VDOS Global公司的無人機正在檢查風力發(fā)電機的葉片。無人機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，成千上萬臺風力發(fā)電機正雨后春筍般出現(xiàn)。風力發(fā)電機通常比自由女神像還要高大，正因為如此，檢查其葉片就成了一件很困難的事情。如何解決這個問題？當然是利用無人機。
本月，無人機將飛越密歇根州梅森郡的果園和農場，檢查公用事業(yè)公司消費者能源所有的3座巨型風力發(fā)電機。這些無人機將裝載相機和傳感器，完成之前由乘坐直升機或系著繩索的工人做的工作。
長期以來，無人機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拍電影，亞馬遜想用無人機送快遞。如 今，能源行業(yè)也開始考慮使用無人機。石油和天然氣公司以及公用事業(yè)公司都在測試無人機檢查輸油管道、輸電線、風力發(fā)電機和太陽能轉化場的效果，準備下一步 廣泛推廣。
“無人機帶來的商機高達數十億美元，”勒克斯研究機構2015年一份關于無人機研究報告的作者MaryannaSaenka說道。 Navigant Research研究機構的最新預計稱，僅在風力發(fā)電領域，無人機的銷售額和服務費用每年就可達16億美元，到2024年可漸增到60億美元。
“無人機使前往難以到達的地點成為可能，比如偏僻的道路或高山峽谷地區(qū)，”北達科他大學無人機系統(tǒng)工程實驗室主任William Semke說道。不過他還表示，就像鳥一樣，無人機給低空航行的飛行器帶來了一定的風險。
因此，剛在能源行業(yè)中嶄露頭角的無人機便遭遇阻礙。為避免發(fā)生碰撞，一些國家對無人機的使用做了限制。如果想取得進一步發(fā)展，無人機行業(yè)必須證明無人機能夠安全、精確的完成任務。
美國為無人機使用開綠燈
無人機正迎來發(fā)展良機。2014年，在批準了包括能源行業(yè)在內的20多個行業(yè)1400多項豁免權后，美國聯(lián)邦航空管理局取消了多年的商業(yè)無 人機使用禁令，允許在離地60米的空中使用無人機。今年2月，美國聯(lián)邦航空管理局提議了一項無人機使用的準則，不過尚未設定實施的最后期限。
放開禁令后，石油行業(yè)迅速投入到無人機的使用。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)無人機的首個豁免權后，能源巨頭BP立即著手在阿拉斯加的普拉德霍灣進行無人機測試。測試的無人機為固定翼，重6千克，裝載有可拍攝3D圖像的激光雷達和遙感器。
“對于BP來說這是一個巨大的突破，”在描述無人機如何以更低的造價和風險提升施工作業(yè)時，BP的首席技術官Curt Smith說道。BP在官網上表示，洪水和冰川使其它的監(jiān)控方法非常難以實施。無人機使工人可以在能見度低的碎石路上行駛，進而檢查輸油管線，尋找需要修 復的凍壞區(qū)域。
殼牌石油公司也在嘗試使用無人機。在挪威的Ormen Lange天然氣加工廠，殼牌石油公司利用無人機檢查火把煙囪。過去這是一個“危險、耗時長的工作，”工程師須沿著70米的高塔向下檢查，同時關閉加工廠 近2周時間?，F(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)保持運營。
殼牌石油公司還看到了其它好處。在加工廠運營過程中檢查設備使紅外線相機可以拍攝實時的熱圖像，該公司表示。“一些原本很難檢查的區(qū)域變得很容易進入，意味著我們可以進行更為頻繁的檢查。”
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，允許它使用無人機檢驗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表示，使用無人機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公司，生產一種可供軍方和商業(yè)使用的小型無人機Skyranger。
攝影：BRIAN WHITESIDE
有助于檢測電力設施？
受美國聯(lián)邦航空管理局豁免權的影響，包括道明維州電力公司和?？宋鳡柲茉垂驹趦鹊拿绹就凉檬聵I(yè)公司也開始使用無人機。
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利用美國航空環(huán)境公司生成的無人機檢查太陽能電池陣。該公司想看看無人機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名副其實，值得投資。同時他還認為，美國聯(lián)邦航空管理局的豁免權限制太多，有些輸電塔由于太高，無法使用無人機檢測。
在喬治亞州的里索尼亞，南方電力公司在克朗代克訓練場館測試無人機，探索其檢測輸電線的效果如何。“我們計劃從2015年底開始利用無人機進行實地的例行檢查，” 南方電力公司的企業(yè)環(huán)保長Larry Monroe說道。
到今年年底，消費者能源公司計劃結束無人機的測試和分析工作。今年夏天，該公司已經在密歇根的7個地點利用無人機檢測輸電線，試圖尋找到定 位風暴損害和修復電力的快速方法。目前消費者能源公司利用直升機對輸電線進行一年兩次的檢查，并將無人機視為更安靜和環(huán)保的檢查方式。它還將測試擴展到兩 個風電場的6臺風力發(fā)動機上。
Andrew Bordine是消費者能源公司的消費者管理和電網基礎設施主管，他表示，無人機“能飛到離發(fā)電機的葉片很近的位置，”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行，不僅危險，而且每人次須耗費10000美元。
“由于3D成像的質量很高，很多人對利用無人機檢測風力發(fā)電機很有興趣，” Navigant Research的高級研究分析師Jesse Broehl說道。截止到今年年初，全球安裝的風力發(fā)電機數量多達268550臺，其805000個葉片每年至少需要檢查一次，Jesse Broehl表示。
他表示，目前無人機檢測的風力發(fā)電機還不到總數的2%，風力發(fā)電機的保修期通常為3-5年，隨著越來越多的發(fā)電機保修期即將終止，他預計無人機的市場需求將會飆升。
無人機發(fā)展阻礙重重
不過安全方面的顧慮依舊存在。美國農業(yè)航空協(xié)會表示，無人機給作物噴粉機和其他低空航行飛行器的飛行員帶來了危險。該機構希望無人機能配備更好的設備以避免碰撞，該觀點也得到國際航空引航聯(lián)盟協(xié)會的認可。
美國確實發(fā)生過無人機碰撞事故。美國交通部每個月收到的無人機撞擊報告多達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雜的商業(yè)無人機和廉價的普通版。
“最大的挑戰(zhàn)不是制定規(guī)章制度，而是缺乏限制無人機需求的最終政策，”國際無人機系統(tǒng)協(xié)會的Tom McMahon說道。
勒克斯研究機構的分析師Saenko稱，加拿大、瑞士和新西蘭等一些國家對無人機制定了更為開放的政策，相關人士也在為到2020年建立歐盟范圍內的無人機管制政策而努力。
在未來的幾年里，美國可能不會最終敲定關于無人機使用的準則。不過Saenko表示，無人機正走在“正確的發(fā)展道路上，”美國聯(lián)邦航空管理局今年頒發(fā)的豁免權以及今年2月白宮做出的行政命令都是支持負責任的無人機使用的。
最終的結果會是如何？她表示目前只有5%的石油和天然氣生產使用無人機，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。
（譯者：流浪狗）
?