無人機技術(shù)在廣播發(fā)射臺站的應(yīng)用

王穎

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心610臺 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010010

無人機是一種使用可見光及紅外熱成像儀等技術(shù)手段的飛行設(shè)備，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于線路設(shè)施的巡檢工作中，我們作為廣播電視行業(yè)的技術(shù)人員，開始對這項新的科技手段進行廣泛探索，并提出了采用無人機對廣播電視臺站鐵塔進行巡視檢查的全新巡檢技術(shù)。運用無人機進行缺陷識別，可以查找出人工難以發(fā)現(xiàn)的缺陷，并且極大的降低了勞動強度，提升了巡檢效率。

1 項目背景

伴隨著廣播電視節(jié)目內(nèi)容的逐年增加，全區(qū)廣播、電視發(fā)射臺站的發(fā)射鐵塔數(shù)量逐年增多，天饋線系統(tǒng)維護檢修人員老齡化嚴重、鐵塔維護檢修隊伍力量薄弱、一部分發(fā)射鐵塔已屆服役期，隨著這些問題的出現(xiàn)，鐵塔的例行檢修成為近幾年全區(qū)各發(fā)射臺站技術(shù)維護方面的短板，給廣播電視安全播出帶來了重大隱患。

無人機巡檢技術(shù)在廣播電視臺站的應(yīng)用，結(jié)束了長期以來純粹靠人工進行鐵塔巡檢的時代，無人機可以檢查出某些人工巡檢無法發(fā)現(xiàn)的故障，該技術(shù)添補了國內(nèi)行業(yè)空白，開創(chuàng)了廣播電視臺站智能化建設(shè)的先河。

無人機因為它獨特的靈活性和機動性，已成為廣播電視系統(tǒng)對短波寬頻帶幕式發(fā)射天線及其鐵塔、中波拉線塔、中波錐型鐵塔、微波自立鐵塔及臺站附屬的戶外電力變電站設(shè)備、電力或信號傳輸線路巡檢的最佳輔助工具之一。

2 技術(shù)方案

無人機在執(zhí)行鐵塔巡檢任務(wù)時，其主要功能是信息采集工作，到采樣點去采集“需要的信息”（如故障點），無人機可以圍繞目標(biāo)采樣點進行全方位拍攝，快速、準確地傳達給地面工作人員，供采集者對數(shù)據(jù)進行分析、判斷，并制定解決方案，在減少工作人員勞動強度的基礎(chǔ)上，極大地提高鐵塔巡檢的工作效率和安全性。

2.1 成立實驗小組

無人機巡檢作業(yè)對操控手的技術(shù)要求較高，因此實驗項目開展初期，我們首先研究無人機航拍飛行特性、圖像傳輸功能、操作技術(shù)要點等，確定了無人機技術(shù)在發(fā)射臺站巡塔檢修過程中的可行性應(yīng)用；成立了無人機專業(yè)班組作為巡檢作業(yè)主體，同時在各班組中培養(yǎng)無人機作業(yè)人員，執(zhí)行巡檢作業(yè)。無人機巡檢班組由2～3人構(gòu)成，包括負責(zé)人、操控手、程控手。

2.2 建立規(guī)范制度

無人機巡檢作業(yè)首先應(yīng)制度規(guī)范，編制了《無人機巡視室外設(shè)備操作規(guī)程》、《中波拉線塔巡查流程》、《中波錐型塔巡查流程》、《微波自立塔巡查流程》、《高壓配電場地巡查流程》、《臺站建設(shè)及安全播出評估》等制度，在巡查作業(yè)時按照相關(guān)巡查流程進行規(guī)范作業(yè)。

2.3 進行數(shù)據(jù)采集

2.3.1 航線規(guī)劃

無人機巡檢作業(yè)應(yīng)嚴格按國家相關(guān)政策法規(guī)、當(dāng)?shù)孛窈杰姽艿纫笠?guī)范化使用空域；應(yīng)根據(jù)巡檢作業(yè)要求以及所采用的無人機巡檢系統(tǒng)性能對航線進行規(guī)劃。航線規(guī)劃應(yīng)避開空中管制區(qū)、重要建筑物和設(shè)施，盡量避開人員活動密集區(qū)域、無線電干擾區(qū)、通信阻隔區(qū)、大風(fēng)或切變風(fēng)多發(fā)區(qū)和森林防火區(qū)等地區(qū)。對首次進行無人機巡檢作業(yè)的區(qū)域，航線規(guī)劃時應(yīng)留有充足裕量，與以上區(qū)域保持足夠的安全距離。

2.3.2 航前檢查

應(yīng)確認當(dāng)?shù)貧庀髼l件是否滿足所用無人機巡檢系統(tǒng)起飛、飛行和降落的技術(shù)指標(biāo)要求；掌握航線所經(jīng)地區(qū)氣象條件，判斷是否對無人機巡檢系統(tǒng)的安全飛行構(gòu)成威脅。若不滿足要求或存在較大安全風(fēng)險，負責(zé)人可根據(jù)情況間斷工作、臨時中斷工作或終結(jié)本次工作。

每次起飛前，應(yīng)對無人機的動力系統(tǒng)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、通信鏈路、任務(wù)系統(tǒng)等進行檢查。當(dāng)發(fā)現(xiàn)任一系統(tǒng)出現(xiàn)不適航狀態(tài)，應(yīng)認真排查原因、修復(fù)，在確保安全可靠后方可飛行。每次起飛前無人機需進行自檢，若自檢結(jié)果中有告警或故障信息，應(yīng)認真排查原因、修復(fù)，在確保安全可靠后方可飛行。

2.3.3 巡航監(jiān)控

各型無人機巡檢系統(tǒng)的飛行高度、速度等應(yīng)滿足該機型技術(shù)指標(biāo)要求，且滿足巡檢質(zhì)量要求。無人機巡檢系統(tǒng)起飛后，宜在起飛點附近進行懸停或盤旋飛行，作業(yè)人員確認系統(tǒng)工作正常后方可繼續(xù)執(zhí)行巡檢任務(wù)。否則，應(yīng)及時降落，排查原因、修復(fù)，在確保安全可靠后方可飛行。

操控手應(yīng)始終注意觀察無人機巡檢系統(tǒng)飛行姿態(tài)，發(fā)動機或電機運轉(zhuǎn)聲音等信息，判斷系統(tǒng)工作是否正常。如有異常，應(yīng)及時判斷原因，采取應(yīng)對措施。程控手應(yīng)始終注意觀察無人機巡檢系統(tǒng)飛行姿態(tài)，發(fā)動機或電機運轉(zhuǎn)聲音等信息，判斷系統(tǒng)工作是否正常。如有異常，應(yīng)及時判斷原因，采取應(yīng)對措施。

2.3.4 航后檢查

當(dāng)天巡檢作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)清理現(xiàn)場，核對設(shè)備的工器具清單，確認現(xiàn)場無遺漏。及時對所用無人機進行檢查和維護，對外觀及關(guān)鍵零部件進行檢查；取出電池，按要求保管。

2.4 數(shù)據(jù)分析處理

通過對采集的數(shù)據(jù)進行分析處理，將巡查結(jié)果匯總記錄于無人機巡檢作業(yè)登記表中，并將拍攝所得圖片粘貼于登記表后，對發(fā)現(xiàn)的故障點進行處理。經(jīng)過多次無人機巡視檢查后，我們對每張圖片進行認真處理和仔細檢查，發(fā)現(xiàn)多處鐵塔故障。見圖1和圖2。

圖1 微波自立塔故障高清圖

圖2 中波拉線塔故障高清圖

2.5 試驗結(jié)論

通過上面的一系列試驗，可以看出無人機拍攝的圖片清晰度非常高，可看到鐵塔總況以及各處細節(jié)狀況，各節(jié)點、大小螺絲、接口等處的情況清晰可見，故障點可識別度非常高，有效地完成了無人機巡檢工作。

3 項目創(chuàng)新點

無人機巡檢作業(yè)的技術(shù)重點在于無人機可以隨時起飛，隨時巡檢，可以近距離圍繞目標(biāo)進行360度零死角全方位拍攝，可以發(fā)現(xiàn)人工巡檢無法發(fā)現(xiàn)的故障，例如鐵塔頂部、拉線、拉線絕緣子等部位，供他們作分析、判斷、制定解決方案，減少工作人員勞動強度，提高鐵塔巡檢工作效率和安全性。

傳統(tǒng)的天線巡檢工作，工作人員通常是帶著檢測設(shè)備、望遠鏡及梯子等，步行至天線場地，逐步檢查天線振子、拉線松緊度、螺絲，天線及地錨的濁銹情況，饋線及接頭有無異常，懸掛絕緣瓷件接觸是否牢靠。巡檢時間長，勞動強度大，巡檢只能完成巡檢任務(wù)的40-50%，存在大量死角，工作效率低。而無人機進行巡檢監(jiān)控中，將信息同步傳輸至地面設(shè)備，操作人員實時觀察。無人機巡檢周期短，勞動強度低，巡檢難度低，可做到全方位、多角度、無死角巡檢，可以完成90-99%巡檢任務(wù)，工作效率高。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟效益

傳統(tǒng)的登塔巡檢工作，具有登高作業(yè)證的專業(yè)人員巡檢費用是按照鐵塔高度計算的，市場價為人民幣100元/米。按照我臺鐵塔數(shù)量計算，76米高的鐵塔有4個，102米高的鐵塔有1個，50米高的鐵塔有1個，總高度為456米，巡檢一次費用為45600元，每年春秋各登塔巡查一次，所以每年總費用為91200元。

無人機巡檢需要投入的經(jīng)費主要用于購買無人機，我們使用的無人機型號為大疆“悟”2，無人機、攝像頭、遙控器、顯示器、電池等全套裝備大約為人民幣50000元，無人機操控人員為臺站檢修人員，無需另外支出費用，一次性投入即可每年節(jié)省登高爬塔費用91200元；若無人機巡查中發(fā)現(xiàn)故障，按照故障情況增加費用，雇傭?qū)I(yè)人員爬塔處理，該費用遠少于每年的爬塔巡查費用。

內(nèi)蒙古自治區(qū)全區(qū)共有68個廣播電視臺站，以無人機壽命6年進行估算，全區(qū)68個廣播電視發(fā)射臺站6年的鐵塔人工維護費用約為人民幣1600萬元，購買無人機費用約為人民幣300萬元，6年內(nèi)節(jié)約人民幣約1300萬元。可以看出，通過無人機等設(shè)備的一次性投入，可以減少大量資金。

4.2 社會效益

由于廣播電視臺站是播出單位，如果停播將會影響廣大人民群眾對廣播電視節(jié)目的收聽收看，無法將黨和國家的聲音傳播出去，需要科學(xué)化的維護檢修方式。傳統(tǒng)的登塔巡檢工作，每年只能在春季和秋季進行巡檢，其他時間無法得知天線和鐵塔的運行情況。而采用無人機進行巡檢，可以隨時進行，實時獲得天線和鐵塔的運行狀況，如有故障可以及時發(fā)現(xiàn)，避免產(chǎn)生重大事故，可以有力的保障安全播出工作。社會效益遠大于經(jīng)濟效益。

結(jié)束語

廣播電視臺站采用無人機巡檢方式作業(yè)，在彌補人工巡檢不足的同時，大幅提高了天線鐵塔運行維護的工作效率和安全效率。伴隨無人機機載設(shè)備面向進一步精確、高效、多元的革新，以及巡檢作業(yè)單兵化的方向發(fā)展，實現(xiàn)遠期三維建模、巡檢影像資料的自助分析，給廣播電視臺站天線運行維護帶來本質(zhì)變化。