韓旭 鄧誠 何旭輝 楊延俊

摘?要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展以及技術(shù)水平的提升，精細化巡檢得到了相關(guān)部門的關(guān)注，在新的時期占據(jù)著十分重要的地位。而無人機技術(shù)的發(fā)展以及其在精細化巡檢中的應(yīng)用也提升了巡檢的實際效率。基于此，本文就無人機在風機葉片精細化巡檢中的應(yīng)用進行深入的分析，從而可以為相關(guān)部門進行相關(guān)工作提供有效的建議。

關(guān)鍵詞：無人機技術(shù);風機葉片;精細化巡檢

引言：傳統(tǒng)的風機葉片巡檢需要人工配合吊籃或者高倍望遠鏡進行，利用肉眼對葉片中的裂縫進行分析，存在存在風險大、成本高、耗時長等問題，導(dǎo)致精細化巡檢工作無法順利地發(fā)揮作用。因此，在進行研究的時候需要利用現(xiàn)代化無人機系統(tǒng)對風力發(fā)電機組進行外觀掃描，實現(xiàn)智能化、精細化的風力發(fā)電機組葉片巡檢，從而保證電力系統(tǒng)的作用可以得到有效的發(fā)揮。

一、無人機巡檢系統(tǒng)的概念以及其技術(shù)優(yōu)勢

（一）無人機巡檢系統(tǒng)的概念

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)水平的提升，我國的風力發(fā)電技術(shù)取得了迅猛的發(fā)展，風機葉片是保證風力發(fā)電技術(shù)可以穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，因此需要定期的進行精細化巡檢，但是傳統(tǒng)的巡檢方式在應(yīng)用的時候存在比較明顯的問題導(dǎo)致出現(xiàn)風險大、成本高、耗時長等問題，無法滿足現(xiàn)代技術(shù)的實際需求。因此需要在進行精細化巡檢的時候利用無人機技術(shù)優(yōu)化具體的巡檢工作效果。無人機不受地形制約，可以利用高精度航拍設(shè)備進行風力發(fā)電機組外觀掃描，實現(xiàn)智能化、精細化風力發(fā)電機組葉片巡檢，具有準確、高效、安全、成本低等優(yōu)點，可以在大范圍內(nèi)部得到普及以及應(yīng)用。

無人機巡檢系統(tǒng)指的是以無人機為平臺，掛載任務(wù)設(shè)備，配合軟件進行任務(wù)規(guī)劃和執(zhí)行，數(shù)據(jù)存儲和處理，同時具備綜合保障設(shè)備的意識，完成巡檢作業(yè)任務(wù)的系統(tǒng)[1]。在具體進行應(yīng)用的時候可以利用這種技術(shù)對無人機巡檢進行優(yōu)化以及創(chuàng)新，推進風力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（二）無人機巡檢系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢

1.高速信號處理技術(shù)

一般而言，無人機巡檢系統(tǒng)會配備相應(yīng)的高速信號處理設(shè)施，因此在無人的條件下實現(xiàn)對于各種信號的高速化處理，進而可以推進整個無人機巡航工作的進步和發(fā)展。在具體進行應(yīng)用的時候需要運用和分析各種設(shè)計的實際要求，在充分把握系統(tǒng)中的要點之后優(yōu)化無人機巡檢系統(tǒng)的識別功能，在系統(tǒng)安裝的時候可以發(fā)揮不可替代的作用，有效的降低管理監(jiān)控的成本，保證風力發(fā)電企業(yè)自身的經(jīng)濟效益和社會效益，推進整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2.捕獲信號技術(shù)

無人機巡檢系統(tǒng)在運行的時候具有比較高的接受信號以及處理數(shù)據(jù)的效率，并且可以遠距離捕捉數(shù)據(jù)，因此，無人機巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用可以在各種高科技領(lǐng)域取得比較廣泛的應(yīng)用，達到比較優(yōu)秀的使用效果。在具體應(yīng)用的時候需要重點把握其中的設(shè)計要點，并且不斷對功能進行完善以及升級，推進整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

二、無人機精細化巡檢的系統(tǒng)構(gòu)成以及業(yè)務(wù)流程

（一）無人機精細化巡檢的系統(tǒng)構(gòu)成

風電機組葉片無人機自動化巡檢系統(tǒng)應(yīng)包括無人機分系統(tǒng)、巡檢軟件分系統(tǒng)、綜合保障分系統(tǒng)、云端數(shù)字化管理平臺等部分。在具體應(yīng)用的時候各種系統(tǒng)協(xié)同發(fā)揮作用，可以在勘察選線、管道施工、管道巡檢、應(yīng)急監(jiān)測等方面可以具有比較優(yōu)秀的應(yīng)用效果。本文在進行研究的時候?qū)ο到y(tǒng)的各種組成部分進行深入的分析，從而可以為無人機精細化巡檢提供有效的建議。

1.無人機分系統(tǒng)

無人機分系統(tǒng)的主要系統(tǒng)是無人機、任務(wù)設(shè)備以及控制站。無人機是動力驅(qū)動、機上無人駕駛的航空飛行器的簡稱;任務(wù)設(shè)備指的是輔助無人機進行巡檢工作的紅外熱成像、紫外成像儀，探照燈、喊話器、機載運算感知模塊等設(shè)備[2];控制站指的是用于實現(xiàn)無人機任務(wù)規(guī)劃、鏈路通訊、飛行控制、載荷控制、飛行狀態(tài)參數(shù)顯示、載荷信息顯示、以及記錄和分發(fā)等功能的設(shè)備，在具體應(yīng)用的可以根據(jù)自身的實際情況選擇最為合適的方式進行作業(yè)、

而無人機系統(tǒng)的主要組成則包括飛行控制子系統(tǒng)、動力子系統(tǒng)、圖像及數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、障礙物感知子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)可二次拆分或集成。無人機自身具備飛行穩(wěn)定性高;飛行安全可靠，飛行姿態(tài)控制精確;震動小，噪聲干擾低的特點，因此在進行無人機巡檢的時候可以發(fā)揮重要的作用。而任務(wù)設(shè)備可以用于現(xiàn)場輔助，機載運算感知模塊等用于數(shù)據(jù)處理和輔助飛行控制的設(shè)備?？刂普緫?yīng)包括手動控制設(shè)備、遠程控制設(shè)備、顯示設(shè)備等，從而可以保證整個系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

2.巡檢軟件分系統(tǒng)

巡檢軟件分系統(tǒng)的主要組成是巡檢任務(wù)規(guī)劃子系統(tǒng)、任務(wù)執(zhí)行子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)、無人機設(shè)備維護保養(yǎng)子系統(tǒng)等，其主要的功能是無人機起飛后自動計算風電機組的朝向和塔筒高度，自動尋找風電機組輪轂導(dǎo)流罩的中心點，操作人員點擊確認作業(yè)起始點。起始點確認后，無人機按 照規(guī)劃的路徑進行葉片圖像自動采集，進而可以優(yōu)化具體應(yīng)用的實際效果。

3.綜合保障分系統(tǒng)

綜合保障分系統(tǒng)的主要組成是地面保障設(shè)備和儲運車輛組成，地面保障設(shè)備包含著比較復(fù)雜的設(shè)備比如括供電設(shè)備、備用電池、充電器、地面測風儀、測頻儀、燃油箱、抽油泵、專用工具等，進而可以優(yōu)化具體應(yīng)用的實際效果。

4.云端數(shù)字化管理平臺

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)水平的提升，云計算得到了我國相關(guān)部門的重視，帶動了各個產(chǎn)業(yè)的變革。本次云端數(shù)字化管理平臺的建設(shè)是通過云架構(gòu)的后臺系統(tǒng)和交互界面前臺系統(tǒng)協(xié)同發(fā)揮作用。云端數(shù)字化的后臺應(yīng)包括葉片信息歸檔存儲、基于人工智能的缺陷自動檢測等子系統(tǒng)，前臺應(yīng)包括風場概覽、風電機組視圖、報告生成、圖片上傳等子系統(tǒng)，進而可以保證整個系統(tǒng)的順利運行。

另外，云端數(shù)字化管理需要具備葉片圖像分類、交互式、缺陷測量、定位、以及自動生成報告等功能，進而可以優(yōu)化具體應(yīng)用的效果，提升巡檢的實際效果。

（三）風電機組葉片無人機巡檢系統(tǒng)作業(yè)流程分析

在具體進行應(yīng)用的時候需要對風電機組葉片無人機巡檢系統(tǒng)作業(yè)流程進行具體的分析，一般而言具體的作業(yè)流程主要包括兩個部分，即風葉片數(shù)據(jù)采集流程和云端數(shù)字化管理平臺數(shù)據(jù)分析流程[3]。

葉片數(shù)據(jù)采集流程是整個系統(tǒng)作業(yè)的重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)場操作人員攜帶無人機到風車機位，對無人機的工作狀態(tài)及硬件狀態(tài)進行檢查，并且將風電機組停機在倒“Y”字形，輪轂鎖死。操作人員將無人機放置在風機輪轂正前方平坦空地，并且操縱無人機進行自動起飛。無人機起飛后在視覺與激光雷達融合計算的輔助下對風電機組的朝向和塔筒高度等數(shù)據(jù)進行計算，自動尋找風電機組輪轂導(dǎo)流罩的中心點，操作人員點擊確認作業(yè)起始點。在確定起始點之后，無人機開始自動采集并傳輸和存儲葉片圖像。

云端葉片數(shù)字化管理平臺數(shù)據(jù)也是整個系統(tǒng)運行的關(guān)鍵，其具體的工作流程如下文所示。

用戶利用系統(tǒng)上傳工具將風電機組葉片圖片以及相關(guān)的數(shù)據(jù)信息上傳到數(shù)據(jù)管理服務(wù)器存儲起來，然后用戶通過前端web服務(wù)器登陸到數(shù)據(jù)處理平臺portal端。系統(tǒng)自動對這些已經(jīng)上傳的數(shù)據(jù)和資料進行深入的分析，并且進行缺陷的標注及測量等工作，最后通過報表服務(wù)器將風電機組葉片巡檢報告進行導(dǎo)出，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行的過程中存在的問題，保證系統(tǒng)的順利運行。

總結(jié)：綜上所述，現(xiàn)階段電力資源在我國社會中占據(jù)著極為重要的地位，同時風力發(fā)電已得到了比較廣泛的應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)的機組巡檢方式存在許多缺點，導(dǎo)致巡檢工作的實際效果無法得到有效的發(fā)揮。因此，巡檢系統(tǒng)需要融合使用無人機技術(shù)，提升巡檢工作的實際效果，從而可以推進整個風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，保證電力資源的平穩(wěn)供應(yīng)。

參考文獻;

[1]梁鑫鈺，王辰羽，王文月.基于機械臂的35kV交流輸電線路直線塔無人機檢修作業(yè)系統(tǒng)設(shè)計[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2021（04）：158-162.

[2]蔡振宇，王澤鍇，李文來.基于YOLOv3的正下無人機視角挖掘機實時檢測方法[J].寧波大學(xué)學(xué)報（理工版），2021，34（02）：42-48.

[3]劉高.面向輸電線路精細化巡檢的無人機航線自動規(guī)劃方法[J].電子設(shè)計工程，2021，29（04）：33-37.