无人机,如何让风电场设计实现三维可视化?

2020-12-28 11:54:57 阅读量 248

摘要:一旦风电场在运行中出现故障,都存在人工检修困难、不够及时的问题,因此对风电场故障诊断与预测中人工智能技术的研究已显得十分必要。

在风力发电运行中,风电场发挥着不可替代的重要作用,风电场的安全性和稳定性直接决定着风力发电的效果和效率,在风电场工作期间,转子叶片的旋转速度与自然风速有着密切的关联,在阵风作用下,转子叶片可能会突然间受到外力的影响,导致叶片受到巨大的冲击载荷进而影响整个机组零部件。从以往风电场工作流程上看,一旦风电场在运行中出现故障,都存在人工检修困难、不够及时的问题,因此对风电场故障诊断与预测中人工智能技术的研究已显得十分必要。

无人机在风电场的应用

风电场规划设计阶段:辅助现场踏勘、为三维风能资源仿真、场内道路设计精确输入。

风电场建设阶段:获取道路的高精度模型,模拟车辆运输行走路线,对可能的风险提前进行预警,施工过程中,实时监控施工工艺、流程、进度,可及时发现问题并修正。

风电场运维阶段:替代传统人工目视、望远镜巡检以及人工攀爬除障的方式,飞行至目标区域,一方面利用高清摄像头获取影像资料,排查叶片、塔筒以及线塔可能出现的问题;另一方面,通过无人机搭载机械手臂和喷火装置,实现异物清除。

下面着重介绍无人机在风电场规划设计和建设中的一些重点应用。

 

让风电场设计实现三维可视化

在风电场规划设计阶段,现场踏勘是至关重要的一项工作。通过现场踏勘,一方面,可以排除实时性的限制因素,如地貌的改变、投影坐标系的偏差,以及对现场吊装施工条件、地质条件进行分析;另一方面,是在道路、风能资源、施工等被确认均无限制后,为后期施工提供准确点位输入。

传统模式的踏勘完全依靠人工完成。在风电场建设前期,多数情况下场址地形处于未开发的原始状态,踏勘的必要性和自然环境的危险性并存,加之可预想的风电场建设后期塔筒、叶片检修等难题,无人机的使用为解决这些难题提供了可能。

无人机在指定区域上方可利用“一键全景”“规划航线”等飞行方式获取空中全景和三维实景数据,结合金风科技大数据处理云平台,快速处理生成目标区域无人机空中全景影像和三维实景模型。全景影像收纳目标点周边360°的高分辨率影像,对目标位置周边的信息做到全方位掌控。业务人员在全景模型的相应位置中对需要注意的问题进行标注,这样通过网络将全景影像发布以后,没有到达现场的人员也可以直观、快速地掌握现场详细信息。基于空中航空摄影测量原理,利用高清影像和相应的位置姿态数据,经过空中三角测量和构建模型等过程生成覆盖区域的三维实景模型,生成不同分辨率、覆盖面积的三维实景模型,模型分辨率可高达厘米级,地物清晰可见。结合VR头盔和3D眼镜,实现“虚拟现场踏勘”的效果。

这一全新的模式,结合无人机实时视频、图像,360°空中全景以及三维实景模型,让踏勘视野更宏观、风险点识别更精准,大大降低风险,工作效率提高50%以上,实现风能资源工程师体力劳动的解放,使其可以将更多精力用于风电场设计方案的优化。

在此基础上,通过影像识别技术快速识别,可精确定位村庄、坟墓、沟壑及石油矿井等限制区域。结合GIS(地理信息系统)、金风科技可视化风电场设计平台等工具,设置缓存区域,在合理位置进行自动化风电机组排布。在这一过程中,通过应用无人机技术,从测绘工作开始,将大大减少人工作业风险,且每个阶段都“所见即所得”,风电场设计更直观、准确性更高。


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