无人机航拍技术在防雷检测中的应用

曹晓蒙

雷电灾害作为自然灾害之一，不仅影响人类生活亦会对人类造成一定伤亡。根据气象资料统计分析雷电灾害为兴安盟地区主要气象灾害之一，近年来呈现多发、频发现象，为减少雷电现象造成的严重经济损失，减小雷电灾害风险，雷电防护措施必须达到相关标准要求。防雷检测部门也应将探索加快防雷技术研究和检测做为气象防灾减灾前提。然而随着城市现代化发展加速，现代化程度不断提高，防雷检测技术手段面临严峻挑战，建筑风格多样化导致现有检测技术不能很好解决现有问题，如封闭式建筑顶端防雷装置、风电机组防雷装置检测等。利用无人机航拍技术不但可以弥补人工防雷检测的缺陷，降低检测工作的不安全性及成本，而且还可以大大提升防雷检测工作的质量和效率，确保防雷装置安全可靠。在未来一段时间内无人机航拍技术在防雷检测应用中将进一步优化，推动其在防雷检测工作中广泛普及和应用，为社会公众提供更加有效的防雷检测服务保障。

兴安盟地区目前防雷装置的检测方式主要为人工检测，由防雷检测人员对避雷网、引下线等防雷装置进行人工判断及测量。但对于较高或封闭式建筑物及风电机组等大型设备，检测人员无法进行判断，导致相关数据及检测结果存在偏差，最终影响检测结果的准确性及合理性。利用无人机拍摄完全可以分辨接闪器（如避雷针、避雷带）或引下线的使用状况，发现损坏？锈蚀的位置？对于顶部坡度较大，检测人员攀爬存在安全隐患的建筑物，利用无人机进行接闪器的检查可以在保证人员安全的前提下，提高工作效率？无人机对高建筑物防雷设施拍摄清晰，成像清楚，可以准确判断防雷设施的使用状况。随着无人机技术的迅速发展，该技术已成为国内外研究开发的热点，并在众多领域广泛应用。目前兴安盟在无人机防雷检测技术主要方式为载机平台，飞行控制系统，云台摄像系统，图像传输系统，脱扣装置五部分组成。

一、载机平台

载机平臺属于无人航拍系统中特别重要一部分。结合环境差异，当前航拍无人机系统载机平台一般可挑选抗风性较好的八旋翼无人机无人机主要材料是碳纤维，其质轻、强度较高，能够确保在空中拍摄的平稳性。

二、飞行控制系统

飞行控制系统主要涵盖飞行控制器、GPS定位系统及姿态传感器，能够做到对无人机姿态、高度及航向等参数的自动控制。借助GPS定位系统，可让无人机依据提前所设置的航线自主飞行，操作简便，具备较高精度。

三、云台摄像系统

一般可以利用精度较高的数字增稳云台给摄像、摄影设备给予较稳定的拍摄平台，确保在相对安全距离下拍摄较清楚图像。

四、图像传输系统

图像传输系统在无人机器航拍系统中起到特别关键的作用，能够对摄像设备所拍摄的画面实时回传，为地面实时操作给予重要参考依据，取得“所见即所得”效果。

五、脱扣装置

脱扣装置主要作用是实现无人机与检测工具的连接。脱扣装置应采用磁吸式，可以实现人工远程操作，即实现通电状态下为闭合状态，人工切断电源后为打开状态。当无人机飞至目标物后可以实现检测工具脱落，与目标物实现磁力连接。

五部分的组合应用实现了无人机在兴安盟防雷领域的快速应用。无人机与人工检测对比分析。

无人机除可以对单个的高（构）筑物进行防雷资料的检测收集，可以在特定空间下进行大功率的检测工作，且工作效率远高于人工。假定一个1千米×1千米的新建小区检测项目，每座住宅楼占地800米×150米，小区内共建设住宅楼300座，呈现50排分布，并且全部为30层板楼，高度为125米。无人机采用视角范围84度的短焦广角进行，飞行高度150米。飞行速度为30千米/小时。无人机完成整个小区的防雷检测时间为12小时左右，后期无人机检查维修10小时，共计22小时左右;如果采用人工检测方法，假定有4个检测人员，2个人为记录人员，2个人上下楼顶工作，并进行防雷装置检查时用每层速度为5千米/小时，则完成整个小区防雷检测时间约为120小时左右。利用无人机检测防雷装置可以将效率提高近5倍。同时无人机采用自动传输数据与记录功能。

兴安盟无人机技术在防雷检测中的应用主要开发功能包括两方面：一是实现无人机航拍功能判断防雷装置（接闪器、避雷带、引下线）的使用情况，例如有无锈蚀、脱落等情况。对于顶部坡度较大，检测人员攀爬存在安全隐患的建筑物，降低检测人员的安全隐患，提高工作效率。二是实现无人机进行建筑物防雷检测功能。将磁吸式脱扣装置与防雷检测工具结合，利用无人机携带相关设备对建筑高度较高、封闭性较好的建筑物防雷装置进行防雷数据的检测，实现人机结合作业的检测方式，降低成本，提高数据真实性与准确性，进一步提升服务质量。

（作者单位：137400内蒙古兴安盟气象局）