劉丹青

“飛得快，就注定飛不慢。”

這句話，或許你見過，或許覺得有點奇怪。

是的，這是空氣動力學(xué)中的一個原理。

用這個類比人，對于有的個體或集體而言，當(dāng)優(yōu)秀成為一種“慣性”，成為一種基因，想不優(yōu)秀都很“困難”。

然而，一個個體或集體之所以優(yōu)秀，并且能展現(xiàn)他們的優(yōu)秀，與所有物理、化學(xué)公式一樣，都是有前提條件的。

這個條件是什么呢？

我們或許可以從國網(wǎng)福建漳州供電公司無人機研發(fā)團隊的故事中找到答案。

上

“造”出第一批無人機，他們花了多少錢？

4月27日10：30，在漳州供電公司運維檢修基地，“國網(wǎng)福建省電力有限公司無人機工作室”里，小胡、小張正在檢修噴火清障無人機的點火裝置。

這臺機子正是2016年超強臺風(fēng)“莫蘭蒂”災(zāi)后搶修中大顯身手的無人機“本尊”，也是4天后上了中央電視臺新聞聯(lián)播的“主角”。

而這兩個年輕人正是幾天前的“海西杯”高壓線路帶電檢修工（多旋翼無人機作業(yè)）技能競賽冠軍團隊的成員。

工作室里擺著的數(shù)十臺無人機，大部分都是這個冠軍團隊——漳州供電公司無人機研發(fā)團隊自主研發(fā)的。

這是由漳州供電公司無人機班組與班組外柔性成員組成的一支隊伍。

這支隊伍，現(xiàn)在有了一定的知名度，但鮮花和掌聲總是要在汗水和煎熬之后才會到來的。

現(xiàn)在的熱鬧背后，是過去無數(shù)個寂寞鉆研的日子。

對此，老陳是最有發(fā)言權(quán)的。

老陳，是漳州供電公司運檢部輸電室副主管及科技項目負(fù)責(zé)人，也是這個研發(fā)團隊的隊長，專門負(fù)責(zé)無人機的研發(fā)和運維。

采訪之前，和許多讀者一樣，我有幾個疑問：為什么要用無人機？為什么不用現(xiàn)成的產(chǎn)品，而要自己研發(fā)？為什么要成立省公司級的工作室？

在深入的采訪中，我不禁感慨，“微創(chuàng)新”中確實蘊藏著“大智慧”，這個團隊確實不一般。

漳州地處福建最南端，南部面海，中部、中東部及西北、西南部地處山區(qū)，原始熱帶雨林眾多，且近10年來全市山地大面積種植經(jīng)濟速生林，線路運行環(huán)境日趨惡劣。

若按傳統(tǒng)巡檢方式巡檢，需要較多的人力，不僅危險而且效率不高。

漫山遍野的速生林，特別是巨尾桉、尾巨桉，使漳州成為全省線樹矛盾最激烈的地區(qū)。巡線人員有時會因受阻上不了山。假如連線路安不安全都不知道，又如何維護線路安全呢？

是的，在輸電運檢領(lǐng)域使用無人機，首先是可以彌補人工巡線之不足，解放勞動力，提高效率，還可以提高帶電作業(yè)幾率。

“從后來的實踐看，無人機巡線效率是人工的3-5倍，查找故障是人工的10倍。”老陳說。

第二，可彌補直升機之不足。無人機可以實現(xiàn)貼線飛行或緊貼地形地貌飛行，方便查找導(dǎo)線中間中斷之類問題。還可貼地飛行（120米高度內(nèi)）、審批手續(xù)相對簡單、效率高。無人機是“單兵”作業(yè)，直升機還要選起、降機場。

夢想如何與現(xiàn)實接軌？老陳算了一筆技術(shù)賬，一筆經(jīng)濟賬。

“無人機是對工藝要求極高的航空體系。民用級別無人機是從航模演變來的，但是，當(dāng)時，甚至直到現(xiàn)在，體系不夠嚴(yán)謹(jǐn)。”他研究分析了當(dāng)時市面各類無人機，續(xù)航能力不足、飛行控制系統(tǒng)不完善等問題，使這些產(chǎn)品不適應(yīng)于輸電運檢。

“并且，在后來消費級無人機市場進入‘紅海期后，市面上無人機很多細(xì)節(jié)用非常廉價的方案，導(dǎo)致應(yīng)用中出現(xiàn)非常多的問題。每次出現(xiàn)問題后，要在整個系統(tǒng)查找到問題的根源，是一個龐大的工程，往往飛機墜機后再來找問題都于事無補。”

“所以，只能自己去搞，按照嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮娇展I(yè)要求，去制造適用于輸電的工業(yè)無人機?！?/p>

他想到了自己提需求、找企事業(yè)單位研發(fā)的模式。

找大公司。有的公司直接不理睬你；有的耐心聽了，但不愿意接這個小單。

找一些大學(xué)、研究所。有所大學(xué)說，可以，但是研發(fā)一個適應(yīng)輸電的飛控系統(tǒng)，成本價6千元，你們認(rèn)購1千套，合計600萬元。

所以，為了用最少的資金辦大事，為了將來可以更好地使用、維護，他決定，自己“造飛機”。

“這是工作需要，也是被‘逼出來的?！崩详愓f。

2008年起，國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)開始研發(fā)和使用大型無人機。

國網(wǎng)福建電力是國家電網(wǎng)公司無人機第一批試點單位，2008年開始無人機巡檢科研項目研究。

當(dāng)2012年6月，漳州供電公司率先開始研發(fā)小型、基于實用化、適用于輸電的無人機時，某廠家——目前國內(nèi)市場上暢銷的消費級無人機——第一代無人機還沒有問世。

在那之前不久，老陳作為省公司勞模和一個高壓線路帶電檢修課題的帶頭人，成立了勞模創(chuàng)新工作室。

在單位的支持下，老陳開始組建無人機研發(fā)團隊，第一批成員一共8人。

這是一群對無人機有興趣、抱著同樣創(chuàng)新精神的年輕人。除老陳外，還有小平、小明、小周，以及最終留在無人機班組的小林；還有系統(tǒng)外的3個人，來自電信、電視臺等行業(yè)。

“造”飛機，從何入手呢？

首先，構(gòu)筑自己的理論知識體系。

這支隊伍的學(xué)習(xí)能力很強，特別是老陳。

出生于1979年的老陳，曾在防空高炮兵部隊服役，服役期間戰(zhàn)術(shù)全旅第一，復(fù)員后自2003年6月在漳州供電公司運檢部工作至今，一直從事高壓線路帶電檢修工作。

從一名電力線路門外漢到現(xiàn)在漳州供電公司的技術(shù)骨干，老陳靠的就是極強的學(xué)習(xí)能力、工作熱情和創(chuàng)新精神。

氣象知識、空域知識、無人機構(gòu)造知識，電子線路連接、飛行原理、遙控系統(tǒng)、無人機日常維護、民航無人機法規(guī)等等一系列課程，都是必修課。

同步進行的是實體的學(xué)習(xí)與借鑒。

他們采購國際知名院校的消費級無人機，研究說明書，研究原理，研究產(chǎn)品細(xì)節(jié)，比如，用什么樣的螺絲，比如，電機里面的“繞組”繞一層與多層的區(qū)別。

在此基礎(chǔ)上，初步的計算、設(shè)計，選用合適的原材料，選用合適的原理，組裝調(diào)試電路、焊接。

一架無人機，有多個系統(tǒng)，動力系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、電路穩(wěn)壓系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等。每個系統(tǒng)有不同的組件。

老陳團隊還致力于研發(fā)出更合適的重要組件，比如，更合適的電機、螺旋槳、無線電天線等。

他們還制作了一些用來“造”飛機的配件。包括現(xiàn)在在工作室的工具區(qū)可見的，有自制的3D雕刻機、形似魚骨的八目天線、空氣動力試驗儀器等。

不論是配件，還是重要組件，老陳團隊提供技術(shù)構(gòu)想和試驗，合作廠家“低成本”制造樣品，雙方實現(xiàn)技術(shù)共享。

“在技術(shù)共享方面，理念一致，廠家不在乎多少臺；理念不一致，給多少錢都不做?！?/p>

老陳憑借自己的專業(yè)能力與真誠熱情，與國內(nèi)外許多廠家的老板、技術(shù)專家建立了常態(tài)溝通聯(lián)系，為研發(fā)工作奠定了堅實基礎(chǔ)。

產(chǎn)品重要組件的質(zhì)量是產(chǎn)品的關(guān)鍵。無人機工作室配套的實驗室，同時也是一個標(biāo)本庫，收藏著許多產(chǎn)品組件。

“市面上賣的產(chǎn)品，有的數(shù)據(jù)不真實，比如宣傳力效有多大，實際計算出來沒那么大。”

“要研究記錄各種設(shè)備信息，如果壞了，要怎么替代。一臺機子壞了，要研究是壞在動力上，還是無線電數(shù)據(jù)上，還是在別的什么原因上。”

接下來是實踐試飛。

經(jīng)過“無數(shù)次”失敗后，2013年10月28日傍晚6點左右，老陳團隊自主研發(fā)的輸電線路巡檢用無人機，實現(xiàn)“飛巡”15分鐘頂人工1小時，查看望遠(yuǎn)鏡都看不清的線路“死角”。

試飛取得成功，標(biāo)志著無人機實用化研究取得階段性成果。

這個團隊的“空中電網(wǎng)維護”之夢，也第一次落了地。

當(dāng)年試飛的“主角”，是一臺多旋翼無人機，八軸、體型龐大，可載重15公斤，被老陳稱為放線無人機的鼻祖?，F(xiàn)在?？吭诠ぷ魇业囊粋€角落里，由于續(xù)航能力不足，已光榮“退休”。

2個月后，2013年底，漳州供電公司春節(jié)保供電應(yīng)急演練中，研發(fā)團隊研發(fā)的小型無人機開展了“超視距”飛行——超出600米、肉眼看不見的飛行。飛行半徑達(dá)3-6公里。

而當(dāng)時，某品牌航拍無人機飛行半徑還未超過1公里。

應(yīng)急演練中，一條220千伏線路模擬發(fā)生故障，需要緊急排查，指揮部要求出動無人機。

無人機團隊先派出第一部無人機，續(xù)航能力強，飛行半徑達(dá)6公里的，沿著預(yù)設(shè)山脈飛行查找，找到了故障，從起飛到降落，用時21分鐘。第2次，派出另一種機型，載著單反相機，直奔故障點，拍攝故障確切情況。

前后兩次飛行，圓滿完成任務(wù)。

至2013年底，研發(fā)團隊花費資金50多萬元，實現(xiàn)了無人機的輸電巡檢功能，遠(yuǎn)低于此前廠家開價的600萬元。

更重要的是，他們構(gòu)筑起了自己的知識體系，開啟了自主創(chuàng)新的新征程。

奇妙的微觀世界：不止是螺絲的區(qū)別

前面我們說，試飛過程中有“無數(shù)次”失敗。有多少次呢？

在工作室的展臺上，有一個打撈殘骸的浮潛裝備。在運檢大樓的頂樓，有一個“殘骸室”。

2012年至今，4年多里，在試驗中墜毀的無人機大約有200臺。

對于那些“殘骸”，不論是摔碎了的，還是掉進湖里的，老陳都如數(shù)家珍。

這不僅是因為他對那些作出了“特殊貢獻(xiàn)”的無人機充滿感情，對團隊一起奮斗的日子充滿感情，也在于需要通過那些物件開展數(shù)據(jù)分析，以便下一步更準(zhǔn)確高效地研發(fā)。

工作室里，有兩臺緊挨著的無人機。一臺是老陳團隊研發(fā)的最新版放線無人機，“制造”經(jīng)費大約8萬元；一臺是某品牌最新版航拍用無人機，市場售價18萬元。

從載重角度講，兩臺功能是一樣的。

“若花費同樣價格，能從廠家那里買到的是‘普通汽車，而我們自己能造的是‘跑車。”老陳很自信地說。

從螺絲看，自己造的機子，用的是“12.9”級工業(yè)螺絲——民用級別最高的螺絲，一顆7毛錢；而某品牌用的是2分錢的螺絲。二者價格相差30多倍。

這是老陳團隊對航空體系的極致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮魬?yīng)，也是把錢用在刀刃上。

熟悉老陳的人，都說他是完美主義者。

國際國內(nèi)無人機技術(shù)在飛速發(fā)展，這個團隊也在不斷鉆研。

從2003年算起，老陳在帶電檢修技術(shù)領(lǐng)域一“鉆”就是14年。講起技術(shù)問題，他的眼里都放著光。

“國外有的專家，一顆鉚釘可以研究3年。我們的研究，還處于初級階段?！彼t虛地說。

對于無人機，他“鉆”到什么程度呢？至少有3件事可以說明。

第一件，為了弄清電子調(diào)速器里的“波”用什么好，這個“微觀”地在全世界范圍內(nèi)都鮮有研究的問題，他是打破了沙鍋問到底。

第二件，為了制造更好的產(chǎn)品，曾經(jīng)有一段時間，他用翻譯軟件，配合對方時差，每天凌晨2點與全球工業(yè)設(shè)計排名前列的專家討論技術(shù)問題。

第三件，則是讓他覺得挺不好意思的一件事。

先來說第一件事。

前面我們說到，研發(fā)團隊研究的范圍，包括合適的原理，比如電子調(diào)速器對電機發(fā)生作用的原理。

在2015年之前，甚至到目前為止，全世界范圍內(nèi)，無人機的組件之一——電子調(diào)速器，使用的“方波”技術(shù)是成熟技術(shù)，也是普遍使用的。

99%的情況下，沒有問題。而在1%情況下，方波的原理是“欺騙系統(tǒng)”給無刷三相異步電機一個假設(shè)方向，一旦飛機在飛行過程中遭遇氣流，電機很容易發(fā)生“卡頓”，因為方波的卡頓導(dǎo)致電機堵轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，此時飛控判斷一軸發(fā)生失力，給出這一軸輸出加力的信號，更加加劇了飛機反作用輸出動力從而容易墜機。

這是完美主義者所不允許出現(xiàn)的。

2015年5月，市面上出現(xiàn)了一種新的電子調(diào)速器產(chǎn)品，號稱比普通產(chǎn)品好。但是“FOC矢量”、“同步序流”之類一堆術(shù)語，讓人云里霧里。老陳打電話去廠家問，對方卻不明說“更好”的原因。

老陳不死心：也許就與那1%有關(guān)呢？一定要了解清楚！

一天，畢業(yè)于清華大學(xué)電機專業(yè)的幾位電科院專家接到了老陳的咨詢電話。

與此同時，研發(fā)團隊中畢業(yè)于華北電力大學(xué)的小周，也被安排了一項特殊的任務(wù)。他輾轉(zhuǎn)找到了電機業(yè)十年內(nèi)最新核心技術(shù)研究論文——清華大學(xué)多篇關(guān)于正弦波的論文。

經(jīng)過多方學(xué)習(xí)，老陳才知道，原來那些神秘的新產(chǎn)品，使用的是正弦波技術(shù)，原來兩種波有不同的實現(xiàn)技術(shù)。

“微觀世界真的很奇妙?！被貞浧疬@段故事，老陳感慨道。

方波好，還是正弦波好，業(yè)內(nèi)早有爭論，也早有定論。

正弦波的好處在于，不易出現(xiàn)方波那1%的問題，還可提高7%-15%效率。

“正弦波那么完美，沒有不足嗎？”我問道。

這時老陳電話響了，正在實驗室里研究標(biāo)本的小張?zhí)骊犻L回答了這個問題：“弊端在于成本極高，高在電機生產(chǎn)過程中一致性要求極其苛刻，電機誤差必須≦0.1?！毙堌?fù)責(zé)無人機的操控及組裝，對組件非常熟悉。

只是對廠家而言，那些過于微觀的理論，成了商業(yè)秘密，他們自然不會告訴普通消費者。

要用正弦波電子調(diào)速器，就要電機、電調(diào)同一個廠家，而國內(nèi)目前只有2個廠家能做到。

但如前所述，他們的產(chǎn)品有不適應(yīng)于輸電檢修的局限性，而他們又不接受定制。

于是，老陳找到經(jīng)常合作的廠家，建議他們制造正弦波電子調(diào)速器。2015年第一次談，他們不接受；2016年第二次談，他們被說服了，去做了，但是沒成功，要放棄；今年，他們主動聯(lián)系老陳，說是找到高水平專家了，認(rèn)為老陳這個建議確實好，應(yīng)該要繼續(xù)研究。

中

藝高人膽大？——各有絕招的隊員們

老陳說，漳州供電公司無人機研發(fā)團隊里，每個人各有絕招。

比如，小明為主改裝消費級無人機，使其實用化。

比如，小平為主發(fā)明了熱熔清障裝置。這是在市場上無同類產(chǎn)品的情況下發(fā)明的。

團隊在原有的巡線無人機基礎(chǔ)上設(shè)計、改良、制作、模擬試驗，創(chuàng)新研發(fā)了熱熔清障無人機。

2015年4月，熱熔清障無人機首次用于清除220kV導(dǎo)線上的氫氣球，完成福建省首例高空清障任務(wù)。

以往，導(dǎo)線異物清除作業(yè)，需要7位輸電檢修人員配合對線路進行停電、人工上導(dǎo)線、滑車、手工剪斷等處理，最快也要幾個小時。

采用熱熔清障無人機后，用電熱熔絲切割架空線路上的異物，僅需2人、10分鐘以內(nèi)即可完成，且無需停電。人身、電網(wǎng)、設(shè)備安全都更有保障。

無人機，按形狀分為多旋翼和固定翼。運用于輸電運維領(lǐng)域，前者巡視線路本體，后者巡視線路通道。

老陳團隊研發(fā)的無人機，按功能分為巡視類和工程類。工程類又包括清障機、放線機、勘測機。而清障又分為一代機和二代機。

一代機即熱熔清障無人機，針對氣球類障礙物。而對布條狀、網(wǎng)狀障礙物，它就無能為力了。

研發(fā)團隊主力、現(xiàn)無人機班班長小陳，研發(fā)團隊元老、現(xiàn)無人機班教員小林等人繼續(xù)創(chuàng)新之路，研發(fā)出二代機——噴火清障無人機，就是本文開頭提到的“明星主角”。2015年初步設(shè)計，2016年逐步完善。

2016年9月17日下午17點左右，搶修人員發(fā)現(xiàn)，受臺風(fēng)“莫蘭蒂”影響，地面上的布條被風(fēng)吹起、纏繞到220kV興泰變導(dǎo)線上，需緊急處理。

在以往類似清障工作中，要在線路密集的導(dǎo)線上處理異物，需先停電，并使用軟梯，步驟繁瑣，僅單純清障時間（不包括輸電線路停、復(fù)電操作時間）就需40分鐘以上。

當(dāng)天，接到命令的小林等人火速到達(dá)現(xiàn)場。

勘察現(xiàn)場情況、確認(rèn)可以操作，并經(jīng)批準(zhǔn)后，他們開始操作無人機，通過無人機向布條噴灑汽油，待布條充分吸收汽油后，利用噴火器使其自燃。

單純清障過程，僅用了不到5分鐘，極大提高了工作效率。

當(dāng)時，在線路十分密集環(huán)境下——2條母線間只有大約3米距離，無人機螺旋槳外側(cè)緊貼母線——執(zhí)行如此高準(zhǔn)度低空清障操作，在全國尚屬首例。

也許，這就是所謂的“藝高人膽大”吧。

而那臺機子上的多聯(lián)桿閉鎖裝置也是他們的發(fā)明。

這其中，還有一個細(xì)節(jié)是，無論何時何地，執(zhí)行噴火清障任務(wù)時，他們都會做好滅火準(zhǔn)備。

2017年2月6日，漳州供電公司檢修6班發(fā)現(xiàn)，龍海一家木材廠上空的導(dǎo)線上有異物。

9點多，無人機班組收到通知。小林、小胡、小張帶上無人機裝置和滅火器，立即到達(dá)現(xiàn)場勘察。

分析可用噴火設(shè)備處理后，他們電話請示，得到許可。

三人分工。小張操作，起飛、確定位置、噴油、點火；小胡負(fù)責(zé)觀察；小林負(fù)責(zé)在落點處，備滅火器滅火。

木材廠附近看熱鬧的居民本來還擔(dān)心地說，會不會把導(dǎo)線燒壞？會不會燒到木材？后來看到有“專職”候場滅火的人，也就放心了。

此次清障，從勘察到結(jié)束，全程僅用了10分鐘。

2016年，福建接連遭遇“尼伯特”、“莫蘭蒂”、“鲇魚”三場強臺風(fēng)襲擊，防災(zāi)抗災(zāi)，不論是在本地，還是支援外地，漳州供電公司無人機研發(fā)團隊都大顯身手——共完成臺風(fēng)災(zāi)前災(zāi)后特巡100余架次，查找臺風(fēng)隱患180處、故障點86處、展放牽引導(dǎo)線15公里，加快了災(zāi)后電網(wǎng)搶修步伐。

在“莫蘭蒂”臺風(fēng)災(zāi)后，該團隊僅用兩天半時間，排除了長泰5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、人工需要一周時間才能排除的故障。

在支援廈門搶修期間，有一處故障，只知三相失地，不知具體位置。原本預(yù)計兩天查找故障點，無人機團隊出動后，只花了一個半小時就找到了——原來是一根電桿倒在兩山之間。