胡彬 周宗國 楊時寬 趙海 詹樂貴

摘 要：本文對無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷史進(jìn)行了詳細(xì)闡述，分析了無人機(jī)國內(nèi)外新興技術(shù)，并通過對無人機(jī)在電力巡檢方面的應(yīng)用突出了無人機(jī)應(yīng)用的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)巡檢；無人機(jī)；智能巡檢

中圖分類號：V279 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0089-02

前 言

無人機(jī)“UAV”，是利用無線電遙控設(shè)備和程序控制裝置操縱的非載人飛機(jī)，或者由車載計算機(jī)完全地或間歇地自主地操作。如今，無人機(jī)在民用的道路上發(fā)展得如火如荼，尤其是在我國近三十年中，無人機(jī)消費市場火熱，民眾對無人機(jī)的需求和認(rèn)可程度逐漸提高，國家對無人機(jī)的法律法規(guī)和監(jiān)管制度也有了進(jìn)一步的加強(qiáng)。未來五年民用無人機(jī)行業(yè)將持續(xù)保持較快的發(fā)展態(tài)勢，2020年中國民用無人機(jī)產(chǎn)品銷售市場規(guī)模將達(dá)到265億元。本文針對無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行其發(fā)展歷史和新技術(shù)的展望，并對無人機(jī)在電力系統(tǒng)上的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 無人機(jī)發(fā)展歷史

早期的無人機(jī)，設(shè)計方向并非民用，而是軍用。1917年，皮特·庫柏（Peter Cooper）和埃爾默·A·斯佩里（Elmer A. Sperry）發(fā)明了第一臺自動陀螺穩(wěn)定器，這種裝置能夠使飛機(jī)能夠保持平衡向前飛行，無人飛行器由此誕生。這項技術(shù)成果將美國海軍的一臺教練機(jī)成功改造為首架不載人飛行機(jī)，這就是無人機(jī)的原型。但當(dāng)時的無人機(jī)存在著飛不回起飛點的缺點。蜂王號解決了這個問題，使得無人機(jī)能夠回到起飛點，使無人機(jī)技術(shù)更有實際價值?？梢哉f蜂王號無人機(jī)是現(xiàn)代無人機(jī)的先祖。至此無人機(jī)開始應(yīng)用于各大戰(zhàn)場，由于無人機(jī)還是一項新興技術(shù)，對于偵查等任務(wù)仍不能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，受到了各國軍方的冷落甚至拋棄。

在1986年12月，美國首飛的先鋒系列無人機(jī)為指揮官提供了特定目標(biāo)以及戰(zhàn)場的實時畫面，成功執(zhí)行了軍方關(guān)于偵查的各種任務(wù)[1]。而且這套無人機(jī)系統(tǒng)花費較小，滿足了美國在以低代價開展無人獲取目標(biāo)的要求，并首次投入實戰(zhàn)。先鋒號無人機(jī)現(xiàn)在仍在服役，通過火箭助力起飛，起飛重量416磅，航速每小時109英里。飛機(jī)能夠漂浮在水面，并且通過海面降落進(jìn)行回收。

在2006年，大疆創(chuàng)新科技成立，影響了世界無人機(jī)格局，其研制的phantom在2014年入選《時代》雜志，之后在我國越來越多的無人機(jī)研發(fā)機(jī)構(gòu)成立，國外著名的無人機(jī)研發(fā)公司包括3DRobotics，Qualcomm公司，他們也研發(fā)了用途多樣的新型無人機(jī)。由此無人機(jī)真正進(jìn)入發(fā)展的蓬勃期。

2 無人機(jī)新技術(shù)動態(tài)

針對無人機(jī)的研究，現(xiàn)目前可以從導(dǎo)航問題、續(xù)航問題、控制系統(tǒng)問題與通信系統(tǒng)問題這四個方面來進(jìn)行討論[2]。無人機(jī)目前多采用GPS導(dǎo)航，但GPS在某些特殊地形并不適用，據(jù)報道，目前也有相關(guān)研究人員通過對GPS進(jìn)行備份上傳數(shù)據(jù)來改進(jìn)無人機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)。對于續(xù)航問題，無人機(jī)的續(xù)航問題重要之處在于電池，能不能研發(fā)出能源更為充足的電源決定了無人機(jī)能否在高空中進(jìn)行持續(xù)時間長的工作。在例如高山等復(fù)雜地形時，如何控制無人機(jī)也是一個復(fù)雜的問題。開發(fā)出更簡易的操控系統(tǒng)也能減輕無人機(jī)控制員的壓力。最后是無人機(jī)的通信系統(tǒng)問題，沒有良好的交互系統(tǒng)是無法實現(xiàn)無人機(jī)的精準(zhǔn)降落和命令的執(zhí)行。迄今為止，這四個方面的問題都是研究人員為了提高無人機(jī)實用性所需要努力的方向。

國內(nèi)的無人機(jī)領(lǐng)先者是深圳大疆創(chuàng)新科技有限公司，大疆公司在國內(nèi)的無人機(jī)行業(yè)可謂是首屈一指的領(lǐng)頭羊。2006年由香港科技大學(xué)畢業(yè)生汪滔等人創(chuàng)立，是全球領(lǐng)先的無人飛行器控制系統(tǒng)及無人機(jī)解決方案的研發(fā)和生產(chǎn)商，客戶遍布全球100多個國家。2016年，大疆創(chuàng)新一連串發(fā)布了Mavic pro、 Inspire2和Phantom4 pro等三款新品，在滿足了用戶便攜性的同時，又將產(chǎn)品的性能推向了新的高度。在這幾款產(chǎn)品中大疆就利用了三腳架模式、電池低溫自加熱、精細(xì)云臺控制、spotlight pro輔助拍攝等幾種創(chuàng)新科技，在國內(nèi)外引起了創(chuàng)新熱潮。

國內(nèi)的無人機(jī)行業(yè)發(fā)展生機(jī)勃勃的同時，國外的無人機(jī)制造產(chǎn)業(yè)也值得我們?nèi)リP(guān)注。例如車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用業(yè)務(wù)的公司OCTO近期就啟動了一個解決方案，用以管理商務(wù)和休閑無人機(jī)使用相關(guān)的風(fēng)險。該解決方案名為OctoDroneBox，可為無人機(jī)管理提供有價值的數(shù)據(jù)，比如墜毀、維護(hù)和空中交通控制，同時也可以在道路交通事故恢復(fù)和索賠管理中提供幫助，還可為保險公司提供準(zhǔn)確、完整的風(fēng)險評估。

據(jù)俄羅斯薩馬拉科羅廖夫大學(xué)消息，該校科研人員正在研制一種利用多孔碳化硅結(jié)構(gòu)保護(hù)放射性元素的核能電池，這種核能電池可以最大程度的延長電池的壽命。據(jù)研究人員介紹，這種電池的使用年限可達(dá)100年，使用范圍也相當(dāng)廣泛，適用于各種管理和控制自動化系統(tǒng)中的傳感器，在無人機(jī)領(lǐng)域也具有廣闊應(yīng)用前景。

3 無人機(jī)在電力巡檢中應(yīng)用

電力運輸線路巡檢是電網(wǎng)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，針對最近幾年無人機(jī)的技術(shù)發(fā)展，很多送變電公司也開始利用無人機(jī)對輸電線路進(jìn)行巡視。利用無人機(jī)對輸電線路進(jìn)行檢測維護(hù)，有利于人員資源的節(jié)省，對于維護(hù)人員難以去到的地區(qū)無人機(jī)巡檢更為方便快捷。在國內(nèi)外的電網(wǎng)公司中都有無人機(jī)巡檢的應(yīng)用。

在海南，為保障供用電安全，南海供電局出動無人機(jī)、紫外成像儀等高科技裝備加強(qiáng)汛期檢查，保障公共場所供用電安全平穩(wěn)運行。以前檢查電力設(shè)施，主要靠人爬上爬下，而現(xiàn)在加入了無人機(jī)、紅外測溫器、紫外成像儀、局放測試儀等諸多先進(jìn)裝備。紅外測溫器主要測發(fā)熱情況，紫外成像儀能測出放電情況，這些裝備能讓工作人員更精確地掌握電力設(shè)施的運作狀態(tài)，從而確保區(qū)域電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

歐洲多個公司也對無人機(jī)進(jìn)行了測試。目前，電力公司大多使用裝有攝像頭的直升機(jī)來檢查電網(wǎng)。但這些公司最近也開始偶爾使用基礎(chǔ)無人機(jī)——停留在控制器的視野之內(nèi)的無人機(jī)。然而，全行業(yè)向可再生能源的轉(zhuǎn)變，以及監(jiān)測將太陽能和風(fēng)力發(fā)電場與電網(wǎng)連接所需的大量額外連接的需要，正迫使公用事業(yè)公司考慮先進(jìn)技術(shù)。

咨詢公司普華永道（PwC）的合伙人米歇爾·馬祖（Michal Mazur）在談到無人機(jī)時說，“它真正改變了游戲規(guī)則。它們比人工測量快100倍，比直升機(jī)更精確，而且搭載了人工智能設(shè)備，可以快速解決問題?！睋?jù)制造公用事業(yè)機(jī)器的科技公司高管說，每架可視無人機(jī)的成本約為2萬歐元，而超視距無人機(jī)的成本將大幅增加，監(jiān)控一組網(wǎng)絡(luò)需要數(shù)十個甚至數(shù)百個機(jī)群。

國內(nèi)外對無人機(jī)巡檢的應(yīng)用也正能表示無人機(jī)有著多重優(yōu)點[4]：①無人機(jī)巡檢的效率高。相比人工巡檢，無人機(jī)巡檢不僅相比傳統(tǒng)的用肉眼用機(jī)器測更為精準(zhǔn)。②無人機(jī)巡檢速度更快。它彌補(bǔ)了人工巡檢時所花費的路程時間，對于危機(jī)的情況也能迅速處理，面對意外可以減小人員和資源的損失。③無人機(jī)巡檢適應(yīng)力更強(qiáng)。它能適應(yīng)人工所不能適應(yīng)的，例如暴雨暴雪等惡劣環(huán)境?？梢姛o人機(jī)巡檢給電網(wǎng)巡檢帶來了極大的優(yōu)勢和好處，無人機(jī)在電力巡檢上的應(yīng)用，也是無人機(jī)近幾年融入社會的一項重要試驗。

4 結(jié)束語

基于當(dāng)前無人機(jī)新技術(shù)迅速發(fā)展的背景，本文對無人機(jī)的歷史，無人機(jī)的新技術(shù)，無人機(jī)在電力巡檢中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)研究。事實證明無人機(jī)在21世紀(jì)可以進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，但是目前無人機(jī)還需要進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。

資助項目：本論文由貴州電網(wǎng)公司基于雙目視覺技術(shù)的輸電線路無人機(jī)巡檢系統(tǒng)開發(fā)（0604002017030101SD00002）。

參考文獻(xiàn)

[1]無人機(jī)系列之發(fā)展史.CSDN博客，2017.

[2]趙晨懿.淺談無人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)支持.海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2017.

[3]李巨堯.無人機(jī)為電網(wǎng)巡檢插上智慧翅膀.國家電網(wǎng)有限公司，2017.

[4]周 輝，楊穎銳，楊生蘭.無人機(jī)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016.

收稿日期：2018-9-10