VDOS Global公司的無人機(jī)正在檢查風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片。無人機(jī)可拍攝出高分辨率的圖像和視頻，有助于檢測葉片出現(xiàn)的裂縫或其它損傷痕跡。
攝影：THOMAS SEITZ
撰文： Wendy Koch
放眼全球，成千上萬臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)正雨后春筍般出現(xiàn)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常比自由女神像還要高大，正因?yàn)槿绱耍瑱z查其葉片就成了一件很困難的事情。如何解決這個問題？當(dāng)然是利用無人機(jī)。
本月，無人機(jī)將飛越密歇根州梅森郡的果園和農(nóng)場，檢查公用事業(yè)公司消費(fèi)者能源所有的3座巨型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。這些無人機(jī)將裝載相機(jī)和傳感器，完成之前由乘坐直升機(jī)或系著繩索的工人做的工作。
長期以來，無人機(jī)一直被美國軍方用于投擲炸彈，不過也越來越多的用作其他目的。好萊塢開始利用無人機(jī)拍電影，亞馬遜想用無人機(jī)送快遞。如 今，能源行業(yè)也開始考慮使用無人機(jī)。石油和天然氣公司以及公用事業(yè)公司都在測試無人機(jī)檢查輸油管道、輸電線、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能轉(zhuǎn)化場的效果，準(zhǔn)備下一步 廣泛推廣。
“無人機(jī)帶來的商機(jī)高達(dá)數(shù)十億美元，”勒克斯研究機(jī)構(gòu)2015年一份關(guān)于無人機(jī)研究報(bào)告的作者M(jìn)aryannaSaenka說道。 Navigant Research研究機(jī)構(gòu)的最新預(yù)計(jì)稱，僅在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，無人機(jī)的銷售額和服務(wù)費(fèi)用每年就可達(dá)16億美元，到2024年可漸增到60億美元。
“無人機(jī)使前往難以到達(dá)的地點(diǎn)成為可能，比如偏僻的道路或高山峽谷地區(qū)，”北達(dá)科他大學(xué)無人機(jī)系統(tǒng)工程實(shí)驗(yàn)室主任William Semke說道。不過他還表示，就像鳥一樣，無人機(jī)給低空航行的飛行器帶來了一定的風(fēng)險(xiǎn)。
因此，剛在能源行業(yè)中嶄露頭角的無人機(jī)便遭遇阻礙。為避免發(fā)生碰撞，一些國家對無人機(jī)的使用做了限制。如果想取得進(jìn)一步發(fā)展，無人機(jī)行業(yè)必須證明無人機(jī)能夠安全、精確的完成任務(wù)。
美國為無人機(jī)使用開綠燈
無人機(jī)正迎來發(fā)展良機(jī)。2014年，在批準(zhǔn)了包括能源行業(yè)在內(nèi)的20多個行業(yè)1400多項(xiàng)豁免權(quán)后，美國聯(lián)邦航空管理局取消了多年的商業(yè)無 人機(jī)使用禁令，允許在離地60米的空中使用無人機(jī)。今年2月，美國聯(lián)邦航空管理局提議了一項(xiàng)無人機(jī)使用的準(zhǔn)則，不過尚未設(shè)定實(shí)施的最后期限。
放開禁令后，石油行業(yè)迅速投入到無人機(jī)的使用。去年，在獲得了美國聯(lián)邦航空管理局頒發(fā)的在陸地上使用商業(yè)無人機(jī)的首個豁免權(quán)后，能源巨頭BP立即著手在阿拉斯加的普拉德霍灣進(jìn)行無人機(jī)測試。測試的無人機(jī)為固定翼，重6千克，裝載有可拍攝3D圖像的激光雷達(dá)和遙感器。
“對于BP來說這是一個巨大的突破，”在描述無人機(jī)如何以更低的造價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)提升施工作業(yè)時，BP的首席技術(shù)官Curt Smith說道。BP在官網(wǎng)上表示，洪水和冰川使其它的監(jiān)控方法非常難以實(shí)施。無人機(jī)使工人可以在能見度低的碎石路上行駛，進(jìn)而檢查輸油管線，尋找需要修 復(fù)的凍壞區(qū)域。
殼牌石油公司也在嘗試使用無人機(jī)。在挪威的Ormen Lange天然氣加工廠，殼牌石油公司利用無人機(jī)檢查火把煙囪。過去這是一個“危險(xiǎn)、耗時長的工作，”工程師須沿著70米的高塔向下檢查，同時關(guān)閉加工廠 近2周時間。現(xiàn)在，只需要幾個小時就能完成檢查工作，加工廠還能繼續(xù)保持運(yùn)營。
殼牌石油公司還看到了其它好處。在加工廠運(yùn)營過程中檢查設(shè)備使紅外線相機(jī)可以拍攝實(shí)時的熱圖像，該公司表示。“一些原本很難檢查的區(qū)域變得很容易進(jìn)入，意味著我們可以進(jìn)行更為頻繁的檢查。”
去年12月，美國聯(lián)邦航空管理局為位于俄勒岡州的VDOS Global公司頒發(fā)了豁免權(quán)，允許它使用無人機(jī)檢驗(yàn)殼牌石油公司位于墨西哥灣的14座海上石油鉆塔的火把煙囪。VDOS援引僅在墨西哥灣就有3500多 處海上石油鉆塔的事實(shí)表示，使用無人機(jī)檢測腐蝕及其他惡化跡象的石油行業(yè)需求有望“大幅增加”。
Aeryon Labs是一家加拿大的無人機(jī)公司，生產(chǎn)一種可供軍方和商業(yè)使用的小型無人機(jī)Skyranger。
攝影：BRIAN WHITESIDE
有助于檢測電力設(shè)施？
受美國聯(lián)邦航空管理局豁免權(quán)的影響，包括道明維州電力公司和?？宋鳡柲茉垂驹趦?nèi)的美國本土公用事業(yè)公司也開始使用無人機(jī)。
在北卡羅來納州卡托巴縣的一個發(fā)電廠，杜克能源公司正在嘗試?yán)妹绹娇窄h(huán)境公司生成的無人機(jī)檢查太陽能電池陣。該公司想看看無人機(jī)能否偵查出太陽能電池陣發(fā)熱，發(fā)熱通常意味著電池板無法正常工作。
“這種技術(shù)還不夠成熟，距離正式投入使用還有很長時間，”杜克能源公司的發(fā)言人Randy Wheeless說道。他還稱，杜克能源公司希望確保無人機(jī)名副其實(shí)，值得投資。同時他還認(rèn)為，美國聯(lián)邦航空管理局的豁免權(quán)限制太多，有些輸電塔由于太高，無法使用無人機(jī)檢測。
在喬治亞州的里索尼亞，南方電力公司在克朗代克訓(xùn)練場館測試無人機(jī)，探索其檢測輸電線的效果如何。“我們計(jì)劃從2015年底開始利用無人機(jī)進(jìn)行實(shí)地的例行檢查，” 南方電力公司的企業(yè)環(huán)保長Larry Monroe說道。
到今年年底，消費(fèi)者能源公司計(jì)劃結(jié)束無人機(jī)的測試和分析工作。今年夏天，該公司已經(jīng)在密歇根的7個地點(diǎn)利用無人機(jī)檢測輸電線，試圖尋找到定 位風(fēng)暴損害和修復(fù)電力的快速方法。目前消費(fèi)者能源公司利用直升機(jī)對輸電線進(jìn)行一年兩次的檢查，并將無人機(jī)視為更安靜和環(huán)保的檢查方式。它還將測試擴(kuò)展到兩 個風(fēng)電場的6臺風(fēng)力發(fā)動機(jī)上。
Andrew Bordine是消費(fèi)者能源公司的消費(fèi)者管理和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施主管，他表示，無人機(jī)“能飛到離發(fā)電機(jī)的葉片很近的位置，”拍攝能夠展示葉片凹陷或破洞的3D 圖片。“這可以節(jié)省大量成本，”他表示。當(dāng)前的檢查工作主要以工人通過繩索懸掛在葉片上的方式進(jìn)行，不僅危險(xiǎn)，而且每人次須耗費(fèi)10000美元。
“由于3D成像的質(zhì)量很高，很多人對利用無人機(jī)檢測風(fēng)力發(fā)電機(jī)很有興趣，” Navigant Research的高級研究分析師Jesse Broehl說道。截止到今年年初，全球安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)量多達(dá)268550臺，其805000個葉片每年至少需要檢查一次，Jesse Broehl表示。
他表示，目前無人機(jī)檢測的風(fēng)力發(fā)電機(jī)還不到總數(shù)的2%，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的保修期通常為3-5年，隨著越來越多的發(fā)電機(jī)保修期即將終止，他預(yù)計(jì)無人機(jī)的市場需求將會飆升。
無人機(jī)發(fā)展阻礙重重
不過安全方面的顧慮依舊存在。美國農(nóng)業(yè)航空協(xié)會表示，無人機(jī)給作物噴粉機(jī)和其他低空航行飛行器的飛行員帶來了危險(xiǎn)。該機(jī)構(gòu)希望無人機(jī)能配備更好的設(shè)備以避免碰撞，該觀點(diǎn)也得到國際航空引航聯(lián)盟協(xié)會的認(rèn)可。
美國確實(shí)發(fā)生過無人機(jī)碰撞事故。美國交通部每個月收到的無人機(jī)撞擊報(bào)告多達(dá)60余起，有時甚至包括飛行員必須改變航線以避免相撞的案例。
無人機(jī)為“美國聯(lián)邦航空管理局提出了新的安全挑戰(zhàn)，” 美國交通部的助理發(fā)電機(jī)檢查員Matthew Hampton在2015年8月的備忘錄中寫道。
類似事件促使諸如印度和日本等國家限制無人機(jī)的使用，美國航空環(huán)境公司的市場副總裁Steve Gitlin說道。他表示，公眾幾乎分辨不出復(fù)雜的商業(yè)無人機(jī)和廉價(jià)的普通版。
“最大的挑戰(zhàn)不是制定規(guī)章制度，而是缺乏限制無人機(jī)需求的最終政策，”國際無人機(jī)系統(tǒng)協(xié)會的Tom McMahon說道。
勒克斯研究機(jī)構(gòu)的分析師Saenko稱，加拿大、瑞士和新西蘭等一些國家對無人機(jī)制定了更為開放的政策，相關(guān)人士也在為到2020年建立歐盟范圍內(nèi)的無人機(jī)管制政策而努力。
在未來的幾年里，美國可能不會最終敲定關(guān)于無人機(jī)使用的準(zhǔn)則。不過Saenko表示，無人機(jī)正走在“正確的發(fā)展道路上，”美國聯(lián)邦航空管理局今年頒發(fā)的豁免權(quán)以及今年2月白宮做出的行政命令都是支持負(fù)責(zé)任的無人機(jī)使用的。
最終的結(jié)果會是如何？她表示目前只有5%的石油和天然氣生產(chǎn)使用無人機(jī)，不過五年之后，可能所有的石油鉆塔上空都會出現(xiàn)無人機(jī)。
（譯者：流浪狗）
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