張浩志

摘要：人工智能的不斷發(fā)展，使得無人機(jī)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸廣泛，使用無人機(jī)進(jìn)行風(fēng)機(jī)巡檢可以有效的提高工作效率，降低運(yùn)維成本，提高安全作業(yè)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電技術(shù);無人機(jī)技術(shù)

引言

回顧“十三五”，新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展成為了整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的亮點(diǎn)，堪稱跑步向前，而風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量的規(guī)模在電力行業(yè)總發(fā)電裝機(jī)容量所占比重均獲得了大幅上升。展望“十四五”期間，新能源產(chǎn)業(yè)會(huì)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段。截止2020年末，并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)28153萬千瓦，顯然風(fēng)力發(fā)電將會(huì)進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)代。

近幾年，隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的不斷創(chuàng)新，風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量的規(guī)模越來越大，大容量風(fēng)電機(jī)組的葉片長度現(xiàn)在最大可以達(dá)到70m，對(duì)于一個(gè)風(fēng)電機(jī)組而言，使用周期在20—30年左右，風(fēng)機(jī)葉片長時(shí)間的工作難免會(huì)出現(xiàn)故障，而傳統(tǒng)的葉片維修維護(hù)的方法是使用繩索垂降人工檢測和望遠(yuǎn)鏡觀察，人工檢測的方法存在巡檢人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、高空作業(yè)成本高、檢測時(shí)間長、停電發(fā)電量損失大和檢測效率低等缺點(diǎn)。因此，將無人機(jī)技術(shù)運(yùn)用于風(fēng)機(jī)巡檢可以促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展。

1.風(fēng)電運(yùn)維現(xiàn)狀

1.1葉片巡檢

眾所周知，風(fēng)機(jī)葉片在長時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于強(qiáng)風(fēng)負(fù)荷、潮濕空氣腐蝕、大氣氧化等自然環(huán)境的影響，難免會(huì)造成葉片表面不同程度的受損。如果不及時(shí)進(jìn)行維修可能會(huì)導(dǎo)致葉片斷裂，會(huì)造成風(fēng)電設(shè)備損壞，并且嚴(yán)重影響機(jī)組檢修人員的安全。葉片檢修包括外觀檢查、葉片清潔度、有無葉片裂痕、葉片表面有無覆冰結(jié)霜等.

1.2人工巡檢的不足

（1）工作效率低

風(fēng)電場通常位于人口稀少、偏遠(yuǎn)和惡劣的地方，隨著風(fēng)電規(guī)模的不斷增加，檢修人員不方便進(jìn)行頻繁全面的檢查和維護(hù)，導(dǎo)致無法保證效率和質(zhì)量。另一方面，雨雪等惡劣天氣，人員無法進(jìn)行登高檢修工作。

（2）操作人員的安全

電力系統(tǒng)安全對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了不可代替的作用，傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)巡檢是通過人工高空作業(yè)的形式來完成檢修工作，高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)高，容易造成人員墜落、人員扭傷等事故。

（3）后期維護(hù)成本高

由于風(fēng)電行業(yè)前期跳躍式發(fā)展、參與方良莠不齊等原因，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)維中容易存在故障頻發(fā)等問題，運(yùn)維成本無形增加。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組長時(shí)間工作在野外、雷雨和暴曬的環(huán)境中，容易發(fā)生機(jī)械和電氣故障。傳統(tǒng)的人工巡檢方式存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測質(zhì)量分散、手段單一等不足，人工檢測的數(shù)據(jù)也無法準(zhǔn)確、及時(shí)的接入集控中心系統(tǒng)，這樣會(huì)進(jìn)一步制約風(fēng)場的精細(xì)化運(yùn)營。

2.無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

2.1無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

無人機(jī)最初的設(shè)計(jì)和制作主要運(yùn)用于軍事活動(dòng)，民用無人機(jī)是從上世紀(jì)八十年代開始起步的，由于民用無人機(jī)更注重實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，技術(shù)要求更低，近十年中國的民用無人得到了全面的發(fā)展。

隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、自動(dòng)控制理論和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，無人機(jī)在各行各業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，如各種演藝活動(dòng)和體育賽事的航拍、農(nóng)業(yè)灌溉、物資配送和地理測繪等領(lǐng)域。其中風(fēng)機(jī)檢修也是一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域，無人機(jī)小巧靈活、攜帶方便、操作簡單，可以大范圍進(jìn)行巡查風(fēng)電場的實(shí)時(shí)情況。

無人機(jī)可以攜帶深度相機(jī)、單反定焦相機(jī)、紅外紫外相機(jī)等，工作人員可以通過使用遙控器來遠(yuǎn)距離控制無人機(jī)，飛向目標(biāo)進(jìn)行拍攝照片和視頻，停飛后取出機(jī)載存儲(chǔ)卡中的照片或視頻，也可以站在地面進(jìn)行觀察評(píng)估。如圖1所示，無人機(jī)可以手動(dòng)控制，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片進(jìn)行例行檢查，這樣即使在偏遠(yuǎn)山區(qū)或臨近海上區(qū)域，也可以進(jìn)行安全作業(yè)。

2.2無人機(jī)巡檢的優(yōu)點(diǎn)

（1）由于風(fēng)電規(guī)模的不斷增加以及風(fēng)電場所處環(huán)境的復(fù)雜性，使用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行風(fēng)機(jī)巡檢可以有效的解決人工檢測成本較高的問題，對(duì)于規(guī)模龐大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，需要頻繁地調(diào)動(dòng)人進(jìn)行長時(shí)間的維護(hù)維修，在低處偏僻、環(huán)境惡劣的地方運(yùn)送設(shè)備很不方便，例如海上風(fēng)電機(jī)組，使用人工巡檢方式對(duì)海上進(jìn)行巡檢，會(huì)需要更多的人力和物力成本。

（2）傳統(tǒng)的人工檢測效率和質(zhì)量得不到保證。因?yàn)楝F(xiàn)在的風(fēng)電機(jī)組建設(shè)比較龐大，需要檢測的數(shù)量較多，重復(fù)工作量較大，耗時(shí)耗力。檢修過程中需要停轉(zhuǎn)，如果檢修耗費(fèi)時(shí)間過長或者檢修不當(dāng)，損失會(huì)比以前的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)大很多，增加棄風(fēng)率的同時(shí)，影響整個(gè)風(fēng)場的后續(xù)正常經(jīng)營。

（3）無人機(jī)巡檢不存在安全隱患。利用無人機(jī)代替檢修人員進(jìn)行高空作業(yè)可以直接有效的保證人員安全，高效的完成檢修工作。雷雨天氣等惡劣環(huán)境，人員無法巡檢時(shí)，無人機(jī)可以發(fā)揮其替代作用，大大提高巡檢的速度和效率。

2.3 無人機(jī)風(fēng)機(jī)巡檢方案

隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷成熟和進(jìn)步，基于無人機(jī)的新型巡檢作業(yè)模式正在風(fēng)電行業(yè)逐漸興起，依靠無人機(jī)高空飛行、遠(yuǎn)距離、快速作業(yè)的能力，檢修人員大大提高工作效率和質(zhì)量。

（1）巡檢自動(dòng)化

風(fēng)機(jī)巡檢中，檢修人員通過操作無人機(jī)飛至目標(biāo)處進(jìn)行觀察，通過無人機(jī)機(jī)載攝像機(jī)對(duì)目標(biāo)處進(jìn)行拍照或攝像。由于在風(fēng)電場這種復(fù)雜的環(huán)境中，容易因?yàn)槿藶槭д`而導(dǎo)致墜機(jī)等安全事故，操作人員應(yīng)該注意防范。

（2）數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)化

檢修人員通過無人機(jī)拍到的實(shí)時(shí)圖片或視頻，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行故障判斷以及對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行記錄。

（3）信息管理平臺(tái)化

無人機(jī)得到的檢修數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)斤L(fēng)電場的集控中心，從集控中心可以看到無人機(jī)的實(shí)時(shí)軌跡和巡檢畫面，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保留。

3.總結(jié)

本文主要分析無人機(jī)技術(shù)運(yùn)用于風(fēng)機(jī)巡檢中的可能性，將無人機(jī)運(yùn)用于風(fēng)機(jī)巡檢中可以有效的提高運(yùn)檢人員的工作效率，提高風(fēng)電場的運(yùn)維水平，降低運(yùn)維成本。無人機(jī)技術(shù)的運(yùn)用可以很好完成風(fēng)機(jī)巡檢的任務(wù)，未來一定可以得到更多電力企業(yè)的認(rèn)可和大規(guī)模使用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，無人機(jī)技術(shù)會(huì)越來越成熟，利用無人機(jī)巡檢風(fēng)機(jī)，不僅降低了人工在巡檢過程中出現(xiàn)的故障率，也有效的降低了電力企業(yè)的成本預(yù)算，還提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1]徐超林. 飛行機(jī)器人在風(fēng)機(jī)葉片巡檢中的應(yīng)用[J]. 大科技， 2019（19）.

[2]潘佳捷. 風(fēng)機(jī)葉片的無人機(jī)自主巡檢系統(tǒng)[D].電子科技大學(xué)，2020.

[3]劉奇.無人機(jī)在風(fēng)電巡檢的應(yīng)用[J].電子元器件與信息技術(shù)，2020，4（11）：76-77.