呂泰龍,陳 政,吳青帥,岑貞錦
(南方電網(wǎng)有限公司超高壓輸電公司??诜志郑D????570100)
500 kV 海纜雖然敷設(shè)在海床上并通過海纜沖埋、路由拋石、混凝土蓋板、套管等多種方式進(jìn)行保護(hù),但面對海洋水文和地質(zhì)條件等諸多環(huán)境因素的變化,以及海上船舶拋錨、拖錨、海上施工、港口疏浚、非法漁業(yè)作業(yè)等海纜外力破壞風(fēng)險(xiǎn),其安全、穩(wěn)定運(yùn)行仍受到挑戰(zhàn)。
目前,海纜保護(hù)區(qū)巡視主要采用巡視船舶沿著海纜路由對海纜保護(hù)區(qū)海面進(jìn)行巡視。船舶一般配備船長、輪機(jī)長、水手及巡視作業(yè)人員等人員。主要巡視內(nèi)容為檢查海纜保護(hù)區(qū)內(nèi)是否存在船舶拋錨、海上施工、港口疏浚和非法漁業(yè)作業(yè)等。但該方法存在巡視作業(yè)時間較長、巡視效率低、巡視成本高及存在人員人身安全風(fēng)險(xiǎn)的問題。
使用無人機(jī)對海纜保護(hù)區(qū)進(jìn)行巡視,不僅能快速發(fā)現(xiàn)海纜保護(hù)區(qū)內(nèi)船舶拋錨、海上施工、港口疏浚和非法漁業(yè)作業(yè)等損害海纜的風(fēng)險(xiǎn),以及時通知人員前往現(xiàn)場進(jìn)行處置,更能有效提升巡視效率,降低巡視成本和避免人員落海等人身安全風(fēng)險(xiǎn)問題。
目前,市面上常見的無人機(jī),從飛行平臺構(gòu)型分類,可分為旋翼無人機(jī)、固定翼無人機(jī)等,其他小種類的無人機(jī)平臺還包括有傘翼無人機(jī)、撲翼無人機(jī)及無人飛艇等。旋翼無人機(jī)在空中飛行時,其升力由一個或多個旋翼與空氣進(jìn)行相對運(yùn)動的反作用獲得,其中常見的旋翼無人機(jī)包括無人直升機(jī)平臺、多軸飛行器及旋翼機(jī)。固定翼無人機(jī)在空中飛行時,由動力裝置產(chǎn)生推力或拉力,由機(jī)體上的固定的機(jī)翼產(chǎn)生升力。多旋翼無人機(jī)具有小巧、輕便、機(jī)動性強(qiáng)的特點(diǎn),且其可垂直起降,不需要彈射裝置,可懸停、側(cè)飛和倒飛,安全性優(yōu)良,易于維護(hù),但存在飛行高度低、移動速度相對較慢及飛行距離短的缺點(diǎn)。固定翼無人機(jī)具有飛行距離長、巡航面積大、飛行速度快、飛行高度高及可設(shè)置飛行航線的優(yōu)點(diǎn),但是同時存在不能懸停、機(jī)動性相對較差的缺點(diǎn)[1]。結(jié)合海纜保護(hù)區(qū)航程較長、海纜保護(hù)區(qū)范圍較大的特點(diǎn),可選用復(fù)合翼無人機(jī)對海纜保護(hù)區(qū)進(jìn)行巡視。復(fù)合翼無人機(jī)既能發(fā)揮固定翼無人機(jī)飛行距離長、巡航面積大、飛行速度快的特點(diǎn),在飛機(jī)起降方面可利用多旋翼進(jìn)行垂直起降,也可采用滑跑方式進(jìn)行起降,降低無人機(jī)對起降場地、起降配套裝置和設(shè)施的要求。
500 kV 海纜保護(hù)區(qū)巡視內(nèi)容主要為檢查海纜保護(hù)區(qū)內(nèi)是否存在船舶拋錨、海上施工、港口疏浚和非法漁業(yè)作業(yè)等。通過使用復(fù)合翼無人機(jī)圖傳系統(tǒng)對海纜保護(hù)區(qū)進(jìn)行實(shí)時巡查,同時對海纜保護(hù)區(qū)進(jìn)行視頻錄制和拍照。后期可對拍照照片進(jìn)行拼接處理,生成一張海纜保護(hù)區(qū)拼圖。在發(fā)現(xiàn)海纜保護(hù)區(qū)內(nèi)存在船舶拋錨、海上施工、港口疏浚和非法漁業(yè)作業(yè)時,可通過后臺獲取目標(biāo)船舶位置信息,并利用復(fù)合翼無人機(jī)定點(diǎn)對目標(biāo)船舶進(jìn)行跟蹤。地面人員將立即通知應(yīng)急處置人員趕往現(xiàn)場對目標(biāo)船舶進(jìn)行處置。
復(fù)合翼無人機(jī)系統(tǒng)包括無人機(jī)飛行器、飛行控制器、無人機(jī)地面站、圖像傳輸系統(tǒng)、高清攝像機(jī)及云臺等。復(fù)合翼系統(tǒng)起降可通過滑跑起降,也可通過多旋翼起降。固定翼系統(tǒng)由油動系統(tǒng)驅(qū)動,多旋翼系統(tǒng)由電動系統(tǒng)驅(qū)動。復(fù)合翼無人機(jī)系統(tǒng)性能如表1 所示。
表1 復(fù)合翼無人機(jī)系統(tǒng)性能表
人員配置如表2 所示。
復(fù)合翼無人機(jī)的起飛地點(diǎn)即為降落地點(diǎn)。本次飛行任務(wù)中,海纜保護(hù)區(qū)內(nèi)最外側(cè)海纜兩側(cè)等寬,飛行范圍近似于矩形。但由于海纜保護(hù)區(qū)范圍較大,航程長,而單程復(fù)合翼無人機(jī)飛行可拍攝的海面寬度是一定的,因此需要復(fù)合翼無人機(jī)飛行多個來回才能覆蓋海纜保護(hù)區(qū)。此外,在海纜保護(hù)區(qū)拼圖制作過程中,需要保證照片重疊率,因此路線規(guī)劃如圖1 所示。
圖1 路線規(guī)劃圖
作業(yè)流程如圖2 所示。
表2 人員配置表
圖2 復(fù)合翼無人機(jī)巡視作業(yè)流程
本次飛行任務(wù)按照圖2 作業(yè)流程開展。在試飛階段,復(fù)合翼無人機(jī)飛行平穩(wěn),飛行器平臺和任務(wù)荷載工作無異常,附近無障礙物和飛行信號干擾物。使用復(fù)合翼無人機(jī)對海纜保護(hù)區(qū)進(jìn)行巡視期間,按照規(guī)劃路線完成海纜保護(hù)區(qū)的巡視,飛行器平臺和任務(wù)荷載工作無異常。利用圖傳系統(tǒng)實(shí)時查看海纜保護(hù)區(qū)內(nèi)船舶情況,未發(fā)現(xiàn)船舶拋錨、海上施工、港口疏浚和非法漁業(yè)作業(yè)等。飛行天氣為陰天,風(fēng)力為3 級,總計(jì)飛行時間為77 min,飛行架次為4 個架次。拍攝視頻和照片清晰。拼圖清晰可見,進(jìn)一步放大后可辨 認(rèn)細(xì)節(jié)。
本文主要闡述使用復(fù)合翼無人機(jī)對海纜保護(hù)區(qū)進(jìn)行巡視作業(yè)。目前,已使用船舶對海纜保護(hù)區(qū)的巡視,后期通過發(fā)展復(fù)合翼無人機(jī)進(jìn)行巡視,形成立體海纜保護(hù)區(qū)的海上和空中巡視的立體海纜巡維體系,可進(jìn)一步豐富海纜保護(hù)區(qū)巡視手段,提升海纜保護(hù)區(qū)的巡視質(zhì)量和安全作業(yè)水平。