如今，無(wú)人機(jī)作業(yè)范圍已拓展到設(shè)備線路巡檢、應(yīng)急救災(zāi)等方面。殷浩欽 攝
8月29日，云南電網(wǎng)公司高海拔地區(qū)多旋翼無(wú)人機(jī)深化應(yīng)用研究通過(guò)項(xiàng)目驗(yàn)收，無(wú)人機(jī)自主巡檢輸電線路技術(shù)研究至此進(jìn)入應(yīng)用階段。從飛艇到遙控直升機(jī)再到多軸飛行器，無(wú)人機(jī)在電力施工、線路運(yùn)維作業(yè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。如今，更高效、安全、智能的無(wú)人機(jī)已經(jīng)在高海拔復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了自主巡檢輸電線路，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，無(wú)人機(jī)將挑起輸電線路巡檢工作的“大梁”，精準(zhǔn)、高效地實(shí)現(xiàn)巡檢智能化、運(yùn)維科技化，實(shí)實(shí)在在為一線班組減負(fù)。
無(wú)人機(jī)成線路巡檢“利器”
云南電網(wǎng)超過(guò)80%以上的輸電線路都分布在遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)、交通干線、人煙稀少的高山大嶺地區(qū)，依靠傳統(tǒng)的人工巡檢，作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作條件艱苦、工作效率不高等問(wèn)題凸顯。
據(jù)云南電網(wǎng)帶電作業(yè)分公司機(jī)巡作業(yè)所主任黃俊波介紹，自2006年起，云南電網(wǎng)公司開(kāi)始采用直升機(jī)巡檢輸電線路，不斷提高巡檢覆蓋面。2015年實(shí)現(xiàn)500千伏輸電線路直升機(jī)巡視全覆蓋，有力保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。然而，云南省還有近5.5萬(wàn)千米110千伏及以上電網(wǎng)線路由人工巡檢，日常巡視人員數(shù)千人。
為解決直升機(jī)巡檢難以覆蓋110千伏及以下電壓等級(jí)輸電線路的巡視工作，降低直升機(jī)巡檢作業(yè)成本，近年來(lái)，云南電網(wǎng)公司利用各類型多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行輸電線路巡檢，在災(zāi)情應(yīng)急監(jiān)測(cè)等方面開(kāi)展了多種探索性研究和應(yīng)用，并將無(wú)人機(jī)巡檢數(shù)據(jù)作為線路維修、維護(hù)的依據(jù)，極大地促進(jìn)了電網(wǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。
“電力線路出現(xiàn)缺陷時(shí)，傳統(tǒng)的人工巡檢方式很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)，一旦發(fā)生事故就會(huì)造成供電受阻，通過(guò)無(wú)人機(jī)巡檢更容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路設(shè)備以及周圍的環(huán)境的缺陷或隱患?！迸╇娋州旊姽芾硭€路工王培繼說(shuō)，以前人工巡查線路，遇上難走的路段，一基桿塔就可能耗費(fèi)4—5小時(shí)；用上無(wú)人機(jī)之后可能只需要10分鐘就能完成，工作效率大大提高了。“無(wú)人機(jī)巡檢能輕松完成很多人工巡檢的大難題，也是對(duì)直升機(jī)巡檢方式的有力補(bǔ)充?！?/p>
“與人工巡線相比，無(wú)人機(jī)具有飛行控制精度高、操作簡(jiǎn)單、起降方便、使用耗能少、效率高等特點(diǎn)，在電網(wǎng)建設(shè)、線路運(yùn)維、應(yīng)急搶險(xiǎn)中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。”云南電網(wǎng)帶電作業(yè)分公司機(jī)巡作業(yè)所無(wú)人機(jī)技術(shù)員蔡澍雨說(shuō)，在無(wú)人機(jī)底部加裝云臺(tái)，掛載高清影像采集系統(tǒng)，攝像頭可清晰拍攝塔線，實(shí)時(shí)放大查看細(xì)節(jié)、拍照，并與地面實(shí)時(shí)傳輸，完全勝任檢查設(shè)備線路的任務(wù)。
“2019年，云南電網(wǎng)公司計(jì)劃無(wú)人機(jī)巡檢線路里程6萬(wàn)公里，同比提升30%，覆蓋30%以上的配電架空線路，提升運(yùn)維效率和配網(wǎng)智能化水平?！痹颇想娋W(wǎng)公司生技部輸電科員工方明說(shuō)，近年來(lái)，云南電網(wǎng)公司大力推進(jìn)無(wú)人機(jī)在電網(wǎng)生產(chǎn)領(lǐng)域的科學(xué)、高效應(yīng)用，穩(wěn)步提升電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)維水平和精益化管理水平，不斷推進(jìn)無(wú)人機(jī)應(yīng)用推廣和技術(shù)提升，力爭(zhēng)“十三五”末實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)巡檢主網(wǎng)覆蓋率80%以上，配網(wǎng)覆蓋率60%以上，無(wú)人機(jī)年均飛行時(shí)間達(dá)到142小時(shí)/架。
無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主巡檢
今年5月28日上午，云南省怒江傈僳族自治州福貢縣，一架4軸無(wú)人機(jī)從220千伏蘭福線號(hào)23號(hào)塔下緩緩起飛，拉升至塔尖高度距線路5米處，沿線路向著24號(hào)塔飛去，8分鐘后，無(wú)人機(jī)返航著陸，完成工作任務(wù)。
這是云南電網(wǎng)公司在高海拔復(fù)雜環(huán)境下開(kāi)展的一次無(wú)人機(jī)自主巡檢輸電線路作業(yè)，從人工遙控?zé)o人機(jī)巡檢到無(wú)人機(jī)自主巡檢輸電線路，這又是一次大進(jìn)步。
遙控?zé)o人機(jī)巡檢輸電線路替代人工巡檢，節(jié)約人力、物力的效果顯而易見(jiàn)。然而，在特殊復(fù)雜環(huán)境下，由于操作人員技能水平參差不齊，無(wú)人機(jī)巡檢作業(yè)的撞線墜機(jī)概率增大。同時(shí)，無(wú)人機(jī)操作人員持證不足等也是制約無(wú)人機(jī)應(yīng)用發(fā)展的瓶頸，無(wú)人機(jī)巡檢工作需要更科學(xué)、更智能。
“從2017年開(kāi)始，我們便研究如何讓無(wú)人機(jī)在不同電壓等級(jí)、復(fù)雜地形條件下對(duì)輸電線路進(jìn)行自主巡檢?！痹颇想娋W(wǎng)帶電作業(yè)分公司副總經(jīng)理沈志說(shuō)。通過(guò)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)應(yīng)用等現(xiàn)代技術(shù)手段，應(yīng)用RTK差分定位、航跡自動(dòng)規(guī)劃、自動(dòng)控制、導(dǎo)航定位等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)對(duì)輸電線路安全快速的沿導(dǎo)線自動(dòng)巡檢。
首先規(guī)劃三維航線，設(shè)計(jì)完成后，選擇導(dǎo)出航線的桿塔，進(jìn)行三維航線預(yù)覽，把桿塔加載在地圖背景上，并把航線路徑進(jìn)行疊加，直觀查看整條航線的情況，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可以回到設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行航線修改。
飛行控制方面，通過(guò)無(wú)人機(jī)的飛行控制接口，設(shè)計(jì)出無(wú)人機(jī)飛行控制軟件，保持飛行姿態(tài)與航跡的穩(wěn)定，按照自動(dòng)規(guī)劃的航線和指令要求改變飛行姿態(tài)與航跡，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)在規(guī)劃設(shè)定的自動(dòng)駕駛巡檢的區(qū)域內(nèi)，可進(jìn)行定位并多角度拍攝執(zhí)行巡檢任務(wù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自主飛行、飛行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、AI實(shí)時(shí)識(shí)別、任務(wù)管理、飛行記錄等任務(wù)，有效規(guī)避傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集一次性投資大、巡檢成本高、安全風(fēng)險(xiǎn)大等問(wèn)題。
“無(wú)人機(jī)自主巡檢減少了人力的消耗，提升了工作效率，飛機(jī)巡視能更靠近桿塔，發(fā)現(xiàn)許多人巡不能發(fā)現(xiàn)的缺陷，精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)線路存在的問(wèn)題，還可以采用高科技手段對(duì)線路的溫度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。”王培繼認(rèn)為，無(wú)人機(jī)自主巡檢工作對(duì)于輸電線路的安全運(yùn)維和數(shù)據(jù)的精確分析有質(zhì)和量的提升。
“無(wú)人機(jī)自主巡檢作業(yè)有效地推動(dòng)電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)轉(zhuǎn)型升級(jí)，這個(gè)項(xiàng)目研究取得三維航線規(guī)劃軟件、自主駕駛軟件各一套，申請(qǐng)專利6項(xiàng)。”方明說(shuō)，下一步將在云南電網(wǎng)公司范圍內(nèi)建立全省無(wú)人機(jī)自主巡視三維航線庫(kù)，一線作業(yè)班組可以直接下載三維航線，通過(guò)自主駕駛APP實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自主巡視，為一線班組減負(fù)。
