论使用无人机巡视山区线路的可行性

无人机 · 发表于 2016-8-1 01:32:05

一、山区线路巡视中无人机应用的可行性
      就传统山区线路巡视方式而言，其不仅面临着来自环境上的恶劣条件，还面临着来自人力方面的难题，如山区线路巡视劳动强度大、工作条件艰苦等，更重要的是，一旦遇到紧急故障，由于山区的可进入性差，在维修工作上，工作人员并不具备交通上的优势，而有些故障亦很难通过肉眼或者是普通仪器直接辨识。而将无人机应用到山区线路的巡视中，就可在无线技术支持的基础上通过利用无线电遥控设备、客户端操作装备等来实现对无人机飞行、旋转、录像等方面功能的控制，以及时、准确的掌握山区线路的运行状况。但无人机在山区线路巡视中应用的前提是其存在一定的可行性，这也是进一步探索无人机在山区线路巡视中具体应用的基础。关于山区线路巡视中无人机应用的可行性分析主要可以从两个维度进行探索分析，具体表现如下：
1、技术上的可行性
      技术上的支持是无人机在山区线路巡视工作中应用的重要基础。就目前来讲，无人机的相关技术研究已处于相对比较成熟的阶段，如飞机制造技术、GPS导航技术、无线通信技术、微型摄像技术以及无线图像传输设备、便携式微型高分辨图像采集设备等都是构成无人机在山区线路巡视中得以成功应用的重要技术要素，如就目前山区线路巡视工作中常用的无人机而言，为保障其良好的起降及悬停能力，在参照常规直升机启动布局方案的基础上，采取4个旋翼对称分布的启动布局方案，并依托图像采集、数据传输及无线通信技术等安装有相应的设备，如微型图像采集及数据传输设备等，最终由地面控制系统实现对图像等相关数据信息的实时接收、储存以及显示，
2、成本上的可行性
      山区线路巡视是一项耗时、耗力的工作，就以往线路巡视采用的载人直升机方式而言，其虽然工作效率较高，但具有审批程序繁琐、灵活性差以及应用成本高等方向的缺陷，究其原因，主要在于载人直升机需在特定的机场起降，而机场一般距离山区线路作业现场较远，途中的升降、转场以及飞行时间远大于其作业时间，这在无形中提高了载人直升机的运行成本。而与载人直升机相比，无人机则相对简单的较多，往往只需要无线电遥控设备、操作控制客户端即可，且体型较小，对相关技术要求相对较低，并具有机动性能好、应用风险小等方面的优势，极大的降低了山区线路巡视的成本，具有较好的经济效益和社会效益。
      由此可见，在山区线路巡视上，无人机巡视方式必将代替传统巡视方式。
      二、山区线路巡检中无人机应用的具体形式
      无人机在山区线路巡检中的应用具有传统巡检方式所不可比拟的优势，具体应用形式表现如下：
      1.固定翼无人机在山区线路应急巡视中的应用
      将固定翼无人机应用在山区线路应急巡视中可以很好的解决人工应急维护所不具有的交通便利性问你，一方面固定翼无人机在应急巡视中可以利用固定翼所具有的悬停优势快速做出应急反应，另一方面，其可以通过利用自身的快速飞行优势，迅速进行路线排查，在最短时间内找到故障点，并通过无人机自带的航拍摄像仪拍摄故障情况，及时通过无线通信传达到地面，以便于维修队伍在最短时间内掌握故障情况，开展即使抢修工作，这样以来就极大的提高了山区线路故障的抢修效率。
      2.无人直升机在山区线路定期巡视中的应用
      定期巡视是保障山区线路正常运行的重要工作，将无人直升机用于山区线路的定期巡视中，在GPS自动导航定位技术的支持下可以根据事先编制好的电塔坐标点进行自动巡检，进一步拓展山区线路的巡视内容，将引流线有无断股情况、杆塔上是否有无鸟窝、是否发生损坏变形情况以及绝缘子是否发生闪落迹象等，并实时将巡检情况传到地面设备上，为巡检人员判断山区线路运行情况提供相应的数据信息支持，具体运行过程如图所示：3.无人机在山区线路夜间巡视中的应用
      山区输电线路设备在夜间出现故障问题对线路维修人员来讲是一大难题，一是因为山区可进入性问题，二是因为可见度问题，仅凭人力很难在夜间迅速找出故障设备点，快速维修。而将无人机用于山区线路巡视中，则可利用无人机自带的挂接热成像设备，通过温度差异对比，并结合传统可见光巡线方式，可极大的提高无人机热成像设备故障检测的精确性，在最短时间内发现设备故障点。利用无人机搭载热成像设备进行山区夜间线路输电设备检验的原理在于，热成像设备可通过检测导线有无红色发热点、线夹及引流线有无发热等来实现对输电设备的温度检测，这样以来不仅可以有效解决人力肉眼所观测不到的隐蔽故障点，提高山区线路夜间巡视的自动化水平，同时也能极大的提高工作效率，为山区线路维护人员进行快速的抢险维护工作争取充足的时间，降低因设备故障而造成的停电频率。
      三、提高山区线路巡检中无人机应用可行性的策略
      为有效提高山区线路巡检中无人机应用的可行性，在无人机应用过程中可以积极采取以下策略：
      1.恰当选择巡检无人机
      无人机是实现山区线路巡检的重要物质载体，其质量直接关系着其在山区线路巡检中应用的可行性与否。因此，在山区线路巡检过程中，要严格根据地形、线路巡检要求及标准等方面原则选择恰当的巡检飞机，充分考虑巡检无人机的体型、续航能力以及抗风能力等方面因素。一般而言，巡检无人机的体型与其抗风能力、续航能力呈现出明显的正相关关系。下图所示为两种机型的相关系数对比:经以上相关系数分析可知，中型无人直升机具有垂直起降、空中定点悬停等方面的功能优势性，更适合应用于山区线路的巡检中。
      2.合理选择无人机应用模式
      合理的无人机应用模式是有效解决山区线路巡视中限制无人机应用可行性的重要保障。因此，在将无人机应用到山区线路巡视过程中时，首先要注重合理无人机应用模式的选择。就无人机在山区线路巡视中的应用现状而言，影响其应用可行性的主要因素是地形及环境对无线通信的制约。因此，为有效解决山区地形及环境对无人机无线通信的制约，提高通信信号的抗电磁干扰能力，满足输电线路的电力巡视要求，可以采用中型或微型无人机+地面中继的无人机应用模式，以有效解决任务机与地面测控车联系中断问题或者是地面阻碍问题，主要工作原理表现如下：经过分析可知，该种模式下的的无线通信首先将任务机终端的信号传输到塔架中的中继中断，之后再由其将信号发送到车载地面中断，最终实现任务机终端与车载地面终端两者信号的连通。
      结语
      综上所述可知，无人机在山区线路巡检中的应用将成为山区线路巡检方式的主要发展方向，并以期低成本、易操作等方面的优势逐渐替代载人直升机在山区线路巡检中的应用，有效提高了山区线路巡检的工作效率，为进一步保障山区输电线路运行的安全稳定性奠定了坚实的基础，但值得注意的是，要着重解决其中存在的不足，提高其应用的可行性。