（浙江仙居抽水蓄能有限公司浙江台州318000）
摘要：无人机巡检是抽水蓄能电站巡检的重要发展方向，目前小型旋翼无人机、固定翼无人机巡检已基本实现实用化，在抽水蓄能电站运行维护和设计施工过程中发挥着重要作用，显著降低了劳动强度，提高了作业效率。本文将设计抽水蓄能电站无人机巡检方案，并进一步探讨其改进方向，以期推动我国无人机电巡检技术发展，为抽水蓄能电站开辟新的发展途径。
关键词：抽水蓄能电站；无人机；巡检
前言
无人机巡检技术的应用，对航测技术与抽水蓄能电站的发展具有积极的促进作用。无人机巡检技术涉及到了图像识别、电子通信与影像采集等多种技术领域。完善化的无人机巡检系统的构建，可以在降低巡检工作劳动强度的基础上，促进巡检成本的降低，也可以在缩短巡检时间的同时，提升巡检工作的工作效率。无人机跟踪定位功能的开发，可以让巡检人员对无人机的位置进行实时掌控，以保证无人机工作状态的稳定性。在未来一段时期内，无人机巡检技术可以在抽水蓄能电站表现出良好的应用前景。
1无人机在抽水蓄能电站巡检中的优势
1.1可有效降低巡检成本
我国有很多抽水蓄能电站在人迹罕至的地区，传统的人工巡检方式想要涉及这些区域有一定的难度，由此使得巡检成本随之增大。而无人机并不会受到地形的限制，在有效的飞行距离内，作业人员只要操控无人机便可从不同的角度对抽水蓄能电站的设备进行巡视检查，减轻了人员的工作量，相关费用也随之降低。此外，由于巡检人员无需亲临现场，从而使得作业安全性得到可靠保障，避免了安全事故的发生。
1.2可缩短巡检时间
无人机基本不会受自然环境和气候条件等因素的影响，在可能发生自然灾害的地区利用无人机对抽水蓄能电站进行巡检，可以在较短的时间内顺利完成任务。无人机具备快速巡检的能力，通过在指定位置进行悬停，可检查线路上的设备，确定缺陷，并对巡检结果进行实时回传，整个过程耗时较少。此外，无人机巡检前基本不需要进行较长时间的准备，大部分无人机在90s以内便可起飞，当一个区域内的线路巡检完成后，可以快速转移至下个区域，有效缩短了抽水蓄能电站的巡视检查时间。
1.3巡检更全面
随着无人机技术的不断发展和完善，其功能日渐强大，通过搭载不同的平台和系统，可以使无人机具有更多的功能，如设备缺陷快速查找、故障定位、实时监测等等。由此使得无人机的巡检更加全面，抽水蓄能电站的运行故障随之减少，确保了整个抽水蓄能电站的运行安全性和稳定性，给抽水蓄能电站可靠性提供了有效保障。
2互联网＋无人机自动化巡检模式设计
2.1总体系统框架设计
在总体系统框架当中，采用接收链路、控制链路来连接框架内的各个结构。在接收链路方面，主要从多输到地面站，再由地面站通过转发服务器的方式连接网络，依靠网络传输能力将视频图像信息传输到后台服务器，后台服务器接收到视频图像之后将自动进行储存，在依靠web实现网络远程访问；在控制链路方面，当接收链路进行网络远程访问之后，如果需要进行控制，那么系统终端或人工会发出控制指令，同时web会与后台服务器连接将指令发送至后台服务器，后台服务器再依靠通讯协议、网络传输将指令发送到地面站，地面站再将指令通过信号传输发送到多旋翼无人机设备，多旋翼无人机设备的接收端将会接受并执行指令。
2.2多旋翼无人机设备原理
采用的多旋翼无人机设备与普通的多旋翼无人机设备不同，为了实现自动化控制，本文对此进行了改造。本文改造后的多旋翼无人机设备，能够通过无线电信号远程控制仪器、自身自带的控制程序来实现无人飞行，同时依靠高精度、高分别率的拍摄设备，即可实现无人巡检。
其中硬件系统主要包括飞机端数据采集系统、地面站监控系统；软件系统主要包括航线规划、数据采集、远程监控、数据预处理等程序。
2.3系统实验
（1）常规互联网＋无人机自动化巡检实验。针对实例蓄能电厂进行巡检，要求系统实现全覆盖巡检，同时记录无人机在飞行过程当中是否出现了异常现象，如果存在异常现象则需要对异常地点进行分析，寻找异常原因。
（2）飞行航路设定。为了确认无人机飞行的正确性，在实验当中，针对无人机飞行路径进行了规划，同时将规划路径输入系统控制当中，由系统自动控制无人机进行飞行，同时通过人工在显示端进行观测，记录无人机飞行的速度、高度等参数，同时当发现无人机出现路径偏移现象时，同样需要进行记录。此外，如果无人机路径偏移过大，监控人员需要对此进行控制。
（3）网络传输实验。为了验证无人机飞行的可控性，在上述实验步骤完成的条件下，对无人机人工控制功能进行测验，此举一方面可以了解人工控制功能的形态、一方面可得知网络指令传输的速度、稳定性。
（4）无人机各角度拍摄功能实验。因为无人机在巡检过程当中，难免会因为部分因素发生拍摄角度倾斜的现象，在理论上倾斜角度可能会限制无人机拍摄功能开展，因此为了对此进行验证，本文通过控制功能，刻意要求无人机在各倾斜角度下进行拍摄，了解无人机是否能够正常进行拍摄。
（5）拍摄图像清晰度、分别率验证。针对无人机在各环境、各倾斜角度下拍摄的图像信息进行分析，验证拍摄图像的清晰度、分别率是否达标。
3无人机抽水蓄能电站巡检系统改进
随着大型无人直升机宽带卫星通信技术发展，对卫星数据传输容量、旋翼遮挡下通信方式提升等方面提出更高要求。在无人机抽水蓄能电站巡检方面，研制以下方面具有改进空间：
3.1扩大无人机卫星通信容量
扩大通信容量是宽带卫星通信发展的主要趋势之一，无人机抽水蓄能电站巡检业务对多源数据采集和实时传输需求，需要扩大目前宽带卫星通信容量，增大带宽，保证图像传输的连贯性、清晰度和画面质量。
由于无人机平台对载荷质量、尺寸和成本的限制，机载卫星通信天线的尺寸不可能做得很大，采用0.3m等效口径天线时，其增益大约为30dB，机载条件下又不允许采用大功率的功放，这些因素均限制了数据传输带宽，可通过提高天线发射增益，同时采用新编解码方式等方法来扩大卫星通信容量。
随着我国高通量卫星中星16发射成功，无人机抽水蓄能电站巡检可以采用Ka频段（频率范围为26.5~40GHz，通常用于卫星通信，频带较宽）的卫星通信系统，从而大大提高了系统的通信容量。
3.2旋翼遮挡下通信方式的提升
无人机卫星通信系统采用突发通信的方式解决旋翼遮挡问题，此方式需要获得直升机旋翼的宽度、旋转速率等信息，根据这些参数信息调整发射的时隙。该方式存在不能完全自适应不同机型，通信效率不高的问题，降低了卫星通信带宽的有效利用率。
通过宽带卫星通信系统前向链路采用组帧重发策略，返向链路可采用旋翼同步突发技术，可解决旋翼遮挡问题。组帧重发策略是在设计传输帧长时保证在1个旋翼遮挡周期内至少包含2个完整的数据帧，解调端通过在接收到的数据中找到完整子帧，拼接出原始的帧排列的过程。旋翼同步突发技术是在机载站发送信号时检测旋翼缝隙，预测突发时间窗口，将通信信号在同步缝隙中突发出去的过程。
结语
综上所述，文章重点分析了无人机巡检技术的优势。针对人工巡检成本高、效率低的现状，提出了无人机智能巡检在抽水蓄能电站中的应用。基于互联网+无人机对抽水蓄能电站巡检方案进行设计，验证了无人机智能巡检的准确性和优越性。同时提出了无人机抽水蓄能电站巡检系统改进的方向，希望能够带来借鉴作用。
参考文献：
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