無人機航拍技術在防雷檢測中的應用

曹曉蒙

雷電災害作為自然災害之一，不僅影響人類生活亦會對人類造成一定傷亡。根據氣象資料統計分析雷電災害為興安盟地區(qū)主要氣象災害之一，近年來呈現多發(fā)、頻發(fā)現象，為減少雷電現象造成的嚴重經濟損失，減小雷電災害風險，雷電防護措施必須達到相關標準要求。防雷檢測部門也應將探索加快防雷技術研究和檢測做為氣象防災減災前提。然而隨著城市現代化發(fā)展加速，現代化程度不斷提高，防雷檢測技術手段面臨嚴峻挑戰(zhàn)，建筑風格多樣化導致現有檢測技術不能很好解決現有問題，如封閉式建筑頂端防雷裝置、風電機組防雷裝置檢測等。利用無人機航拍技術不但可以彌補人工防雷檢測的缺陷，降低檢測工作的不安全性及成本，而且還可以大大提升防雷檢測工作的質量和效率，確保防雷裝置安全可靠。在未來一段時間內無人機航拍技術在防雷檢測應用中將進一步優(yōu)化，推動其在防雷檢測工作中廣泛普及和應用，為社會公眾提供更加有效的防雷檢測服務保障。

興安盟地區(qū)目前防雷裝置的檢測方式主要為人工檢測，由防雷檢測人員對避雷網、引下線等防雷裝置進行人工判斷及測量。但對于較高或封閉式建筑物及風電機組等大型設備，檢測人員無法進行判斷，導致相關數據及檢測結果存在偏差，最終影響檢測結果的準確性及合理性。利用無人機拍攝完全可以分辨接閃器（如避雷針、避雷帶）或引下線的使用狀況，發(fā)現損壞？銹蝕的位置？對于頂部坡度較大，檢測人員攀爬存在安全隱患的建筑物，利用無人機進行接閃器的檢查可以在保證人員安全的前提下，提高工作效率？無人機對高建筑物防雷設施拍攝清晰，成像清楚，可以準確判斷防雷設施的使用狀況。隨著無人機技術的迅速發(fā)展，該技術已成為國內外研究開發(fā)的熱點，并在眾多領域廣泛應用。目前興安盟在無人機防雷檢測技術主要方式為載機平臺，飛行控制系統，云臺攝像系統，圖像傳輸系統，脫扣裝置五部分組成。

一、載機平臺

載機平臺屬于無人航拍系統中特別重要一部分。結合環(huán)境差異，當前航拍無人機系統載機平臺一般可挑選抗風性較好的八旋翼無人機無人機主要材料是碳纖維，其質輕、強度較高，能夠確保在空中拍攝的平穩(wěn)性。

二、飛行控制系統

飛行控制系統主要涵蓋飛行控制器、GPS定位系統及姿態(tài)傳感器，能夠做到對無人機姿態(tài)、高度及航向等參數的自動控制。借助GPS定位系統，可讓無人機依據提前所設置的航線自主飛行，操作簡便，具備較高精度。

三、云臺攝像系統

一般可以利用精度較高的數字增穩(wěn)云臺給攝像、攝影設備給予較穩(wěn)定的拍攝平臺，確保在相對安全距離下拍攝較清楚圖像。

四、圖像傳輸系統

圖像傳輸系統在無人機器航拍系統中起到特別關鍵的作用，能夠對攝像設備所拍攝的畫面實時回傳，為地面實時操作給予重要參考依據，取得“所見即所得”效果。

五、脫扣裝置

脫扣裝置主要作用是實現無人機與檢測工具的連接。脫扣裝置應采用磁吸式，可以實現人工遠程操作，即實現通電狀態(tài)下為閉合狀態(tài)，人工切斷電源后為打開狀態(tài)。當無人機飛至目標物后可以實現檢測工具脫落，與目標物實現磁力連接。

五部分的組合應用實現了無人機在興安盟防雷領域的快速應用。無人機與人工檢測對比分析。

無人機除可以對單個的高（構）筑物進行防雷資料的檢測收集，可以在特定空間下進行大功率的檢測工作，且工作效率遠高于人工。假定一個1千米×1千米的新建小區(qū)檢測項目，每座住宅樓占地800米×150米，小區(qū)內共建設住宅樓300座，呈現50排分布，并且全部為30層板樓，高度為125米。無人機采用視角范圍84度的短焦廣角進行，飛行高度150米。飛行速度為30千米/小時。無人機完成整個小區(qū)的防雷檢測時間為12小時左右，后期無人機檢查維修10小時，共計22小時左右;如果采用人工檢測方法，假定有4個檢測人員，2個人為記錄人員，2個人上下樓頂工作，并進行防雷裝置檢查時用每層速度為5千米/小時，則完成整個小區(qū)防雷檢測時間約為120小時左右。利用無人機檢測防雷裝置可以將效率提高近5倍。同時無人機采用自動傳輸數據與記錄功能。

興安盟無人機技術在防雷檢測中的應用主要開發(fā)功能包括兩方面：一是實現無人機航拍功能判斷防雷裝置（接閃器、避雷帶、引下線）的使用情況，例如有無銹蝕、脫落等情況。對于頂部坡度較大，檢測人員攀爬存在安全隱患的建筑物，降低檢測人員的安全隱患，提高工作效率。二是實現無人機進行建筑物防雷檢測功能。將磁吸式脫扣裝置與防雷檢測工具結合，利用無人機攜帶相關設備對建筑高度較高、封閉性較好的建筑物防雷裝置進行防雷數據的檢測，實現人機結合作業(yè)的檢測方式，降低成本，提高數據真實性與準確性，進一步提升服務質量。

（作者單位：137400內蒙古興安盟氣象局）