张浩志

摘要：人工智能的不断发展，使得无人机技术在工业领域的应用逐渐广泛，使用无人机进行风机巡检可以有效的提高工作效率，降低运维成本，提高安全作业。

关键词：风力发电技术;无人机技术

引言

回顾“十三五”，新能源产业蓬勃发展成为了整体经济建设中的亮点，堪称跑步向前，而风机装机容量的规模在电力行业总发电装机容量所占比重均获得了大幅上升。展望“十四五”期间，新能源产业会进入高质量发展阶段。截止2020年末，并网风电装机容量已达28153万千瓦，显然风力发电将会进入一个高速发展的时代。

近几年，随着风力发电技术发展的不断创新，风电机组装机容量的规模越来越大，大容量风电机组的叶片长度现在最大可以达到70m，对于一个风电机组而言，使用周期在20—30年左右，风机叶片长时间的工作难免会出现故障，而传统的叶片维修维护的方法是使用绳索垂降人工检测和望远镜观察，人工检测的方法存在巡检人员劳动强度大、高空作业成本高、检测时间长、停电发电量损失大和检测效率低等缺点。因此，将无人机技术运用于风机巡检可以促进风力发电行业的发展。

1.风电运维现状

1.1叶片巡检

众所周知，风机叶片在长时间的运转过程中，由于强风负荷、潮湿空气腐蚀、大气氧化等自然环境的影响，难免会造成叶片表面不同程度的受损。如果不及时进行维修可能会导致叶片断裂，会造成风电设备损坏，并且严重影响机组检修人员的安全。叶片检修包括外观检查、叶片清洁度、有无叶片裂痕、叶片表面有无覆冰结霜等.

1.2人工巡检的不足

（1）工作效率低

风电场通常位于人口稀少、偏远和恶劣的地方，随着风电规模的不断增加，检修人员不方便进行频繁全面的检查和维护，导致无法保证效率和质量。另一方面，雨雪等恶劣天气，人员无法进行登高检修工作。

（2）操作人员的安全

电力系统安全对国民经济发展起到了不可代替的作用，传统的风机巡检是通过人工高空作业的形式来完成检修工作，高空作业安全风险高，容易造成人员坠落、人员扭伤等事故。

（3）后期维护成本高

由于風电行业前期跳跃式发展、参与方良莠不齐等原因，导致风电机组在实际运维中容易存在故障频发等问题，运维成本无形增加。风力发电机组长时间工作在野外、雷雨和暴晒的环境中，容易发生机械和电气故障。传统的人工巡检方式存在劳动强度大、检测质量分散、手段单一等不足，人工检测的数据也无法准确、及时的接入集控中心系统，这样会进一步制约风场的精细化运营。

2.无人机技术的应用

2.1无人机技术的发展现状

无人机最初的设计和制作主要运用于军事活动，民用无人机是从上世纪八十年代开始起步的，由于民用无人机更注重实用性和经济性，技术要求更低，近十年中国的民用无人得到了全面的发展。

随着工业生产技术、自动控制理论和计算机科学技术的不断进步，无人机在各行各业中得到了广泛应用，如各种演艺活动和体育赛事的航拍、农业灌溉、物资配送和地理测绘等领域。其中风机检修也是一个热点领域，无人机小巧灵活、携带方便、操作简单，可以大范围进行巡查风电场的实时情况。

无人机可以携带深度相机、单反定焦相机、红外紫外相机等，工作人员可以通过使用遥控器来远距离控制无人机，飞向目标进行拍摄照片和视频，停飞后取出机载存储卡中的照片或视频，也可以站在地面进行观察评估。如图1所示，无人机可以手动控制，对风力发电机叶片进行例行检查，这样即使在偏远山区或临近海上区域，也可以进行安全作业。

2.2无人机巡检的优点

（1）由于风电规模的不断增加以及风电场所处环境的复杂性，使用无人机技术进行风机巡检可以有效的解决人工检测成本较高的问题，对于规模庞大的风力发电机组，需要频繁地调动人进行长时间的维护维修，在低处偏僻、环境恶劣的地方运送设备很不方便，例如海上风电机组，使用人工巡检方式对海上进行巡检，会需要更多的人力和物力成本。

（2）传统的人工检测效率和质量得不到保证。因为现在的风电机组建设比较庞大，需要检测的数量较多，重复工作量较大，耗时耗力。检修过程中需要停转，如果检修耗费时间过长或者检修不当，损失会比以前的小型风力发电机大很多，增加弃风率的同时，影响整个风场的后续正常经营。

（3）无人机巡检不存在安全隐患。利用无人机代替检修人员进行高空作业可以直接有效的保证人员安全，高效的完成检修工作。雷雨天气等恶劣环境，人员无法巡检时，无人机可以发挥其替代作用，大大提高巡检的速度和效率。

2.3 无人机风机巡检方案

随着无人机技术的不断成熟和进步，基于无人机的新型巡检作业模式正在风电行业逐渐兴起，依靠无人机高空飞行、远距离、快速作业的能力，检修人员大大提高工作效率和质量。

（1）巡检自动化

风机巡检中，检修人员通过操作无人机飞至目标处进行观察，通过无人机机载摄像机对目标处进行拍照或摄像。由于在风电场这种复杂的环境中，容易因为人为失误而导致坠机等安全事故，操作人员应该注意防范。

（2）数据实时化

检修人员通过无人机拍到的实时图片或视频，对风机进行故障判断以及对风机运行情况进行记录。

（3）信息管理平台化

无人机得到的检修数据经网络传输到风电场的集控中心，从集控中心可以看到无人机的实时轨迹和巡检画面，并对数据进行保留。

3.总结

本文主要分析无人机技术运用于风机巡检中的可能性，将无人机运用于风机巡检中可以有效的提高运检人员的工作效率，提高风电场的运维水平，降低运维成本。无人机技术的运用可以很好完成风机巡检的任务，未来一定可以得到更多电力企业的认可和大规模使用。随着经济的发展和科技的进步，无人机技术会越来越成熟，利用无人机巡检风机，不仅降低了人工在巡检过程中出现的故障率，也有效的降低了电力企业的成本预算，还提高了工作效率。

参考文献

[1]徐超林. 飞行机器人在风机叶片巡检中的应用[J]. 大科技， 2019（19）.

[2]潘佳捷. 风机叶片的无人机自主巡检系统[D].电子科技大学，2020.

[3]刘奇.无人机在风电巡检的应用[J].电子元器件与信息技术，2020，4（11）：76-77.