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在过去,传统行业巡检仿佛深陷泥沼,面临着诸多棘手难题。就拿电力巡检来说,我国电力网络分布广泛,从繁华都市到偏远山区,输电线路绵延万里。以往依靠人工巡检,工作人员需徒步沿着漫长的线路前行,仔细查看每一段电线、每一座杆塔。在地形复杂的山区,这一过程尤为艰难,工作人员不仅要背负沉重的检测设备,还要克服山路崎岖、交通不便等困难,一天下来,能完成的巡检里程十分有限。据相关数据统计,一名电力巡检工人一天在平坦地区大约能巡检 5 - 8 公里线路,而在山区则只能巡检 2 - 3 公里 。如此低的效率,面对庞大的电力网络,巡检周期被拉得很长,难以做到及时有效地发现隐患。
再看林业巡检,我国森林资源丰富,森林面积广阔。传统的林业巡检主要是依靠人工徒步巡逻或车辆巡逻。人工徒步巡逻时,工作人员不仅要耗费大量体力,而且受视野和行动范围限制,很难全方面覆盖大片森林区域。像在一些原始森林,地形复杂,常有野兽出没,这对巡检人员的人身安全构成严重威胁。车辆巡逻虽然速度相对较快,但在森林中道路条件差,很多地方车辆无法到达,导致大量林区没办法得到有效巡检。这使得森林火灾隐患、病虫害蔓延等问题难以及时被察觉,一旦爆发,往往会造成巨大损失。
石油化学工业行业的巡检同样问题重重。石油化学工业企业的生产环境复杂,存在高温、高压、易燃易爆等危险因素 。传统的人工巡检需要巡检人员近距离接触设备,在这样危险的环境中作业,稍有不慎就可能引发安全事故。而且,石油化工企业设备众多,分布范围广,人工巡检不仅效率低下,还有可能会出现漏检、错检等情况,难以保障生产安全。
当传统巡检方式在困境中挣扎时,无人机巡检技术犹如一道曙光,照亮了行业发展的新道路。无人机巡检,简单来说,是利用无人驾驶飞机搭载各种先进设备,对目标区域或设施进行巡视和检测 。它的工作原理是基于先进的无人机飞行技术与多种传感器技术的融合,宛如为行业装上了一双 “科技之眼”,具备诸多传统巡检不能够比拟的优势。
无人机堪称一个灵活的空中平台,其机身虽小,却蕴含着巨大能量。它能够凭借精准的导航与控制管理系统,轻松穿越复杂的空间环境,无论是崇山峻岭间蜿蜒的电力线路,还是广袤森林中隐秘的角落,亦或是石油化学工业企业内错综复杂的管道设备,都能到达。这一特性,彻底打破了传统巡检在空间上的限制,让全面、高效巡检成为可能。
在无人机的 “装备库” 中,高清摄像头是不可或缺的 “视觉担当”。它能够以超高分辨率拍摄目标物体的图像,捕捉到极其细微的细节。在电力巡检时,高清摄像头可以清晰呈现输电线路上导线的磨损、绝缘子的破损等情况,其拍摄的图像甚至能分辨出毫米级别的裂缝,为工作人员提供直观、准确的线路状况信息 。在林业巡检中,它能拍摄森林植被的清晰影像,帮助工作人员监测树木的生长状况、发现森林中的非法砍伐行为等。
红外热成像仪则像是一位 “温度侦探”,赋予无人机感知温度的特殊能力。在电力设施巡检中,当设备发生故障时,往往会伴随温度异常升高的现象。红外热成像仪能够通过检验测试物体发出的红外辐射,将其转化为温度图像,精准定位温度异常区域,及时有效地发现设备潜在的过热、过载等隐患 。在石油化学工业行业,它可以检测管道、储罐等设备的温度分布,快速察觉泄漏点,因为泄漏处的温度与周围环境存在差异,在红外热成像仪的 “眼中” 一目了然。
各类传感器更是为无人机巡检提供了全方位的数据支持。比如,气体传感器能检测石油化学工业企业或其他工业场所中的有害化学气体浓度,一旦浓度超标,立即发出警报 ;振动传感器能监测大型机械设备的振动情况,通过一系列分析振动数据判断设备是否运行正常。这些传感器如同无人机的 “触角”,实时感知周围环境的各种参数,为精准巡检提供了丰富的数据依据。
无人机巡检技术在众多行业的实战应用中,展现出了强大的变革力量,为各行业的发展带来了新的契机与活力。
在电力行业,无人机巡检已然成为保障电网稳定运行的得力助手。国网邵阳供电公司在对 110 千伏洋东线巡检时,这一线 年投运,服役时间久,设备老化问题严重 。以往人工巡检,受限于效率和视野,难以全面发现线路隐患。如今,借助无人机搭载高清摄像头和红外热成像仪进行精细化巡视,成功发现了绝缘子老化、连接金具部分腐蚀和开口销退位等情况。这些隐患若未及时察觉,可能会引起线路故障,引发大面积停电事故。基于无人机的检测结果,该公司迅速组织人员对线路进行集中检修,全线开展补装开口销、更换线夹、连接金具和老旧绝缘子等工作,有效保障了电网的安全稳定运行 。
在青岛,供电公司的输电智能巡检技术专责王永昆,利用无人机对 220 千伏输电线路开展红外测温精细化巡检。无人机起飞后,短短不到 20 分钟,便通过显示屏画面精准发现一处线路接头过热的隐患。他立即将隐患影像报备公司,为后续快速处置提供了有力支撑。以往人工巡检,不仅效率低下,还难以发现这类细微的隐患。而无人机的应用,让巡检效率大幅度的提高,青岛公司整体巡检效率提升了 8 - 10 倍,山区巡检效率更是提升 15 倍 。这不仅及时消除了潜在的安全风险隐患,也为居民和企业的稳定用电提供了坚实保障。
林业领域中,无人机也发挥着及其重要的作用,成为守护绿色生态家园的 “空中卫士”。在森林防火方面,陕西省铜川市耀州区利用自动化的无人机机场系统,让无人机实现自主飞行、自主巡检 。无人机攀升至百米高空后,开启 “天眼” 巡视模式,运用先进的AI算法,能够精准识别可疑热异常。林场工作人员在后方通过指挥平台,便可实时了解无人机拍摄的巡检画面和预警信息,第一时间进行火情处置。一经发现火情,还能迅速使用大载荷灭火无人机快速抵达火源控制火势,利用 “人机协同” 实现高效灭火 。这大幅度的提升了森林防火的巡查效率和监测效果,大幅前置了火情处置时间,有效保护了森林资源。
无人机在森林病虫害监测方面同样表现出色。山东省泰安市徂徕山林场庙子林区将无人机遥感技术运用到森林病虫害监测中,通过选取合适的搭载高光谱相机的无人机设备,能够准确识别病虫害的类型 。该林区还制订了详细的巡查计划和路线,根据病虫害的活跃期和森林ECO的特点,制订了每周一次全面巡查、每个季度进行一次抽查的计划,并利用地理信息系统(GIS)和遥感图像处理软件对林区进行分区,确定每个区域的巡查路线 。通过定期监测和巡查,及时有效地发现病虫害的潜在威胁和风险,并采取比较有效的预防的方法,避免或减少病虫害对森林资源的危害,降低损失,有力地推动了森林生态环境的健康发展。
石油化工行业中,无人机巡检为生产安全提供了有力保障。中国石油辽河油田兴隆台采油厂现有各类管道 1967 条,总长 1713 公里,其中城区管道 530 条,长 457 公里 。这些管道和站场遍布城市中心区,穿跨主干街路、河流,若发生泄漏,将会带来较高的安全环保风险。过去,人工巡检不仅效率低,还存在诸多盲点和盲区。如今,该厂与金晟达公司合作,探索无人机巡检新方式。利用无人机搭载高清摄像头进行巡检,这些盲点、盲区在无人机高清镜头下一览无余,可以全方位获取管道图像资料,使巡检视野更加开阔,让管道缺陷隐患无处可藏,大大地提高了管道巡检的效率和质量 。
国家管网集团西部管道有限责任公司管辖管道分布面广、线路长,传统巡护方式不仅耗费人力物力,且效率低下,尤其是独乌成品油等管段,存在较高打孔盗油风险 。该公司快速推进无人机机巢在管道巡护作业的应用,率先在独山子输油气分公司液体管道推出智能无人机巡护,并制定精确飞行路径 。装备有高清红外摄像头的无人机,能够在夜间自动检验测试到可疑车辆或人员活动,值班监屏人员在站控室通过智慧巡检系统 AI 智能识别,即可确认报警并自动派发处置任务。无人机机巢及其巡护无人机全程自动执行巡护任务,自动发现报警并回传信息,极大弥补了打孔盗油高风险管段夜间巡护盲区,规避了夜间人工巡护弊端,明显提高了巡检效率,有效提升了生产安全系数。
无人机巡检技术的不断革新,犹如强劲的引擎,为行业发展注入了源源不断的动力,引领行业迈向新的发展高度。
自主飞行技术是无人机巡检的核心技术之一,它让无人机能够摆脱对人工实时操控的依赖,实现智能化作业。通过高精度的全球定位系统(GPS)、惯性导航系统(INS)以及先进的飞行控制算法,无人机能够按照预设的航线自主飞行 。在电力巡检中,工作人员只需在操作终端上设定好巡检路线,无人机就能自动起飞,依次对每基杆塔、每段线路进行精准巡检。在遇到复杂地形或恶劣天气时,无人机还能依据自己搭载的传感器实时感知周围环境,自动调整飞行姿态和高度,确保巡检任务的顺利进行。这种自主飞行能力,不仅大幅度的提升了巡检效率,还降低了因人工操作失误而导致的风险。
智能识别技术赋予了无人机 “智慧的双眼”,使其能够对采集到的图像和数据来进行快速、准确的分析与判断。基于深度学习的图像识别算法,无人机可以自动识别电力线路上的绝缘子破损、导线断股等故障,以及森林中的火灾隐患、病虫害迹象等 。在石油化学工业企业中,它能识别管道的泄漏、腐蚀等问题。例如,通过对大量正常与异常设备图像的学习训练,无人机在巡检时一旦拍摄到目标图像,就能迅速将其与已学习的模式进行比对,判断设备是不是真的存在异常。这种智能识别技术,极大地提高了巡检的精准度,减少了人工判读的主观性和误差,能够及时有效地发现潜在的安全隐患。
数据实时传输与分析技术则搭建起了无人机与地面控制中心之间的信息桥梁,让巡检数据能快速、准确地传递和处理。无人机在巡检过程中,通过无线通信技术,将采集到的图像、视频、传感器数据等实时传输回地面控制中心 。在通信技术方面,目前常用的有 4G、5G 以及卫星通信等。4G、5G 通信具有传输速度快、延迟低的特点,适用于信号覆盖较好的区域;卫星通信则可以在一定程度上完成全世界内的通信,即使在偏远地区也能保证数据的传输。地面控制中心配备专业的数据分析软件,对传输回来的数据来进行实时分析。通过数据挖掘、机器学习等技术,软件可以对设备的运作时的状态做评估,预测设备故障的发生概率,为预防性维护提供科学依据。在电力行业,通过对输电线路温度、负荷等数据的实时分析,能够提前发现设备过热等潜在问题,及时安排检修,避免故障的发生。
这些技术的慢慢的提升与融合,使无人机巡检在效率、精准度和智能化程度上实现了质的飞跃,彻底改变了传统巡检的模式,为行业发展带来了全新的机遇与变革。
展望未来,无人机巡检的发展前途一片光明,有望在更多行业实现深度拓展应用,持续为各行业带来变革与创新。
在农业领域,无人机巡检将发挥更大作用。通过搭载多光谱相机、高分辨率摄像头等设备,无人机能够对农作物的生长状况做全方位监测 。它可以实时获取农作物的叶面积指数、叶绿素含量、病虫害情况等信息,为精准农业提供数据支持。利用这一些数据,农民可以精准地进行灌溉、施肥、施药,实现水资源和肥料的合理利用,减少农业化学品的使用,降低生产所带来的成本,同时提高农作物的产量和质量 。在农作物病虫害爆发初期,无人机就能及时有效地发现并定位病虫害区域,帮助农民迅速采取防治措施,避免病虫害的大规模扩散,保障粮食安全。
在建筑与桥梁领域,无人机巡检也将成为保障基础设施安全的重要手段。对于高层建筑,无人机可以轻松抵达建筑外立面,利用高清摄像头和红外热成像仪检查墙体裂缝、渗漏、保温层损坏等问题 。在桥梁巡检方面,无人机能够对桥梁的主梁、桥墩、拉索等关键部位进行细致检测,及时有效地发现结构伤害损坏、腐蚀等隐患。通过定期巡检和数据分析,还可以对桥梁的健康情况进行评估和预测,为桥梁的维护和加固提供科学依据,确保桥梁的安全运行,延长使用寿命。
随着人工智能、5G 等技术的快速的提升,无人机巡检的性能将得到逐步提升。人工智能技术将使无人机的智能识别和分析能力更上一层楼,可处理更复杂的图像和数据,实现更精准的故障诊断和风险评估 。例如,通过对大量历史数据的学习和分析,无人机可以预测设备故障的发生概率,提前发出预警,帮企业采取预防性维护措施,避免设备故障带来的损失。5G 技术的普及将实现无人机数据的超高速、低延迟传输,使实时远程操控和高清视频直播成为常态 。在应急救援等场景中,救援人能在远离现场的安全地带,通过 5G 网络实时操控无人机,获取现场的高清图像和视频,为救援决策提供准确信息,大幅度的提升救援效率和安全性。
无人机巡检还将与物联网、大数据、云计算等技术深层次地融合,构建起更加智能化、数字化的巡检体系。通过物联网技术,无人机可以与被巡检设备、其他智能终端进行相互连通,实现数据共享和协同工作 。大数据和云计算技术则能够对海量的巡检数据来进行存储、分析和挖掘,提取有价值的信息,为企业的决策提供支持。在电力行业,通过对电网运行数据、气象数据、地理信息等多源数据的分析,公司能够优化电网规划和运行管理,提高电网的可靠性和稳定性 。
未来,无人机巡检将以其独特的优势,在更多行业中发挥关键作用,为各行业的智能化发展注入强大动力,推动整个社会向更高效、安全、智能的方向迈进。