无人机技术在广播发射台站的应用

2021-06-10王颖

数字传媒研究 2021年5期

王颖

内蒙古自治区广播电视传输发射中心610台内蒙古呼和浩特市 010010

无人机是一种使用可见光及红外热成像仪等技术手段的飞行设备，现在广泛应用于线路设施的巡检工作中，我们作为广播电视行业的技术人员，开始对这项新的科技手段进行广泛探索，并提出了采用无人机对广播电视台站铁塔进行巡视检查的全新巡检技术。运用无人机进行缺陷识别，可以查找出人工难以发现的缺陷，并且极大的降低了劳动强度，提升了巡检效率。

1 项目背景

伴随着广播电视节目内容的逐年增加，全区广播、电视发射台站的发射铁塔数量逐年增多，天馈线系统维护检修人员老龄化严重、铁塔维护检修队伍力量薄弱、一部分发射铁塔已届服役期，随着这些问题的出现，铁塔的例行检修成为近几年全区各发射台站技术维护方面的短板，给广播电视安全播出带来了重大隐患。

无人机巡检技术在广播电视台站的应用，结束了长期以来纯粹靠人工进行铁塔巡检的时代，无人机可以检查出某些人工巡检无法发现的故障，该技术添补了国内行业空白，开创了广播电视台站智能化建设的先河。

无人机因为它独特的灵活性和机动性，已成为广播电视系统对短波宽频带幕式发射天线及其铁塔、中波拉线塔、中波锥型铁塔、微波自立铁塔及台站附属的户外电力变电站设备、电力或信号传输线路巡检的最佳辅助工具之一。

2 技术方案

无人机在执行铁塔巡检任务时，其主要功能是信息采集工作，到采样点去采集“需要的信息”（如故障点），无人机可以围绕目标采样点进行全方位拍摄，快速、准确地传达给地面工作人员，供采集者对数据进行分析、判断，并制定解决方案，在减少工作人员劳动强度的基础上，极大地提高铁塔巡检的工作效率和安全性。

2.1 成立实验小组

无人机巡检作业对操控手的技术要求较高，因此实验项目开展初期，我们首先研究无人机航拍飞行特性、图像传输功能、操作技术要点等，确定了无人机技术在发射台站巡塔检修过程中的可行性应用；成立了无人机专业班组作为巡检作业主体，同时在各班组中培养无人机作业人员，执行巡检作业。无人机巡检班组由2～3人构成，包括负责人、操控手、程控手。

2.2 建立规范制度

无人机巡检作业首先应制度规范，编制了《无人机巡视室外设备操作规程》、《中波拉线塔巡查流程》、《中波锥型塔巡查流程》、《微波自立塔巡查流程》、《高压配电场地巡查流程》、《台站建设及安全播出评估》等制度，在巡查作业时按照相关巡查流程进行规范作业。

2.3 进行数据采集

2.3.1 航线规划

无人机巡检作业应严格按国家相关政策法规、当地民航军管等要求规范化使用空域；应根据巡检作业要求以及所采用的无人机巡检系统性能对航线进行规划。航线规划应避开空中管制区、重要建筑物和设施，尽量避开人员活动密集区域、无线电干扰区、通信阻隔区、大风或切变风多发区和森林防火区等地区。对首次进行无人机巡检作业的区域，航线规划时应留有充足裕量，与以上区域保持足够的安全距离。

2.3.2 航前检查

应确认当地气象条件是否满足所用无人机巡检系统起飞、飞行和降落的技术指标要求；掌握航线所经地区气象条件，判断是否对无人机巡检系统的安全飞行构成威胁。若不满足要求或存在较大安全风险，负责人可根据情况间断工作、临时中断工作或终结本次工作。

每次起飞前，应对无人机的动力系统、导航定位系统、飞行控制系统、通信链路、任务系统等进行检查。当发现任一系统出现不适航状态，应认真排查原因、修复，在确保安全可靠后方可飞行。每次起飞前无人机需进行自检，若自检结果中有告警或故障信息，应认真排查原因、修复，在确保安全可靠后方可飞行。

2.3.3 巡航监控

各型无人机巡检系统的飞行高度、速度等应满足该机型技术指标要求，且满足巡检质量要求。无人机巡检系统起飞后，宜在起飞点附近进行悬停或盘旋飞行，作业人员确认系统工作正常后方可继续执行巡检任务。否则，应及时降落，排查原因、修复，在确保安全可靠后方可飞行。

操控手应始终注意观察无人机巡检系统飞行姿态，发动机或电机运转声音等信息，判断系统工作是否正常。如有异常，应及时判断原因，采取应对措施。程控手应始终注意观察无人机巡检系统飞行姿态，发动机或电机运转声音等信息，判断系统工作是否正常。如有异常，应及时判断原因，采取应对措施。

2.3.4 航后检查

当天巡检作业结束后，应清理现场，核对设备的工器具清单，确认现场无遗漏。及时对所用无人机进行检查和维护，对外观及关键零部件进行检查；取出电池，按要求保管。

2.4 数据分析处理

通过对采集的数据进行分析处理，将巡查结果汇总记录于无人机巡检作业登记表中，并将拍摄所得图片粘贴于登记表后，对发现的故障点进行处理。经过多次无人机巡视检查后，我们对每张图片进行认真处理和仔细检查，发现多处铁塔故障。见图1和图2。

图1 微波自立塔故障高清图

图2 中波拉线塔故障高清图

2.5 试验结论

通过上面的一系列试验，可以看出无人机拍摄的图片清晰度非常高，可看到铁塔总况以及各处细节状况，各节点、大小螺丝、接口等处的情况清晰可见，故障点可识别度非常高，有效地完成了无人机巡检工作。

3 项目创新点

无人机巡检作业的技术重点在于无人机可以随时起飞，随时巡检，可以近距离围绕目标进行360度零死角全方位拍摄，可以发现人工巡检无法发现的故障，例如铁塔顶部、拉线、拉线绝缘子等部位，供他们作分析、判断、制定解决方案，减少工作人员劳动强度，提高铁塔巡检工作效率和安全性。

传统的天线巡检工作，工作人员通常是带着检测设备、望远镜及梯子等，步行至天线场地，逐步检查天线振子、拉线松紧度、螺丝，天线及地锚的浊锈情况，馈线及接头有无异常，悬挂绝缘瓷件接触是否牢靠。巡检时间长，劳动强度大，巡检只能完成巡检任务的40-50%，存在大量死角，工作效率低。而无人机进行巡检监控中，将信息同步传输至地面设备，操作人员实时观察。无人机巡检周期短，劳动强度低，巡检难度低，可做到全方位、多角度、无死角巡检，可以完成90-99%巡检任务，工作效率高。

4 效益分析

4.1 经济效益

传统的登塔巡检工作，具有登高作业证的专业人员巡检费用是按照铁塔高度计算的，市场价为人民币100元/米。按照我台铁塔数量计算，76米高的铁塔有4个，102米高的铁塔有1个，50米高的铁塔有1个，总高度为456米，巡检一次费用为45600元，每年春秋各登塔巡查一次，所以每年总费用为91200元。

无人机巡检需要投入的经费主要用于购买无人机，我们使用的无人机型号为大疆“悟”2，无人机、摄像头、遥控器、显示器、电池等全套装备大约为人民币50000元，无人机操控人员为台站检修人员，无需另外支出费用，一次性投入即可每年节省登高爬塔费用91200元；若无人机巡查中发现故障，按照故障情况增加费用，雇佣专业人员爬塔处理，该费用远少于每年的爬塔巡查费用。

内蒙古自治区全区共有68个广播电视台站，以无人机寿命6年进行估算，全区68个广播电视发射台站6年的铁塔人工维护费用约为人民币1600万元，购买无人机费用约为人民币300万元，6年内节约人民币约1300万元。可以看出，通过无人机等设备的一次性投入，可以减少大量资金。

4.2 社会效益

由于广播电视台站是播出单位，如果停播将会影响广大人民群众对广播电视节目的收听收看，无法将党和国家的声音传播出去，需要科学化的维护检修方式。传统的登塔巡检工作，每年只能在春季和秋季进行巡检，其他时间无法得知天线和铁塔的运行情况。而采用无人机进行巡检，可以随时进行，实时获得天线和铁塔的运行状况，如有故障可以及时发现，避免产生重大事故，可以有力的保障安全播出工作。社会效益远大于经济效益。