無人機(jī)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)解決方案

無人機(jī)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)解決方案

一、無人機(jī)管網(wǎng)巡檢行業(yè)概述

傳統(tǒng)的人工巡線方法不僅工作量大而且條件艱苦，特別是對山區(qū)和跨越大江大河的輸電線路的巡查，以及在冰災(zāi)、水災(zāi)、地震、滑坡、夜晚期間巡線檢查，所花時間長、人力成本高、困難大，某些線路區(qū)域和某些巡檢項目人工巡查方法目前還難以完成?，F(xiàn)代無人機(jī)具備高空、遠(yuǎn)距離、快速、自行作業(yè)的能力，可以穿越高山、河流對輸電、輸油線路進(jìn)行快速巡線，對架空線的鐵塔、支架、導(dǎo)線、絕緣子、防震錘、耐張線夾、懸垂線夾及輸油管道是否有原油泄漏、環(huán)境是否受到污染、管道材質(zhì)是否遭到破壞進(jìn)行全光譜的快速攝像和故障監(jiān)測?；跓o人機(jī)輸電巡線采集數(shù)據(jù)的專業(yè)分析，為油網(wǎng)管理和維護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。二、行業(yè)需求分析

我國電網(wǎng)總里程超過60萬公里，油氣管道總里程達(dá)12萬公里以上，輸電線路和石油天然氣管道大多經(jīng)過水庫、湖泊和山區(qū)等復(fù)雜地理環(huán)境，給巡檢工作帶來了極大的難度和危險性。電力、石油、天然氣管道是國家的能源動脈,保證輸油氣管道的安全是社會和企業(yè)的一項重要責(zé)任。長輸油氣管道距離長、范圍廣、途經(jīng)復(fù)雜地貌多,許多埋設(shè)于險要地段的管道,由于受環(huán)境險要、交通不便、徒步巡線無法到達(dá)等不利因素影響,制約了人工巡線的進(jìn)行,給管道定期巡檢帶來困難,導(dǎo)致許多隱患不能及時發(fā)現(xiàn),進(jìn)而發(fā)展成事故的后果。再者,目前打孔盜油現(xiàn)象較為頻繁,并且其活動隱蔽,給管道安全保衛(wèi)帶來了重大的風(fēng)險隱患。無人機(jī)遙感技術(shù)綜合了無人機(jī)和遙感技術(shù)的特點(diǎn),可以自動快速獲取地貌的空間遙感信息,在國外無人機(jī)遙感技術(shù)在管道行業(yè)應(yīng)用非常廣泛,山區(qū)管道巡檢、近海油氣管道監(jiān)視、災(zāi)后次生災(zāi)害評價,漏油和盜油點(diǎn)現(xiàn)場定位等。在蘭成渝管道中,無人機(jī)遙感技術(shù)首次應(yīng)用于管道巡線,補(bǔ)充了傳統(tǒng)人工巡線方式,通過對獲取的影像進(jìn)行處理,能快速定位到管道位置,以及通過視頻拍攝技術(shù),能為管道保衛(wèi)提供支持。三、應(yīng)用案例

國網(wǎng)四川檢修公司利用無人機(jī)作業(yè)班飛巡小組已前往樂山市金口河區(qū)，按計劃運(yùn)用固定翼無人機(jī)和多旋翼無人機(jī)對500千伏東天一二線無人區(qū)段開展飛巡工作，目前進(jìn)展順利。本次巡檢運(yùn)用小型旋翼無人機(jī)對500千伏東天一二線435#-437#共區(qū)段開展本體精細(xì)化巡檢，無人機(jī)巡檢無人區(qū)線路正式拉開了序幕。據(jù)悉，本次巡檢的500千伏東天一二線全長205千米，其中25千米處于人煙稀少的無人區(qū)，氣候多變，道路崎嶇難行，線路維護(hù)巡檢難度較大，利用無人機(jī)開展無人區(qū)線路巡檢，可大大減輕人工作業(yè)負(fù)擔(dān)，提高巡檢質(zhì)量和效率。

無人區(qū)線路是傳統(tǒng)線路運(yùn)維工作的難點(diǎn)，一直是輸電檢修中心無人機(jī)巡檢專業(yè)主攻的重點(diǎn)。輸電檢修中心規(guī)劃并及積極實施了無人機(jī)中繼通信布局、抗風(fēng)能力測試、高海拔山區(qū)航線設(shè)計等大量準(zhǔn)備工作，力爭在2015年實現(xiàn)無人機(jī)對無人區(qū)試點(diǎn)線路的廣泛覆蓋。四、絕云無人機(jī)解決方案

1、短距離線路詳檢由于多旋翼飛行器具有懸停功能，加之短距離巡航對電池的巡航能力要求不高。故針對短距離線路詳檢，智慧蜂提出利用多旋翼無人飛行器的解決方案。當(dāng)輸油管道或者電網(wǎng)線路小范圍內(nèi)需要詳細(xì)巡航時，可選用智慧蜂八旋翼XH-OE1100

⑴定點(diǎn)懸停功能：當(dāng)多旋翼飛行器巡航時發(fā)現(xiàn)線路問題是，可將飛行器懸停該空域，并進(jìn)行詳細(xì)排查。通過無人飛行器進(jìn)行拍或錄像，對線路故障進(jìn)行清理排除。⑵全自主飛行偵查：根據(jù)需要檢測的范圍，進(jìn)行航線設(shè)置。設(shè)置成功后，飛行器根據(jù)設(shè)置的航線進(jìn)行全自主飛行。同時將所拍圖片進(jìn)行實時傳輸，地面站收到所傳圖像后，進(jìn)行指揮。2.長距離線路普查

長距離線路普查對飛行器的續(xù)航時間要求較高，飛行距離較遠(yuǎn)。針對長距離線路情況，智慧蜂提出用固定翼無人飛行器進(jìn)行長距離線路普查。智慧蜂固定翼無人飛行器具有航時長、飛機(jī)質(zhì)量輕、飛行性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，適合于較長距離的巡航。3、夜間巡查功能無人機(jī)可搭載紅外夜成像儀，作為解決網(wǎng)管夜間巡檢的方案。紅外線是肉眼看不見的一種光線，用紅外線顯像事實依據(jù)是所有物體都發(fā)出熱量，通過溫度的高低來顯示出物體的特征。紅外線巡檢的方法和步驟：測定全部輸網(wǎng)管線路的溫度顯示，判斷有無異常過熱，如有異常過熱區(qū)域，要進(jìn)行溫度測定，實施其他判斷方法，對異常作最終確認(rèn)肯定，對異常部位進(jìn)行分解檢測。4、方案組成六旋翼無人飛行器對角電機(jī)間距：84厘米

飛行器材質(zhì)：蜂窩復(fù)合材料最大起飛重量：6公斤

最大有效載荷：3公斤最大爬升率：5米每秒最高速度：50公里每小時飛行半徑：3公里

續(xù)航時間：空載50分鐘

載重500克時40分鐘

載重1.3公斤時30分鐘

工作溫度：-10～40℃

抗風(fēng)能力：6級

起降方式：全自主起降

最大飛行高度：海拔4000米紅外熱成像機(jī)紅外成像系統(tǒng)測量輸電線路或石油天然氣管道的溫度，能自動標(biāo)定最高溫度點(diǎn)，為維護(hù)人員及時提供線路、管道工作工作狀態(tài)信息。五、無人機(jī)網(wǎng)管巡線的優(yōu)點(diǎn)

1、使用靈活

無人機(jī)通過不同航高可實現(xiàn)高空間、大面積巡線，也可實現(xiàn)低空間較小范圍精確監(jiān)測，也可多架、多次同時對上萬平方公里測區(qū)進(jìn)行巡查。通過多光譜分析，得到大面積測區(qū)的各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，以面信息結(jié)合傳統(tǒng)點(diǎn)信息，從而為整個線路檢查提供依據(jù)。2、高分辨率、處理速度快無人機(jī)上搭載的攝像裝備其影像分辨率可以達(dá)到0.1~0.5米，分辨率優(yōu)于目前國內(nèi)外一些高分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)采集和處理速度快，其采集能力能達(dá)到每天采集和處理近4000平方公里。3、成本低、集成性強(qiáng)兼具衛(wèi)星影像的價格和航空影像的快速采集優(yōu)勢，采用高性能自動處理技術(shù)，可完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理、精加工及鑲嵌及高程數(shù)據(jù)生成，整體數(shù)據(jù)費(fèi)用低。4、安全、高效將無人機(jī)用于管道巡線,能代替人工進(jìn)行巡線,尤其在一些險要地段,可以避免巡線漏洞。同時,與傳統(tǒng)人工巡線相比,無人機(jī)一個起降所巡查的管道路線可以代替幾十個巡線工的工作時,節(jié)省了巡線時間,提高了巡線效率,能幫助獲取管線周邊的信息。5、環(huán)境依賴小無人機(jī)巡線受自然氣候、地形條件限制小,保證了使用的可能性。對于高海拔受地災(zāi)影響較大的地區(qū),人員不方便到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行巡線,通過使用無人機(jī)代替巡線人員進(jìn)行巡線

。1、導(dǎo)航控制重量：20克；尺寸：長6.5厘米，寬4.2厘米強(qiáng)大的數(shù)字信號處理器：150MHz/150MIPS,128K字節(jié)內(nèi)置閃存，18K字節(jié)SRAM，16個十二位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換通道，兩個非同步串聯(lián)端口，一個SPI端口，一個CAN端口。

全套慣性傳感器，包括三只MEMS陀螺儀，三維加速傳感器和全向磁場傳感器；最高精度達(dá)15厘米的靜壓高度計用來補(bǔ)充GPS高度定位的不足。操作員可通過72/50/40兆內(nèi)置接收機(jī)或任意外接接收機(jī)手動遙控飛機(jī)。遠(yuǎn)程手動控制可由連接到地面站的控制桿通過無線數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)。充足的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換通道及通訊端口支持眾多外接器件，比如GPS，無線數(shù)據(jù)傳輸器，及外接傳感器比如聲納或激光陀螺儀。八只飛行控制伺服機(jī)輸出。六只負(fù)載伺服機(jī)輸出可用于降落傘，起落架，航拍等。眾多輸出端口可滿足客戶特殊應(yīng)用要求。延伸卡門濾波器可運(yùn)行于姿態(tài)狀態(tài)，使得飛控板能獨(dú)立提供實時姿態(tài)控制。外接GPS模塊后，延伸卡門濾波器運(yùn)行于全方位狀態(tài)，支持各類飛行器的全自主飛行，包括固定翼，直升機(jī)，飛艇，及垂直起落飛行器。外接