“報告，導(dǎo)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(jī)體系中最新款的輕型激光“戰(zhàn)斗機(jī)”工作現(xiàn)場，它也是國內(nèi)首款裝備了激光炮的清障無人機(jī)，專門用來清除懸掛在輸電導(dǎo)線上的風(fēng)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(yuǎn)，最好還能自動識別故障，所以我們的巡視無人機(jī)就主攻這些痛點(diǎn)。”項目負(fù)責(zé)人余鵬介紹道。
激光對精度要求很高，而高空中的風(fēng)力無時無刻都在影響著無人機(jī)、導(dǎo)線和外飄物的相對位置，所以激光無人機(jī)最大的技術(shù)難點(diǎn)就是在高空保持高精度，既要燒毀外飄物又不能損傷導(dǎo)線。該機(jī)采用了毫米波雷達(dá)精準(zhǔn)測距，用高精度的穩(wěn)定云臺保持準(zhǔn)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(zhǔn)，做到在3級風(fēng)下穩(wěn)定精準(zhǔn)，指哪打哪，一擊即中。相比目前業(yè)界應(yīng)用較多的噴火式無人機(jī)，它對使用環(huán)境的要求更低，沒有引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)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(jī)”、落地線清障“登陸飛艇”，它們分別擔(dān)任了遠(yuǎn)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(jī)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(xùn)即可掌握，實用性、易用性、安全性在無人機(jī)電力行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域處于全國領(lǐng)先，目前已獲授權(quán)專利10項，登記軟件著作權(quán)6項。
長航時超視距“偵察機(jī)”，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(yuǎn)，最好還能自動識別故障，所以我們的巡視無人機(jī)就主攻這些痛點(diǎn)。”項目負(fù)責(zé)人余鵬介紹道。
該局的研發(fā)團(tuán)隊通過采用氣動外殼布局、3D打印、電源管理、高效推進(jìn)系統(tǒng)等技術(shù)，將巡視無人機(jī)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(dá)標(biāo)后，研發(fā)團(tuán)隊進(jìn)一步在系統(tǒng)上開展輸電線路典型缺陷數(shù)據(jù)庫技術(shù)及自動辨識技術(shù)研究，自主識別典型缺陷的正確率高達(dá)60％以上。如在空中遇到障礙物或發(fā)生失控，無人機(jī)便會利用雙目視覺系統(tǒng)和應(yīng)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(jī)”，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(jī)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(jī)”，擊潰障礙物只需10秒
作為國內(nèi)首個配置“激光炮”的無人機(jī)，其攻擊的對象為輸電導(dǎo)線上的風(fēng)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(nèi)“擊毀”外飄物。
激光對精度要求很高，而高空中的風(fēng)力無時無刻都在影響著無人機(jī)、導(dǎo)線和外飄物的相對位置，所以激光無人機(jī)最大的技術(shù)難點(diǎn)就是在高空保持高精度，既要燒毀外飄物又不能損傷導(dǎo)線。該機(jī)采用了毫米波雷達(dá)精準(zhǔn)測距，用高精度的穩(wěn)定云臺保持準(zhǔn)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(zhǔn)，做到在3級風(fēng)下穩(wěn)定精準(zhǔn)，指哪打哪，一擊即中。相比目前業(yè)界應(yīng)用較多的噴火式無人機(jī)，它對使用環(huán)境的要求更低，沒有引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)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(jī)的時候，最重視的就是實用性，要求不僅僅能應(yīng)用于深圳一地，還要能適應(yīng)其他地區(qū)的各種條件。”余鵬表示，該機(jī)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(zhǔn)落線
激光清障無人機(jī)一般是用于清除寬度在5厘米以內(nèi)的外飄物，當(dāng)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(jī)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(jī)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(jī)的設(shè)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(zhǔn)落線。為了攻克這個難關(guān)，研發(fā)團(tuán)隊研制了單輪落線機(jī)構(gòu)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(jī)精準(zhǔn)落線及復(fù)飛，落線后可在25度的坡度線路上行走。
該無人機(jī)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(nèi)清除燃點(diǎn)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(jī)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(jī)產(chǎn)業(yè)化升級。”余鵬對此信心滿滿。
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