任 凱

（國(guó)家新聞出版廣電總局722臺(tái)，寶雞 721001）

無(wú)人機(jī)在廣播發(fā)射臺(tái)的應(yīng)用前景展望

任 凱

（國(guó)家新聞出版廣電總局722臺(tái)，寶雞 721001）

1　引言

無(wú)人機(jī)被譽(yù)為“空中機(jī)器人”，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，無(wú)人機(jī)不僅在軍用領(lǐng)域大顯身手，在民用領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。

2　廣播發(fā)射臺(tái)天饋線系統(tǒng)及供電線路巡檢分析

2.1 行業(yè)需求背景

廣播發(fā)射臺(tái)傳統(tǒng)巡查天饋線及供電線路的模式，已經(jīng)不能完全適應(yīng)現(xiàn)代化廣播發(fā)射臺(tái)建設(shè)與發(fā)展的需求。

2.2 無(wú)人機(jī)巡線在廣播發(fā)射臺(tái)的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)巡視線路存在的問(wèn)題：

⊙ 巡線距離長(zhǎng)、工作量大、步行巡線效率非常緩慢，無(wú)法提高巡線效率。

⊙ 遇到冰雪水災(zāi)、地震、滑坡等自然災(zāi)害天氣時(shí)，巡線工作將無(wú)法開(kāi)展。

⊙ 山區(qū)巡線具有高風(fēng)險(xiǎn)性，工作條件艱苦，隨時(shí)會(huì)威脅到巡線人員生命安全。無(wú)人機(jī)巡線優(yōu)勢(shì)所在：

⊙ 無(wú)人機(jī)具備防雨水功能：可在大雨、中雪天氣飛行，不受惡劣天氣影響，可隨時(shí)巡航，有利于加大重點(diǎn)區(qū)段的特巡力度，增加大負(fù)荷運(yùn)行下設(shè)備檢測(cè)次數(shù)。

⊙ 無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)靈活：機(jī)身輕巧可靠，結(jié)構(gòu)緊湊、性能卓越，使用不受地理?xiàng)l件、環(huán)境條件限制，特別適合在復(fù)雜環(huán)境執(zhí)行任務(wù)，可定期對(duì)線路通道內(nèi)樹(shù)木、違章建筑等情況進(jìn)行重點(diǎn)排查、清理，確保輸電通道安全。

⊙ 傻瓜式自主飛行：35kV供電線路和天饋線臨自然災(zāi)害的處理，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)具備全自動(dòng)一鍵式起降及傻瓜式自主飛行功能，可長(zhǎng)時(shí)間空中懸?；蝻w停于某固定點(diǎn)，通過(guò)大范圍飛行快速巡查，可第一時(shí)間掌握事故隱患地點(diǎn)。

⊙ 反饋及時(shí)：無(wú)人機(jī)內(nèi)置大內(nèi)存超小機(jī)載高清拍攝設(shè)備，通過(guò)航拍測(cè)繪掌握地面受災(zāi)程度，地面工作站控制指揮人員，根據(jù)實(shí)時(shí)回傳的數(shù)據(jù)立即通知相關(guān)單位開(kāi)展搶修維護(hù)事宜。

⊙ 提高了搶修隊(duì)伍在處理應(yīng)急事件的辦事效率：快速準(zhǔn)確地為受災(zāi)地區(qū)進(jìn)行定損評(píng)估，為天線塔幕、饋線、輸電線搶修贏得寶貴的時(shí)間。

⊙ 無(wú)人機(jī)巡航降低了廣播發(fā)射臺(tái)整體事故率：無(wú)人機(jī)巡航在拍攝過(guò)程中發(fā)現(xiàn)重大危急缺陷，及時(shí)為廣播發(fā)射臺(tái)提供信息，可避免供電線路事故，天饋線事故，從而確保廣播發(fā)射臺(tái)的安全播出任務(wù)。

3　無(wú)人機(jī)在廣播發(fā)射臺(tái)應(yīng)用要求

（1）飛行控制技術(shù)：要求遙控距離最好達(dá)30km，遙控高度在300m左右；由地面控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行操控實(shí)時(shí)傳遞圖片或視頻，方便巡線人員使用；并且具備GPS自主線路導(dǎo)航控制、地理匹配自動(dòng)控制、線路桿塔自動(dòng)跟蹤等飛行控制功能，使無(wú)人機(jī)巡線進(jìn)入全自動(dòng)化飛行方向發(fā)展，使一條輸電線路或所有天饋線巡線全部工作小于半天時(shí)間。

（2）機(jī)體穩(wěn)定飛行技術(shù)：無(wú)人機(jī)飛行穩(wěn)定，不抖動(dòng)，或者具備攜帶穩(wěn)定能力的攝像平臺(tái)，可以安裝可見(jiàn)、紅外熱像攝像設(shè)備，具備攝像設(shè)備自動(dòng)控制攝像功能，便于進(jìn)行拍攝地面線路桿塔高分辨率航空影像。

（3）線路桿塔自動(dòng)跟蹤識(shí)別技術(shù)、攝像快速對(duì)焦成像技術(shù)：一系列先進(jìn)測(cè)繪控制技術(shù)攝像快速曝光，生成高清晰的地面桿塔、線路、樹(shù)林、絕緣子、金屬等可見(jiàn)、紅外影像，最好具備自動(dòng)輸電網(wǎng)故障識(shí)別攝像功能。

（4）無(wú)人機(jī)巡檢要求極熟練的操作人員進(jìn)行操作，對(duì)于“飛手”的要求將不是那么簡(jiǎn)單的能把飛機(jī)飛起來(lái)就可以，無(wú)人機(jī)線路巡檢要求操作員可以將無(wú)人機(jī)精確的控制到每一個(gè)需要檢查的點(diǎn)上。

（5）無(wú)人機(jī)續(xù)航問(wèn)題，一般的無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間很短，在很短的時(shí)間內(nèi)要完成長(zhǎng)線段的巡檢是不可能的，返程也是問(wèn)題。

4　廣播發(fā)射臺(tái)無(wú)人機(jī)應(yīng)用設(shè)想

4.1 針對(duì)天饋線系統(tǒng)采用無(wú)人直升機(jī)進(jìn)行巡查

無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）性能優(yōu)異：長(zhǎng)時(shí)間懸停、貼近巡檢對(duì)象進(jìn)行低空飛行；在野外場(chǎng)地垂直起降，不需專門的機(jī)場(chǎng)和跑道；若發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障空中停車，無(wú)人直升機(jī)可以利用旋翼自轉(zhuǎn)下滑安全著陸；飛行高度為10～1000m，續(xù)航時(shí)間為20～50分鐘，巡航速度每小時(shí)30km，抗風(fēng)4級(jí)。

（2）傻瓜式的飛行控制：使用自動(dòng)駕駛儀全自主執(zhí)行全部命令，包括起飛、爬升、航線飛行和著陸，能自由懸停。地面站執(zhí)行任務(wù)規(guī)劃、實(shí)時(shí)采集和遠(yuǎn)程控制；通過(guò)指令上行鏈路進(jìn)行遙控或操控遙飛行中更改航線、控制載荷等功能。

（3）實(shí)現(xiàn)多種任務(wù)載荷：根據(jù)任務(wù)需要可搭載3.5～12kg以內(nèi)的多種任務(wù)載荷，如照相機(jī)、攝像機(jī)、紅外感應(yīng)儀等其他勘測(cè)設(shè)備等。

無(wú)人直升機(jī)巡檢的優(yōu)勢(shì)：首先，它根據(jù)巡檢事前編好的各個(gè)天線塔GPS坐標(biāo)點(diǎn)，進(jìn)行自動(dòng)飛行巡檢，巡檢內(nèi)容包括饋線和天線幕（有無(wú)斷股）、桿塔（有無(wú)鳥(niǎo)窩、損壞、變形、緊固金具松脫金具被盜）、絕緣子（有無(wú)閃落跡象、破損、污穢、異物懸掛）、防震錘（有無(wú)變形、存在異物）、線夾（有無(wú)松脫）、導(dǎo)線（有無(wú)斷股、異物懸掛）、地面環(huán)境（有無(wú)在規(guī)定范圍建筑房屋和超范圍生長(zhǎng)的植物）等內(nèi)容。其次，無(wú)人機(jī)執(zhí)行巡檢監(jiān)控，并實(shí)時(shí)同步傳輸?shù)降孛婀ぷ魅藛T。最后，無(wú)人機(jī)完成巡檢任務(wù)后，地面工作人員根據(jù)巡檢內(nèi)容信息判斷巡檢結(jié)果，并根據(jù)具體情況制定相應(yīng)的解決措施。另外，針對(duì)夜間天饋線出現(xiàn)打火等故障的巡查，直升無(wú)人機(jī)通過(guò)掛接熱成像設(shè)備，對(duì)巡檢天線進(jìn)行紅外巡查，通過(guò)溫度異常變化對(duì)比值，發(fā)現(xiàn)天饋線上隱蔽性較強(qiáng)故障點(diǎn)。

4.2 針對(duì)35kV供電線路采用固定翼無(wú)人機(jī)巡查

固定翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）性能優(yōu)異：航線控制精度高，飛行姿態(tài)平穩(wěn)。飛行高度可達(dá)3，000m，續(xù)航時(shí)間為120～180分鐘，巡航速度每小時(shí)80～130km，抗風(fēng)6級(jí)，飛行半徑80km。在多云氣象條件下，可以進(jìn)行云下航攝飛行。

（2）飛行控制簡(jiǎn)單可靠：使用自動(dòng)駕駛儀全自主執(zhí)行全部命令，包括起飛、爬升、航線飛行和著陸。地面站執(zhí)行任務(wù)規(guī)劃、實(shí)時(shí)采集、遠(yuǎn)程控制、飛行中更改航線、控制載荷等功能。

（3）簡(jiǎn)便安全的發(fā)射和回收方式：采用輕便、高可靠性、可重復(fù)使用的彈射架，彈射起飛，不受起飛場(chǎng)地限制；配備符合軍用標(biāo)準(zhǔn)的降落傘，能保證安全作業(yè)飛行。

（4）實(shí)現(xiàn)多種任務(wù)載荷：根據(jù)任務(wù)需要可搭載5kg以內(nèi)的多種任務(wù)載荷，如照相機(jī)、攝像機(jī)或其他勘測(cè)設(shè)備等。

（5）使用成本低：無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本較低，飛行操作員的培訓(xùn)時(shí)間短，系統(tǒng)的存放、維護(hù)簡(jiǎn)單。

使用固定翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)巡檢的優(yōu)勢(shì)有：首先，它可利用固定翼快速作出應(yīng)急反應(yīng)，適用于自然災(zāi)害預(yù)警巡查飛行和事故應(yīng)急飛行。其次，通過(guò)大范圍飛行快速巡查，第一時(shí)間掌握事故隱患點(diǎn)。最后，通過(guò)航拍測(cè)繪掌握地面供電線路損毀程度，地面工作站根據(jù)實(shí)時(shí)航拍監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)立即通知當(dāng)?shù)毓╇娬疽约氨締挝痪S護(hù)部門展開(kāi)搶修維護(hù)事宜。

5　結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)在廣播發(fā)射臺(tái)除了上述兩種主要應(yīng)用外，還可以應(yīng)用到發(fā)射臺(tái)日常臺(tái)區(qū)安防、消防、防洪、防災(zāi)和舉辦活動(dòng)等用途。當(dāng)然，無(wú)人機(jī)也是存在缺憾和不足，比如其對(duì)通信依賴性強(qiáng)，且易受到天氣、信號(hào)等干擾和人為因素影響，行動(dòng)帶有滯后性。小型無(wú)人機(jī)載重較小、工作時(shí)間短，加之空管等方面也不利其發(fā)展，這些問(wèn)題需要我們一起去技術(shù)創(chuàng)新和研究突破。

［1 劉國(guó)嵩，賈繼強(qiáng)．無(wú)人機(jī)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展方向．東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2012

［2］ 李勇．無(wú)人飛行器在特高壓交流輸電線路巡視中的應(yīng)用模式研究．華北電力大學(xué)（北京）學(xué)報(bào)，2014

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.07.016

V2，TN93，TN94 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

1672-7274（2016）07-0039-02