度。首先,当工作人员对电线杆、刀闸、铁塔、高压导线、变压器、绝缘子等设备巡检时,主要是以纸质形式保存巡检记录,这种记录方式一来需要携带大量的资料,加重了工作人员的工作强度,同时也对资料收集汇总及后续处理分析带来了不便。而且出于安全考虑直升机不能靠的太近,巡检人员只能借助辅助工具,通过肉眼进行观测,首先不便于巡检资料的可视化备份及内部交流学习,其次对巡检人员的技能水平也具有很高的要求,准确性难以保证。不仅如此,直升机造价、巡检成本极高,无法保证足够的巡检频次。

电网行业对无人机的需求逐步加大

直升机巡检,风险系数高,巡检效果差,成本极高

  1995年英国就最早将无人机用于电力巡检中,凭借携带方便、操作简单、起飞降落对环境的要求低、自主飞行、可空中悬停、载荷丰富和安全性高等诸多优势,多旋翼无人机在线路巡检中承担越来越多的工作,不仅能够发现杆塔异物、绝缘子破损、防震锤滑移、线夹偏移等缺陷,还能够发现金具锈蚀、开口销与螺栓螺帽缺失等人工巡检难以发现的缺陷。

  无人机操作人员表示使用多旋翼无人机进行电力巡线,对于无人机飞行的稳定性、悬停精准度以及图传效果都要求很高。无人机挂载云台后,无人机重量增加,惯性变大,经验不足的操作人员很容易失去对飞机的控制,甚至有可能出现“撞塔”事故。

  云台增稳是无人机的关键技术之一,云台抖动会影响拍照、视频的效果,影响作业效率。想象下同样30分钟以内的续航时间,由于云台抖动造成需要重复进行同等航线飞行,会增加多少倍的工作时间。目前电力巡检除了需要能自由搭载高像素可见光相机以外,还需要满足能快速替换热成像相机等多种应用的可能。且还需要能满足航拍时的画面有全方位的稳定,保证画面清晰稳定的需求。一体化的云台设计会更容易满足电网的需求。在这一点上,大疆的禅思系列云台算是系列比较完整的产品。特别是近期刚上市的Z3变焦云台,除了可见光、热成像以外又多了一个变焦产品。

  无人机另外一个重要的部件:飞控,飞控子系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统,飞控对于无人机相当于驾驶员对于有人机的作用,我们认为是无人机最核心的技术之一。飞控一般包括传感器、机载计算机和伺服作动设备三大部分,实现的功能主要有无人机姿态稳定和控制、无人机任务设备管理和应急控制三大类。目前基本上很多的厂商用的飞控都是直接和大疆采购的。2016年云南省电网公司进行的第一次多旋翼无人机框架招标中,参与竞标的10个产商,有9家的飞控都是使用大疆的,其中就包括易瓦特。需要提出的是,本次竞标中,所有四个标段大疆全部中标。

  在导航技术上,市面上目前无人机多只采用GPS定位。GPS定位是单项的,一旦受到电磁干扰,就会失去作用。当无人机靠近铁塔时,无人机容易失去控制,这个就对操控的飞手要求极高。目前GPS系统有一个缺陷,就是无人机到室内就无法使用,特别是使用无人机进行矩阵表演时,GPS在室内无法定位,必须要自己搭建信号台,让无人机在台上通过光学信号来识别位置,成本非常高,据说搭一个这样的台子要好几万,甚至十几万。大疆最新的精灵4采用了GPS和GLONASS双卫星定位模块,双目视觉精确悬停可以在环境复杂、非开阔或无GPS场地进行0m-10m高精度悬停。视觉超声波定位技术配合通用的GPS卫星定位技术,强强联手可以满足多种复杂环境下使用。在这一点上,大疆确实做的更超前。

  除了以上几点,图传技术的稳定性以及延迟性也是电力巡检选择无人机的时候需要考虑的方面。大疆的Lightbridge高清数字图传技术在距离上可以达到5公里的距离。目前更多的厂家使用的都是模拟图传的效果,距离大概在1.2公里左右。很难达到远距离作业的需求。

  从2013年中国民用航空局(CAAC)下发《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》到2016年云南首次公开对多旋翼无人机的招标中,可以看出电网行业对无人机的逐步加大的需求。但是技术上的突破还善待时日。如何打造适合行业需求无人机,还是各个企业需要加强重视的课题。

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