无人机巡检电网,实时监测交通,获取地理信息,农药的低空喷施……近年来,以通航和无人机为主导的低空经济发展快速,“低空经济+”应用场景日益丰富。电力行业作为国民经济的重要支柱,在发展低空经济尤其是无人机技术应用方面展现了巨大的潜力。
电力低空经济有哪些应用场景?
无人机助力三维勘测设计。采用无人机搭载测绘相机、激光雷达对测区拍摄,将获取的数据利用重建软件生成正射影像及数字表面模型,再通过测图软件,即可生成设计所需要的地形数据。采用无人机开展勘测工作,不但能高效获得数据还能优化线路路径、降低环境对数据采集的影响。
无人机助力智能化运维。无人机搭载技术如热成像仪、激光雷达、高清摄像头和遥感技术等,使得对电力设施的监测和故障诊断更为全面和高效。与传统人工巡检相比,无人机智能巡检具有操作简便、起降便利、耗能低且效率高等明显优势,极大提升了维护和检修的工作效率。
无人机助力机械化施工。重载无人机在线路架线及物资运输中的应用可减少劳动难度和强度,提升施工作业时的人身安全。施工过程通过无人机空中视角获取场地全面信息,并可对建筑工地安全防护网、临边防护网、深基坑周边建筑物进行定期巡检,拍照存档,弥补传统监控固定角度、视野盲区的不足。
电力低空经济面临哪些问题与挑战?
基础设施建设滞后。智能充电网络能够为无人机提供快速的充电服务,显著提升其续航能力,使之能够执行更久、更远距离的任务,而现有充电基础设施还处于初级阶段,覆盖范围有限,限制了其工作半径和连续作业能力;无人机飞行的高度依赖精确的导航系统,但现有的卫星导航系统如GPS、GLONASS等,在复杂地理环境下易遭遇信号遮挡或阻塞,导致定位精度下降;无人机常常需要与控制中心实时通信,不过现有的无线通信和卫星中继通信技术覆盖范围有限,特别是在偏远和山区环境,通信网络依然薄弱。
动力系统受限。无人机的动力系统依靠电池供电,而电池续航时间不足是行业普遍面临的难题,这限制了其在长时间监控、地形测绘等领域的应用。此外,电池在低温环境下性能显著下降,高温下又存在安全隐患,这些环境适应性问题同样限制了无人机的使用场景。虽然尝试采用燃油、氢能等作为替代动力源,但这些替代方案也存在自身的技术难点与安全隐患。
图像识别技术不成熟。无人机在电力巡检过程中获取的图像和视频需借助图像识别技术进行分析,但目前识别的准确性和稳定性尚有提升空间。大量的巡检数据需要快速而准确地处理,这对图像识别算法和计算能力提出了更高要求。
抗干扰及环境适应性欠佳。由于输电线路周边的电磁环境颇为复杂,易对无人机通信、导航、控制系统产生干扰,进而影响其正常飞行与数据采集;当处于强风、雨雪等恶劣天气时,无人机的稳定性和可靠性会受到影响,限制了其在特殊环境下的应用;尽管无人机能够在一定程度上克服地形障碍,但在极端地形下其应用效果依然受限。
智能化水平有待提高。当前无人机的智能化水平尚未达到完全自主和智能化的程度,在执行复杂任务时,其感知、识别、判断和操作等方面仍需依赖人类指令。此外,无人机在避障、目标跟踪、群体协同等方面的智能表现也不够成熟,难以应对复杂多变的环境,这增加了无人机使用的门槛。
法规标准不够完善。无人机在飞行过程中可能会出现失控、坠落等安全事故,对人员和设备安全构成威胁。其在电力行业中的应用还缺乏统一的作业标准和规范,这对于保障作业安全和提高效率极为重要;无人机操作和管理的标准体系尚未完全建立,缺乏统一的培训和资质认证标准,影响了无人机的安全高效运行。
成本和经济性考虑不充分。无人机及其配套设施的购置和维护需要较大的初期投入,这对于部分电力企业而言是一个不小的负担。无人机的运营成本,包括电池更换、维修保养等,也是电力企业需要考虑的经济因素。
资源整合力度不足。无人机技术发展迅速,但行业间信息交流和技术合作不够紧密,导致资源利用效率低下。虽然无人机在电力行业已有大量应用,但电力部门与无人机制造、服务企业之间的协同合作机制尚不完善,制约了整体产业链的优化和升级。
电力低空经济怎样“扶摇直上”
政府支持,为低空经济创造更加有利的发展环境。建议政府部门进一步加大对低空电力基础设施的投资和建设,形成服务无人机飞行的基础设施体系。例如,建设适应低空飞行器充电需求的智能充电网络,无人机机库、监控设施、起降设施、反制设施,增设通信基站和中继设备,改善通信网络质量;鼓励技术创新,研发多模融合的导航系统,将卫星导航与惯性导航、视觉导航等技术相结合,提高无人机在复杂环境下的导航精度和可靠性,优化卫星导航信号的接收和处理算法,增强对微弱信号的捕获与处理能力,减少信号遮挡和阻塞的影响。
技术创新,提高无人机的运行效率和安全性。投资研发更高效的电池技术,寻找能源替代方案如太阳能驱动等,或采用更轻、更强的材料降低载重压力,以解决续航问题;加强人工智能技术在无人机自主飞行、避障和图像识别中的应用,提高其在复杂环境下的作业能力;采用频率跳变、扩频通信等技术增强无人机的电磁兼容性,提升其抗干扰能力;研发适配不同气候和地形条件的无人机型号,增强环境适应性;推动电力无人机芯片、挂载、无人机运输及特种作业等核心技术突破与升级。
标准体系建设,促进服务质量和管理效率的提升。制定并完善无人机在电力行业应用的安全标准和作业流程。对操作人员进行专业培训,确保无人机作业的规范性和安全性。同时,建立健全的监管机制,搭建无人机空域监控调度平台,对无人机的使用实施有效监督和管理。
降本增效,实现低空经济效益最大化。通过规模化生产和运营,降低无人机及其配套设施的成本。同时,创新商业模式,如无人机服务外包,以减轻电力企业的经济压力。进行成本效益分析,优化无人机的应用策略,以实现经济效益最大化。发挥电力行业无人机应用优势,将“无人机+电力应用”经验推广至新能源、应急救援、农林植保、智慧城市等领域,培育新的利润增长点。
行业协同,为低空经济注入新的活力。电力企业、无人机制造商、技术研发机构等应加强合作,推动无人机技术在电力行业的应用。通过发挥自身的技术优势,共享资源、数据和经验,参与制定相关政策和法规等加速技术的迭代和优化。
加强人才培养,为低空经济的发展提供人才支撑。加强电力领域和低空飞行技术的多学科复合型人才培养,建立全面的培训框架和激励机制,为电力行业低空经济的可持续发展提供智力支持。
随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展,无人机将在电力行业中发挥越来越重要的作用,为促进低空经济的蓬勃发展和社会的进步作出积极贡献。
殷雪莉 胡蓉 张劲松
(作者单位:南网能源院)
来源:南方电网报
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