Airffic Inspection无人机巡检未来指南

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输电铁塔检查:不攀爬即可检查钢塔的每一根构件

日本高速增长年代建造的输电铁塔正在同时老化:锈蚀、螺栓、基础、绝缘子。巡视员一直走山路、攀爬数十米来检查它们。本指南探讨无人机在多大程度上能把攀爬检查变成无需攀爬的检查。

本页内容
01

输电铁塔从哪里开始劣化

日本的输电铁塔大多是以热浸镀锌防护的角钢格构结构。锌层在几十年间逐渐损耗;一旦耗尽,钢材就开始生锈,所以老旧铁塔通过涂装来延长寿命。螺栓、基础,以及铁塔承载的绝缘子串和地线也都是检查的一部分。

部位典型缺陷漏检的后果
塔腿与斜材(角钢)镀锌层损失、红锈、截面损失、构件弯曲风暴或大雪时强度不足
螺栓与螺母腐蚀、松动、螺栓缺失构件松动、节点失效
塔腿与基础地面线处腐蚀、混凝土保护帽开裂、沉降或边坡失稳倾斜、倒塌
绝缘子与金具绝缘子破损或污秽、配件磨损、销钉缺失导线掉落、停电
地线支架配件磨损或松动地线掉落、防雷屏蔽减弱
附属设施脚钉或防坠落配件损坏、鸟巢、标识与航空障碍灯故障坠落、停电、航空安全隐患
02

当前的检查及其痛点

铁塔检查从步行到铁塔开始——有时要沿山间巡视路走上数小时。到达后,巡视员用望远镜仰望;要看细节则佩戴坠落防护装备攀登。在导线附近,作业需要停电或严格的带电接近程序。

方法优势痛点
地面目视/望远镜成本低,还能看到基础与地面上部塔段与绝缘子的背面难以看到
登塔检查可以用手检查,能核对螺栓有坠落风险、速度慢、熟练登塔人员稀少
停电期间检查可安全接近导线周围停电难以安排且机会稀少
直升机拍摄短时间内覆盖大量杆塔昂贵、近景细节有限
重涂期间检查搭设好作业通道后可仔细查看受重涂周期限制

难点在于山、高度和人。到达要花半天;上下攀爬还要更久。夏天有酷热和胡蜂,冬天有积雪。自 2019 年 2 月起,日本要求高处作业的坠落防护以全身式安全带为原则,并接受专门培训——更安全,但并不更省力。而且那些几十年来守望这些铁塔的人正在同时退休。

03

无人机改变了什么

铁塔在已知位置上有已知的形状,所以适合每次都精确重复同一航线的无人机。

方法典型机型与传感器最适合
绕塔自动环绕飞行带航线保存与变焦功能的通用无人机(例如 DJI Matrice 级别)每个面上的构件、螺栓与锈蚀,每次都从同一角度拍摄
绝缘子与金具的近景从侧方与上方高倍变焦绝缘子开裂、销钉缺失、配件磨损
三维建模摄影测量或 LiDAR构件弯曲、杆塔倾斜、基础周围地形
发热检测热像相机过热的线夹与接头
从塔顶向下俯视顶部成像地线支架、鸟巢、塔顶锈蚀

最大的收益是无需停电就能看到导线周围。不用攀爬,巡视员可以开车到附近地点起飞,而不必走完全程。而且年复一年同一角度的照片,比文字更精确地描述锈蚀的进展。

04

克服环境

在铁塔周围,您面对的是大量钢铁加高电压。罗盘和无线电链路很容易受到干扰,而山脊顶上风很大。

  • 磁场干扰:离铁塔越近,罗盘越不可靠。请远离铁塔起飞,并做好出现航向误差的准备。磁场干扰
  • 强电磁场:导线与绝缘子周围电磁场很强。请遵守电力公司规定的安全距离,并提前确认链路如何衰减。强电磁场
  • 高度:铁塔从几十米到一百多米不等。接近塔顶时,风与能见度与地面截然不同。高度
  • 风与湍流:山脊与山谷风力强劲,还会被塔架格构打散。请在即便一阵吹向导线的阵风也不会导致接触的位置飞行。风与湍流
05

从影像到决策

每座铁塔数百张照片,铁塔数以千计:没有人能全部看完。AI 给锈蚀分级并标记缺失的部件;三维模型测量倾斜和弯曲的构件。把这一切与铁塔和构件编号关联是机器的工作;决定重新涂装和维修的顺序是人的工作。

步骤机器做什么人负责什么
检出自动提出锈蚀、涂层破坏、缺件、鸟巢检查漏检和误报
测量划分锈蚀范围与等级;由点云得出倾斜与弯曲确认采集条件与精度
定位按杆塔、塔面与构件整理缺陷与资产台账及图纸比对
变化检测与上次的同角度影像对比解读发展趋势
决策—重涂、更换构件或重建的时机;在记录上签字
Airffic 的观点

铁塔数以千计,每座都有自己的建造年份、镀锌和涂装历史。把锈蚀影像按“塔龄多少年的铁塔、哪一面”叠加起来,重新涂装就可以根据数据而不是猜测来排期。

06

规则与责任

日本的输电铁塔依据《电气事业法》和电气设备技术标准设计和维护,后者规定了铁塔必须抵抗的风荷载和雪荷载;2019 年倒塌事故后,政府工作组审查了原因和标准,并于 2020 年 5 月予以修订(保留 40 m/s 的基本风速,现明确为 10 分钟平均值,并新增特殊地形类别)。检查频率和方法主要取决于各电力公司自己的安全规程(自主保安)。高度 60 m 或以上的铁塔根据《航空法》需要航空障碍灯或昼间标识,攀登人员则受全身式安全带要求等职业安全规则约束。

对无人机而言,铁塔和导线一般都算作“物”,所以近距离检查通常属于距物 30 m 以内的特定飞行,需要许可或批准。在国外,美国的国家电气安全规范(NESC)和欧洲的 EN 50341(架空线路设计)是铁塔和线路的基础标准。可在各国法规中比较飞行规则。

07

无人机做不到的事

  • 螺栓预紧力:正在松动的螺栓在照片中几乎看不出来。缺失或移位的螺栓能看到,但检查扭矩需要人手和扳手。
  • 地下腐蚀:地面线以下的塔腿和基础内部是看不见的,需要开挖。
  • 漆下锈蚀与壁厚:表面锈蚀能看到,但涂层下的腐蚀与截面损失需要接触测量。
  • 被树木遮挡的塔腿:山区铁塔的塔基常被植被覆盖,从空中无法看到。
  • 修缮与涂装:更换构件与重涂是人的工作;喷涂无人机仍处于试验阶段。
  • 评级与责任:铁塔强度是否足够、何时重建,由工程师决定。
08

2035 年:巡检真正运转的世界

以下是编辑部的预测。无人机从变电站和铁塔底部的机场出发,沿固定航线逐塔巡视。每座铁塔每年都有同一角度的照片和三维模型,锈蚀或倾斜的变化会自动对齐。

台风过后的早晨,检查从风最大区段的铁塔开始。人只在需要紧固螺栓或更换构件时才攀登。铁塔作业已从爬上去看,转变为预见数千座铁塔的寿命并决定养护的顺序。

PREPARATION

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来源已核对: 2026-10-22