基础设施巡检变革:无人机如何为桥梁、风电、光伏电站做“体检”?

低空产业圈 2025-10-07 07:00

无人机正悄然成为基础设施的“全科医生”,跨越山川河流,为重大工程实施无接触诊断。

清晨,G353瑞洪特大桥旁,一架无人机从移动巡检车上缓缓升起,对桥梁底部、桥塔等关键部位进行全方位扫描。与此同时,在宁夏吴忠的戈壁滩上,无人机正自主巡航检查风力发电机组;在河北承德的山丘上,无人机穿梭于光伏板之间执行巡检任务。

传统基础设施巡检往往需要人员攀高、深入危险环境,不仅工作量巨大,还存在安全风险。如今,无人机技术的成熟正在彻底改变这一局面。

基础设施巡检变革:无人机如何为桥梁、风电、光伏电站做“体检”?图1

01 桥梁巡检:告别“吊篮时代”的智能飞跃

“以前查桥得靠人爬吊篮、搭脚手架,现在无人机飞一圈,桥底、箱梁里的隐患都能看清,效率比过去高3倍还多!”在江西上饶G353瑞洪特大桥旁,余干公路事业发展中心桥梁工程师吴雄指着空中的无人机介绍。

桥梁,特别是大型跨江桥梁的巡检一直是个难题。传统巡检方式存在高危作业、视觉盲区和效率低下三大痛点。

2025年6月,上饶市牵头实施的“国省干线重点桥梁自动无人机巡查应用项目”入选江西省低空无人机应用公路巡查检查先行试验项目。该项目选取G353瑞洪特大桥、沙港大桥等作为示范点,开启了桥梁智慧巡检新路径。

基础设施巡检变革:无人机如何为桥梁、风电、光伏电站做“体检”?图2

无人机巡检系统集成了无人机机场与皮卡车改装平台,支持一键式自动巡检功能。工作人员只需按下操作键,无人机即可自主完成全程巡检任务。

搭载的高清摄像头和多光谱传感器,可对桥梁底部、桥塔顶部、缆索系统等人工难以触及的区域进行高清影像采集与摄影测量。

采集的数据实时传至云端平台,AI系统能自动识别裂缝、锈蚀等病害,并标注位置和严重程度。目前,桥梁病害的AI识别准确度已达70%以上。

重庆市设施中心近期也运用无人机对蔡家大桥、嘉悦大桥等5座跨江特大桥开展了系统性巡检,重点对桥塔顶部、缆索系统等高空、高危部位进行检查,全面获取了桥梁表观状态的高精度数据。

据统计,相比传统人工巡检,无人机巡检单次作业成本降低约40%,全生命周期预计减少桥梁巡检总费用30%以上。通过AI提前识别病害,可避免“小病拖成大修”,预防性维护成本仅为事故修复的1/10。

02 风电巡检:戈壁滩上的“无人化”革命

在宁夏吴忠戈壁深处,三峡能源宁夏同利第三风电场呈现出一幅别样景象:上百米高的风电机组在风中旋转,而“监督”它们生产的,是无人机、机器狗等300多台智能设备。这里是中国首个新能源无人化场站,也是世界技术前沿的无人化风电场。

风电巡检面临作业范围广、设备高度大、环境恶劣等挑战。同利第三风电场总装机7万千瓦,年生产绿电超1.3亿千瓦时,传统人工巡检模式需要大量运维人员穿梭在戈壁滩上。

如今,场站应用三峡能源与金风科技共同开发的L3级无人化解决方案,集控中心通过云边协同系统,远程管理机器狗、无人机、轨道机器人等智能设备,全面覆盖场站5000多个巡检点位的运维任务。

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“35千伏线路巡检时,无人机起飞后会对每一个杆塔进行7个点位检查,通过红外和可见光摄像头,及时发现绝缘子发热、异物搭挂、鸟窝搭建等问题。”三峡新能源宁夏分公司利通片区副检修长李旭强介绍。

这些无人机并非普通消费级产品,而是经过专门改造的专业设备。工程师们从外形结构、材料选用等多个维度对其进行针对性改造,运用机器学习提升其防滑、爬坡、越障等能力,使其能够适应风电场复杂环境。

无人机还基于算法训练与机器学习技术,可实时监测风速、雨量及风机运行状态等关键数据,智能识别数十种潜在风险,成为守护新能源场站安全的“天眼”。

实测数据显示,这一无人化系统使巡检工时减少3000多小时,安全性提升3-5倍,综合人效提高27%。理想状态下,5座5万千瓦风电场经区域级L3无人化改造后,可比传统模式节省20人。

03 光伏电站:复杂地形的巡检能手

光伏电站往往分布在山地、沙漠等复杂地形区域,巡检面临更大挑战。河北承德200MW山区光伏电站就是一个典型例子。

基础设施巡检变革:无人机如何为桥梁、风电、光伏电站做“体检”?图4

该项目位于承德市围场滴水湖山区,因大坡度、缓沙地、软基等复杂地形,加上36万块光伏组件的庞大规模,长期面临人工巡检效率低、安全风险高的双重挑战。

2025年1月,河北空天信息投资控股有限公司与合作伙伴在此开展了无人机智能巡检试运行。无人机通过搭载高精度传感器与AI算法,克服了复杂地形困难,高效率、高频次、高安全性完成巡检任务,实现光伏组件、升压站设备与并网电缆等设备的健康状态实时监控与预测性维护。

无人机在光伏电站巡检中表现出惊人效率。通过预设航线,无人机可实现光伏电站日均5平方公里的全地形覆盖巡检,效率达人工30倍,人力成本降低70%,年均运维支出节省35%。

更值得关注的是安全效益。无人机智能巡检运维系统可降低人员安全事故率90%以上,彻底规避了人员涉电及复杂地形的作业风险。

此外,通过快速发现并指导修复缺陷,场站可减少年发电损失3%-5%,相当于新增约600万千瓦时清洁电力,满足4000户家庭全年用电需求。

在新疆,国网新疆电力公司甚至推出了“驻塔式”无人机巢,利用光伏储能为机巢供能,使无人机可完成以机巢为中心5公里范围内的输配电线路和变电设备网格化巡检任务,工作效率较人工巡视提高近10倍。

04 技术前沿:无人机智能巡检的核心优势

无人机智能巡检技术之所以能迅速推广,源于其多方面的显著优势。

无人机巡检实现了无人化作业,从根本上规避了人员高空作业、涉电操作等风险。在矿山尾矿库巡查中,国家矿山安全监察局四川局使用无人机对停产尾矿库开展“空天地”一体化巡查,实现了“数据采集—智能分析—精准交办”全链条闭环,效率较传统检查方式提升80%。

通过AI识别与大数据分析,无人机巡检不再仅仅是图像采集,而是升级为智能诊断系统。在江西上饶的桥梁巡检中,无人机采集的数据会实时传至云端平台,AI系统能自动识别裂缝、锈蚀等病害,标注位置和严重程度。

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云边协同智能系统则实现了数据处理的最优化配置。在同利第三风电场,无人机、机器狗等前端设备采集数据后回传至“大脑”,后台通过数据分析直接指导电站自主运行。目前,该云边协同平台故障预警准确率超过85%,无效告警率下降60%。

无人机巡检还实现了从定期巡检到持续性监测的转变。传统人工巡检往往定期进行,而无人机可开展高频次、常态化巡检,实现设备的实时监控与预测性维护。

值得一提的是,无人机巡检正从“单点应用”向“全流程闭环” 发展。在河北承德的光伏电站,无人机技术已经实现了“吊装—巡检—清洗—运维”全场景无人化作业,为行业规模化、智能化发展树立了标杆。

无人机智能巡检技术已从试点实验走向规模化应用,成为基础设施安全的“守护者”。在江西、宁夏、河北等地,无人机、机器狗和挂轨机器人相互配合,共同组建了一张空天地一体化的智能监测网。

随着技术不断成熟,未来无人机巡检将向更加智能化、自主化的方向发展。AI识别精度将进一步提高,无人机自主决策能力将不断增强,巡检数据将与设施管理系统深度集成,实现从监测到维护的全程自动化。

无人机不只是替代人工巡检,更将通过数据积累和智能分析,助力基础设施运维从“被动应对”走向“主动预测”,为城市安全与能源保障提供坚实支撑。

参考资料:

市设施中心运用无人机开展桥梁巡检 保障大桥安全运行

中国三峡新能源(集团)公司宁夏分公司:打造无人化风电场“样板间”

河北空天控股公司无人机智能巡检技术落地承德200MW光伏电站

上饶智慧交通见实效 无人机巡检守护国省干线桥梁安全

宁夏同利第三风电场“云边协同”驭长风

河北空天公司无人机智能巡检技术落地

四川局监察执法一处利用无人机开展巡查

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新疆电网首台光伏储能网格巡检“驻塔式”无人机投入运行


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