无人机

无人机是电力新技术中落地比较多,实用化强的应用。典型的就是“电力线路巡视”,即利用无人机沿架空线路走廊飞行,拍摄、检测线路否存在异常,其它的还有线路架设牵引、规划勘测等应用。

无人机类型

先看下常见的无人机类型

多旋翼无人机

它是现在最常见的款式,靠多个旋转式机翼产生推力实现飞行,通常具有三个及以上旋翼轴,通过每个轴上的电动机转动,带动旋翼旋转产生升推力;

通过改变不同旋翼之间的相对转速,可以改变单轴推进力的大小,从而控制飞行器的姿态、方向等。

固定翼无人机

它的框架结构有点像我们常见的客机、战斗机等。这种无人机的机翼固定横展,由横向的螺旋桨产生推力,并依靠机翼的空气动力保持滞空,所以固定翼无人机比旋翼式的更加省电,同时也具备续航时间长的优点。

因为飞行原理不同,这种无人机通常还拥有比多旋翼更高的速度,可以实现远距离飞行。

无人直升机

它也是旋翼式的,但整体结构接近于我们熟悉的直升飞机那种,在本体的中心顶部设置一组旋翼,而不会有很多分布式的旋翼。


补充一个直升机巡检图,曾经的先进技术哈

电网典型应用

说起在电网的“飞行器应用”,可以从直升机巡检算起,在2010年前就有应用,已经有10几年了,而无人机这块是近5年才开始成熟应用,预测未来肯定像移动物联一样,成为电网的一大可落地智能应用。

笔者了解无人机在电网的几项主要应用:

线路巡检

这个是量最大且最常见的应用,使用无人机巡检线路,特别是输电线路,技术成熟了真的是很好用,对于山区的输电线路,真是巨好用。

看看上面的线路,如果人工要近距离巡视,一组2人一天也就巡视个5杆吧


传统的电网巡检方式是通过人工沿线路步行或借助交通工具,使用望远镜和红外热像仪等对线路设备进行近距离巡视与检测,具有巡线距离长、工作量大、步行巡线效率低等劣势,遇到冰雪水灾、地震、滑坡等自然灾害天气时,巡线工作难以正常开展。

而无人机可以一条线种巡视过去(受限于电量可能要分几次),即快又安全,这个是真正可落地的电力智能应用,个人觉得以后输电线路会完全用无人机为主,人工为辅的方式。

信息采集

这里说的信息采集特指电力设备台帐和图形信息采集,这个比线路巡检更早应用,因为无人机采集影响数据是行业的成熟技术推广到电力,而电力巡检则是很多专用技术。

以前用无人机大规模航拍,采集线路图像数据,用数据对线路走廊、杆塔、导线做建模,现在可以做到近距离精细化拍摄了,采集技术也有倾斜摄影、激光点云一系列应用。

信息采集可以算是巡检的前置工作,把线路建好了,才好做固定的巡检飞行。

灾害分析

其实是上面的线路巡检、信息采集的终合应用。

线路通道的自然环境本来就比较难走了,灾后的线路通道情况比平时更恶劣,然后又要第一时间收集受灾情况,安排抢修计划,用无人机航拍,进行灾前灾后比对,就可以快速分析,定位主要灾害点。

勘测规划

在规划过程中需要了解线路的实际环境信息,但是,卫星图的时效性较差,地形地貌存在偏差;航拍图又受限于场地、天气、成本等原因,获取周期长,不利于工作开展。

所以,将无人机应用在线路规划中,可用于测绘电力通道的地形地貌,相对于上述方案,拥有更强的时效性和可实施性,要求条件低,更加灵活便捷。

小型作业

上面说的都是“拍摄”,随着技术进步,无人机也开始试点电力施工作业。受限于承载能力,主要是小型作业,典型的如线路架设时挂牵引绳、施工作业时挂接地线等。

线路验收

无人机验收机器人,以无人机为载体对架空线路局放成像检测,有效克服地形限制,从“声音”维度,锁定局放故障部位;设计声学透镜和多重滤波算法,滤除无人机噪声,整合无人机平台,高视角、零盲区、多角度检查配网线路设备,提高工程验收质效。

无人机配电线路智能化验收系统,研制无人机智能识别装置,实现了地理图自动生成,工程量自动统计,设备及施工工艺缺陷识别。

无人机巡检应用

巡检占比最高,就说下无人机巡检的要点吧

  • 无人机巡检,其实就是利用无人机航点飞行功能,实现对规定线路或目标的巡航、拍摄等任务。随着航空、信息处理等技术的快速发展,无人机在巡检作业中发挥了重要的作用。
  • 无人机相对有便于携带,灵活起降,对复杂地形有着较强的适应性,在山区也能获取高精度模型。此外,无人机巡视不受地理障碍限制,速度快,单次飞行覆盖范围广,大幅提升作业效率。
  • 在使用场景上,无人机可以高效的完成树障巡检、红外巡检、故障巡检和夜间巡检等任务,为运维人员提供准确的数据支持。

快速巡视

无人机携带可见光拍摄设备,沿着规定线路中距离拍摄(灾害分析那种是远距离),主要分析通道是否有障碍,线路是否存在异物、杆塔是否有倾斜之类的明显的缺陷问题。目前技术已经处于推广应用阶段。

精细巡视

通过携带可见光、红外线等拍摄装置,无人机可以在需要的角度、高度上精细巡视,全方位巡查,绕着杆塔等设备转来转去,发现各种潜在问题,看到很多地面上看不到的角度,大幅提高巡视精细化程度。PS:做这个巡视的时候还是很担心受怕的,很怕无人机撞上线路引发事故,现在处于小范围应用阶段。

全过程自动巡检

无人机巡检又获得了进一步发展,实现了基站无人机精细化巡检。作业人员将移动无人机自动机场部署在基站铁塔作业场景中,无巡检任务时,无人机存储在机库中,有任务时,机械臂自动安装无人机电池并开启舱门,无人机自动飞出作业。无人机依据自动规划的飞行航迹,在RTK厘米级精度定位信号下进行复杂自主飞行,并根据航线预设目标,无人机在指定位置悬停,控制云台指向目标并进行目标拍摄、识别。未来的理想,现在的试点研究。

无人机巡检优势

无人机电力巡检可以减少风险

传统的电力巡检是依托人力来进行巡检,这在一些特别的地方,工作人员需求战胜一些地理环境的约束,有时候需求跋山涉水,有的时候需求爬上爬下,这都对工作人员的人身安全产生影响,可能会使他们发作一些意外,这是所有人都不情愿看到的。而无人机电力巡检就可以防止这种状况,减少了工作人员以身涉险的状况。

无人机巡视可以提高效率

空中飞的总比在地面走的快是吧,如果只算飞行时间,那无人机巡检是地面巡检的5-100倍(和车、腿比),如果算上准备时间(有时候还得申请空域),那就可能有些不行了,所以有上面提出的全过程自动巡检。

无人机“在一些恶劣环境中”电力巡检可以减少成本

实事求是的说,目前无人机巡检还是很贵的,得把操作员、维护员、准备过程等这些成本算进来,所以要比就得和成本很高的巡检场景比;比如上面说的山区输电线路、灾害后巡视等。可以说以当前的成本,无人机在输电是有优势的,在配电还不具备(而且危险性高)。

无人机巡检的前景

好的前景前面都说了,基本上前景是大好的,经济效益是可观的,已经在推广路上了。

如果说有什么风险,那就是电力另一个好技术了——缆化。如果线路都进地下管网,也就用不着无人机了,这个估计还要几十年吧。

目录
1.
无人机类型
2.
电网典型应用
3.
无人机巡检应用
4.
无人机巡检优势
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