王志斌

重慶中法供水有限公司，重慶 400021

重慶中法供水有限公司（以下簡稱供水公司）供水專營區(qū)位于嘉陵江流域以北，專營區(qū)范圍內地勢高差起伏較大，日常安全巡視檢查中存在較多盲區(qū)。特別是在水源保護地巡查、高壓架空線路巡視、構筑物檢查、管網巡視及搶險、地形勘測等方面，存在作業(yè)風險高、人員到達難、工作周期長、成本高等不利條件。為此，在研究相關法律法規(guī)及無人機技術在民用領域中使用的可行性后，通過咨詢、比對、分析、核算，決定應用無人機技術結合供水工作特點，解決日常安全巡視檢查中存在的諸多難題。將無人機技術應用于供水公司的日常安全巡檢和相關工作，可以提高巡檢效率和巡檢的可達性、可視性、可靠性，還可以降低巡視人員安全風險，節(jié)省時間和成本。當前，無人機技術在巡檢及相關工作中的應用在重慶供水行業(yè)尚屬首例，具有思路和管理方面的創(chuàng)新，是緊跟當今科學技術前沿課題，大膽應用嘗試的結果。

1 無人機技術應用于供水公司安全巡檢實例

1.1 取水口水源保護地巡視

重慶中法供水有限公司取水口水源保護地均位于嘉陵江江面，按照水源地的巡檢要求，必須實現上游2000m、下游200m的巡視。以往一般靠巡視人員徒步在江邊來回行走，以查看取水口附近有無漂浮物及檢查排污狀況，看水源地周邊有無垂釣、燒烤、游泳等違規(guī)行為，但都難以直觀地了解整個水面的具體情況。同時，江岸泥濘濕滑、地形復雜，巡視人員在江邊行走安全風險較高；每次巡視大約需要6～8h，作業(yè)時間較長，一旦發(fā)生突發(fā)狀況，救援人員難以第一時間到達現場。

采用無人機對水源保護地進行巡視后，巡視人員只需操縱無人機飛行，再通過對無人機拍攝的圖像進行有效準確的分析，從而快速做出響應。整個巡視工作耗時僅20min，不僅可以提高巡檢效率，而且可以避免巡視人員在江邊行走的各類安全風險。在使用無人機進行巡視后，水源保護地的巡視頻率由每月1次提升至每月2次，為供水公司取水源頭的安全構筑了一道堅實的屏障。無人機拍攝的水源保護地巡視圖如圖1所示。

圖1 無人機拍攝的水源保護地巡視圖

1.2 構筑物檢查及竣工驗收

每年秋冬正值重慶梅雨季節(jié)，為此供水公司針對季節(jié)特征，制定了各建筑物屋頂的巡查制度，尤其是檢查排水口有無堵塞、屋頂是否存在異物。在使用無人機之前，這些工作全部需要依靠人工攀登爬梯上屋頂進行檢查，現在則只需通過操控無人機飛上樓頂，通過實時畫面，分析屋頂情況，再判斷是否需要安排人員前往定點清掏處理。通過無人機拍攝的高清視頻畫面可以了解屋頂積水情況以及完成施工質量的驗收。對所拍攝的高清影像資料進行存檔，可方便隨時查看比對。利用無人機不僅減少了工作量，針對性更強，還降低了人員頻繁攀登高處作業(yè)而可能產生的安全風險。無人機拍攝的建筑物房頂排水管下水孔堵塞情況如圖2所示。

圖2 無人機拍攝的建筑物房頂排水管下水孔堵塞情況

1.3 管網巡視及搶險巡查

供水公司管網鋪設完后，工作人員的地面巡查存在一定的局限性，而通過無人機的輔助可以解決這一問題。利用無人機可針對一些特殊位置的管線及閥門進行高空巡視，在管道搶險中，能第一時間發(fā)現潛在風險，提供數據供專業(yè)人士決策，最大程度上降低風險。此外，利用無人機高空巡視拍攝與地面人員巡查相結合的方式，有利于更加全面地發(fā)現問題。

1.4 地形勘察

利用無人機也可針對新增管網布局設計和水廠擴建等工作進行前期地形勘察，可以從高空角度直觀地觀測地形地貌特征，從而提高設計準確性。

1.5 高壓架空輸電線路巡視

供水公司梁沱水廠共有110kV線路2條、10kV線路5條，專線長度約23km，桿塔約45座。線路巡檢頻率為每月1次，每次巡視由3名檢修人員具體實施，約4個工作日完成一個周期的巡檢工作。輸配電線路多在野外環(huán)境中，氣象條件及現場環(huán)境復雜多變，導線、避雷線、絕緣子、金具在長時間運行后，在各種力的疊加作用下可能發(fā)生斷股、銹蝕、過熱等問題。依靠人工巡視的方式檢查，工作量大，并且作業(yè)環(huán)境存在未知的安全風險。此外，結構復雜的鐵塔勘察需消耗大量人力，使技術性專業(yè)工作無法深入展開。

針對人工巡檢線路強度大且伴隨各類安全風險的短板，供水公司制訂了無人機輸配電架空線路巡檢方案，通過無人機對線路及附屬設施各部位、多角度進行拍攝，識別導線上的雷擊痕跡、斷股、異物，線夾松脫發(fā)熱，絕緣子閃絡、污穢等問題。無人機高空巡視拍攝與地面人員巡查相結合的方式能夠幫助相關人員更加全面及時地發(fā)現隱患。

無人機輸配電架空線路巡檢內容如表1所示。線路金具外觀檢查和熱成像分析如圖3所示。

表1 無人機輸配電架空線路巡檢內容

圖3 熱成像分析

2 經濟效益與風險控制

2.1 經濟效益

無人機在供水公司中的使用范圍廣，某些工作頻率不固定，在經濟價值評估中，以梁沱水廠高壓輸配電線路巡視和飲用水水源保護地巡視工作為例計算經濟收益。

（1）項目主要支出。①高壓輸配電線路巡視作業(yè)。無人機1臺為6500元，按1臺使用5年估計；人工按130元/d計，故每周期人工支出為1×1.5×130=195元。預計每年總支出為6500÷5+12×195=3640元。②飲用水水源保護地巡視作業(yè)。人工按130元/d計，1個周期巡視2次，1次1個工時，故每周期人工支出為2×（1÷8）×130=32.5元。預計每年總支出為6500÷5+12×32.5=1690元。

（2）項目主要預期收益。①高壓輸配電線路巡視作業(yè)。以往3人巡檢，每周期4個工作日，人工按130元/d計，年花費為3×4×130×12=18720元。預期收益為18720-3640=15080元/年，項目5年收益75400元。②飲用水水源保護地巡視作業(yè)。以往2人巡檢，每周期1個工作日，年花費2×1×130×12=3120元。預期收益為3120-1690=1430元/年，項目5年收益7150元。對這2項工作未來5年完成情況進行預估可知，經濟效益為82550元；而高壓輸配電線路巡視收益為75400元，飲用水水源保護地巡視收益為7150元，實際收益將遠大于預估收益。

2.2 風險控制

風險評估分析如表2所示。無人機的運用可以降低各類原始風險，如攀登鐵塔墜落、野外動物襲擊、水源地巡視時淹溺、道路崎嶇滑跌風險等，評估后項目為可接受風險（風險值=2），減少了事故的發(fā)生。

表2 風險評估分析

3 結束語

創(chuàng)新性地應用無人機輔助人工開展各項危險性較大、專業(yè)性較強的安全技術巡查，可以從源頭上降低安全風險，徹底解決某些工作“最后一公里”難以到達的尷尬問題，還可以留存影像資料，提高工作效率，實現以科技重塑生產力。將無人機技術應用于日常安全巡檢的項目實例開展以來收效甚好，相關單位已就該項目和供水公司相互學習交流多次，攜手創(chuàng)新思維和前沿科技，助推企業(yè)高質量發(fā)展。