“報告，導線清障完畢，用時30秒。”“收到，請注意安全返回。”這一幕是南方電網(wǎng)深圳供電局無人機體系中最新款的輕型激光“戰(zhàn)斗機”工作現(xiàn)場，它也是國內首款裝備了激光炮的清障無人機，專門用來清除懸掛在輸電導線上的風箏等輕型障礙物。
“線路巡視是輸電線路工作中最常開展也是最重要的一項工作，既要飛得久，又要看得遠，最好還能自動識別故障，所以我們的巡視無人機就主攻這些痛點。”項目負責人余鵬介紹道。
激光對精度要求很高，而高空中的風力無時無刻都在影響著無人機、導線和外飄物的相對位置，所以激光無人機最大的技術難點就是在高空保持高精度，既要燒毀外飄物又不能損傷導線。該機采用了毫米波雷達精準測距，用高精度的穩(wěn)定云臺保持準星穩(wěn)定，用60毫秒的超低延時圖傳鏈路保證地面控制人員的操作精準，做到在3級風下穩(wěn)定精準，指哪打哪，一擊即中。相比目前業(yè)界應用較多的噴火式無人機，它對使用環(huán)境的要求更低，沒有引發(fā)火災的風險，也沒有降溫的要求，更加安全可靠。
與它配合“作戰(zhàn)”的還有兩個“好兄弟”——長航時超視距“偵察機”、落地線清障“登陸飛艇”，它們分別擔任了遠距離自動偵查故障、長航時清除大型障礙物的重任。
三架無人機各司其職，組成的鐵三角可將傳統(tǒng)人工停電作業(yè)的5－8小時縮短至30分鐘左右。其配備了缺陷自動辨識、雙目識別系統(tǒng)等黑科技，普通人員只需3次左右集中培訓即可掌握，實用性、易用性、安全性在無人機電力行業(yè)應用領域處于全國領先，目前已獲授權專利10項，登記軟件著作權6項。
長航時超視距“偵察機”，自動識別六成以上典型缺陷
“線路巡視是輸電線路工作中最常開展也是最重要的一項工作，既要飛得久，又要看得遠，最好還能自動識別故障，所以我們的巡視無人機就主攻這些痛點。”項目負責人余鵬介紹道。
該局的研發(fā)團隊通過采用氣動外殼布局、3D打印、電源管理、高效推進系統(tǒng)等技術，將巡視無人機續(xù)航時間提高到了40分鐘以上。“之所以稱之為‘超視距’，是因為它的巡航圖傳距離超過4公里，使操作人員獲得視野距離之外線路的有效信息。”余鵬說。硬件需求達標后，研發(fā)團隊進一步在系統(tǒng)上開展輸電線路典型缺陷數(shù)據(jù)庫技術及自動辨識技術研究，自主識別典型缺陷的正確率高達60％以上。如在空中遇到障礙物或發(fā)生失控，無人機便會利用雙目視覺系統(tǒng)和應急傘降系統(tǒng)自動避障和迫降，可謂是“武裝到牙齒”。
這臺身兼數(shù)項黑科技的“偵察機”，不僅是該局輸電人的“千里眼”，而且配合他們創(chuàng)新提出的網(wǎng)格化無人機巡檢模式，將線路巡視工作量大幅降低50％，使得巡線管理更加精益高效。
激光清障“戰(zhàn)斗機”，擊潰障礙物只需10秒
作為國內首個配置“激光炮”的無人機，其攻擊的對象為輸電導線上的風箏飄帶、塑料薄膜等輕型外飄物，它的“激光炮”采用無需水冷的高功率密度激光發(fā)生器，可以在極短時間內“擊毀”外飄物。
激光對精度要求很高，而高空中的風力無時無刻都在影響著無人機、導線和外飄物的相對位置，所以激光無人機最大的技術難點就是在高空保持高精度，既要燒毀外飄物又不能損傷導線。該機采用了毫米波雷達精準測距，用高精度的穩(wěn)定云臺保持準星穩(wěn)定，用60毫秒的超低延時圖傳鏈路保證地面控制人員的操作精準，做到在3級風下穩(wěn)定精準，指哪打哪，一擊即中。相比目前業(yè)界應用較多的噴火式無人機，它對使用環(huán)境的要求更低，沒有引發(fā)火災的風險，也沒有降溫的要求，更加安全可靠。
“我們在研發(fā)這臺無人機的時候，最重視的就是實用性，要求不僅僅能應用于深圳一地，還要能適應其他地區(qū)的各種條件。”余鵬表示，該機在多種配件上采用了軍品級的元件，保證在0℃天氣等惡劣環(huán)境下正常使用。
落地線清障“登陸飛艇”，輔助系統(tǒng)實現(xiàn)精準落線
激光清障無人機一般是用于清除寬度在5厘米以內的外飄物，當遇到難纏的“對手”時，就需要登陸飛艇——落地線清障作業(yè)無人機出馬了。
“清除面積較大外飄物需要一定的時間，為了提高清障效率，我們考慮讓無人機像鳥兒一樣‘停’在線上，以增加它的工作續(xù)航時間。”談到該無人機的設計理念時，項目主要研發(fā)人員張欣說道。在整個清障作業(yè)中，最重要的一環(huán)就是精準落線。為了攻克這個難關，研發(fā)團隊研制了單輪落線機構和輔助落線系統(tǒng)，通過“雙目視覺＋超聲”輔助落線系統(tǒng)的實時測距功能，輔助無人機精準落線及復飛，落線后可在25度的坡度線路上行走。
該無人機自地面起飛后，可通過第一視角攝像頭靠近線路，落線后啟動滾輪行走至障礙物附近，使用加熱電阻絲在30秒內清除燃點在500攝氏度以下的障礙物，相比傳統(tǒng)5－8小時的人工停電作業(yè)，工作效率大大提高。
“在努力實現(xiàn)‘機巡為主，人巡為輔’的智能化、可視化巡檢的同時，積極推動電力行業(yè)專用無人機產(chǎn)業(yè)化升級。”余鵬對此信心滿滿。
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