扶余无人机教育体验中心

高空结构物无损检测

  • Non-destructive Inspection

  • 新一代高空结构物无损检测(NDT)解决方案
  • 基于双无人机的自主X射线管控平台
  • 本系统是一套NDT(Non-Destructive Testing)管控解决方案,从风力发电机叶片开始,可安全、精确地诊断桥梁、铁塔、大型工厂等所有高空结构物的内部缺陷。通过两架无人机(分别搭载X-ray发生器及探测器)有机联动的自主编队飞行系统,取代高风险、高成本的传统检测方式,提出基于地面控制的新一代安全诊断范式。
两架检测无人机隔着风力发电机结构物相向悬停——一架发射X射线,对面一架接收的编队构成

为何需要

资产的威胁始于肉眼看不见之处。

风力发电机叶片及大型高空结构物的致命损伤(粘接线剥离、层间分离、内部裂纹等)始于结构内部。仅靠传统的表面光学拍摄无法及早发现这些损伤;若要透视内部,作业人员必须亲自悬吊于绳索上作业,或投入大型吊车。

由于高昂的风险成本与停机时间(Downtime),大多数现场一直以来并非在「确有必要时」,而是仅在「预算允许时」才有限地实施检测。本公司的平台以技术突破这一局限,实现常态化、精密的结构健康监测(Structural Health Monitoring)。

范式转变

对比传统方式与智能自主NDT平台。

风电场脚下的平地上,两人站在移动式管控台前实施检测——无需攀上结构物,仅在地面控制
项目传统方式(绳索作业 · 平台)智能自主NDT系统业务影响
作业人员位置高空结构物上(高风险暴露)地面控制降低重大事故风险
投入人员绳索专业团队 + 设备保障人员操作员1名、检测员1名降低人工及运行成本
事前准备租赁吊车、确保进场道路、安装绳索最小起飞空间及事前检查检测准备时间(Lead time)最小化
更换目标须下降至地面后重新攀爬在管控界面中点击目标(一键操作)多目标连续检测,效率最大化
作业恢复作业中断时须从头开始从已保存的中断坐标立即恢复增强对恶劣天气等变量的应对能力
数据可重复性依赖作业人员经验(无法追踪同一位置)基于3D建图坐标的精确复访可按6个月或1年周期进行时序状态追踪及预测性维护

工作原理

不依赖预先输入的图纸(CAD),在现场即时解析结构物的3D空间信息并执行任务。

  1. 01

    实时3D空间扫描 Digital Twin

    起飞后通过Lidar传感器实测结构物的实际形态(风轮、叶片平面等)并进行3D建图,无需图纸数据。

  2. 02

    智能目标锁定及进近 Targeting

    操作员指定目标后,系统自动计算目标的法向量(Normal vector),以最佳安全进近速度(0.5m/s)进入检测区域。

  3. 03

    超精密编队悬停 Dual-Flight Alignment

    两架无人机隔着结构物保持相向状态(Source–Detector),并跟随表面移动。

  4. 04

    成像几何对准度监测 Geometry Index

    以0~1指数实时可视化两架机体之间为X射线穿透所需的几何对准状态。检测员可确认风造成的微小偏差,在最佳时机进行拍摄。

  5. 05

    数据坐标化及返航 Coordinated Return

    所有检测位置均以3D坐标记录,机体随后自动返航,日后可对同一位置进行复检。

毫不妥协的安全

为守护高价设备与工业现场的安全,系统搭载多层安全协议。

  • 硬件Geofencing 设定最小间距

    系统强制控制,任何情况下均无法进入结构物半径3m以内。

  • 实时动态异常检测 Dynamic Anomaly

    叶片出现微小旋转或振动时,立即后退至安全距离,等待操作员判断。

  • 三级避障算法 Collision Avoidance

    即使在通信中断的情况下,也能仅凭机载传感器(On-board Sensor)感知周边障碍物,经三级避障机动后自主返航。

  • 电量及起降管理 Power & Sequencing

    电池电量降至30%时发出警告,降至20%时立即触发返航指令(确保2分钟备用滞空时间);为防止多架机体相撞,起降及目标进近均按顺序控制。

融合管控系统的优势

  • 设备中立性 Hardware Agnostic

    不受限于特定NDT设备。客户可将现有使用的X-ray等诊断设备与无人机结合,直接沿用。

  • 封闭网络独立运行 Air-Gapped

    无需互联网连接或依赖外部云,仅凭独立的现场管控系统即可运行,提升安全性与稳定性。

  • 记录的可重复性 Time-series Tracking

    「3号叶片,距叶尖12m」等直观记录与精确坐标相互关联。数月后可精确飞抵同一位置,追踪缺陷的发展状态。

  • 数字孪生仿真 Pre-Rehearsal

    在实际机体起飞前,于与管控软件环境一致的模拟器中预演整个任务,事先排除现场变量。

系统构成与规格

Air — 自主飞行单元

无人机编队(最少2架,可扩展至4架以上)

搭载模块:高性能机载AI计算机、3通道Lidar、双IMU、RTK卫星导航系统、新一代飞行控制器(FC)

Ground — 管控单元

编队飞行控制计算机、检测及数据管控计算机

提供任务·资产·操作员UI

适用结构物
风力发电机(三叶Y型、两叶垂直型)及各类大型高空结构物
运行半径
观测距离50~200m · 隔离距离10m · 标准检测距离5m(强制安全下限3m)
极端环境控制
最大运行风速12m/s
数据处理性能
间距计算20Hz以上 · 3D点云(Point cloud)处理6Hz · 实时渲染30Hz

上述数值为设计基准值,可根据客户现场条件及所搭载NDT设备的规格进行优化定制。

检测软件 WTBLADE

飞行与检测在同一软件中无缝衔接。任务编组与编队可用性检查、管控与安全判定、传感器校准与诊断、报告查阅,均在同一界面体系中完成。

界面列表
运行概览 ※ 界面数据仅为示例
01运行概览

一目了然地查看进行中的检测任务及无人机状态。

界面列表
运行驾驶舱 ※ 界面数据仅为示例
02运行驾驶舱
界面列表
任务记录 ※ 界面数据仅为示例
03任务记录

按状态及风电机组查询已执行的任务。

界面列表
编队可用性 ※ 界面数据仅为示例
04编队可用性

检查检测任务所需两架无人机的可用性。

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编队监控 ※ 界面数据仅为示例
05编队监控

通过深度对比诊断已登记无人机的实时遥测数据,一目了然地掌握编队运行状态。

界面列表
按领域报告 ※ 界面数据仅为示例
06按领域报告

选择领域以查询单项报告。(只读)

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传感器监控 ※ 界面数据仅为示例
07传感器监控
界面列表
传感器校准 ※ 界面数据仅为示例
08传感器校准

突破高空结构物安全诊断的局限。

请告知您希望诊断的场区的机型与规模,我们将为您提供针对您业务环境优化的定制化运行方案及引进咨询。

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风力发电机不停机检测

  • Wind Turbine Inspection

  • D-AIR OIS 不停机外观检测系统
  • 一套创新的「不停机外观检测系统」,在不中断运行中风力发电机的情况下,检出旋转叶片的缺陷,并据此提供精确的检测报告。
  • D-AIR OIS在发电机运行状态下直接对外观进行精密拍摄,避免因停机造成的巨大发电收益损失;同时在地面直接获取叶片形态,无需制造商的设计图纸即可即时在现场部署。此外,不依赖作业人员的肉眼或记忆,由智能系统自动追踪全部拍摄区域,确保盲区最小化的检测覆盖率。

为何选择D-AIR OIS

无人机在空中拍摄运行中的风力发电机,地面跟踪设备同步追随叶片旋转的现场 无人机在空中检测运行中的风力发电机,地面跟踪设备接收数据的现场
优势列表

不停机(Zero-Downtime)的创新叶片检测解决方案

常规的风力发电机检测以设备停机为前提,停机期间产生的发电收益损失甚至远超检测本身的费用。

而D-AIR OIS采用尖端技术,在风轮旋转状态下追踪其轨迹并获取检测数据。如今,客户无需承受停机,即可通过不间断运行降低收益损失。

停机检测 运转中检测 时间 时间 发电收益损失 检测时段 发电输出 发电输出 — 不中断
优势列表

以覆盖率管理取代人的记忆

检测中最危险的失误不是「误判」,而是「遗漏」。只要存在未检查的区域,就无法确信没有缺陷。D-AIR OIS不依赖作业人员的感觉或记忆。系统管理将整个叶片表面细分而成的网格台账,找出漏拍的空格并自动下达补拍指令。在所有网格填满之前不会生成报告,以此作为证明检测无遗漏的依据。

漏拍网格 所有网格填满前不会生成报告 叶片表面网格台账
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无需图纸、无需第三方配合即可开展的检测

现有检测系统大多基于叶片设计图纸运行。因此,对于自身不持有设计图纸的发电运营商而言,从系统引进初期就需要寻求制造商配合,存在程序上的制约。

而D-AIR OIS是一套创新解决方案,由安装在地面的设备直接扫描旋转中的叶片,自主获取其形态。由此无需事先的设计资料或第三方配合流程,即可在现场即时部署检测系统。

优势列表

考虑风压所致叶片变形的超精密缺陷位置追踪

运行中的叶片受风压影响,必然产生弯曲。若像传统检测方式那样将叶片假定为无弯曲的刚体(Rigid body),越靠近叶尖,与实际缺陷位置的误差就越大。

为突破这一局限,本系统精确分析并反映叶片的实时弯曲变形状态。由此即使在缺陷多发的叶尖部位,也能精确定位损伤位置。

叶尖误差 实际 — 受风弯曲状态 假定为刚体的位置 越靠近叶尖,缺陷的实际位置偏差越大——系统实时掌握这一变形
优势列表

通过按风险等级划分的缺陷报告体系,直观支持维护工作

本系统不仅仅罗列已发现的缺陷,而是按风险等级进行系统分类后报告。通过基于优先级的清单,事先防止需即时应对的「致命缺陷」淹没在大量一般缺陷之中而被忽视,实现高效的维护作业。

优势列表

以飞行安全为先的数据可靠性

在引进不停机检测时,客户最担心的是在旋转体周边飞行时的碰撞风险,以及大量拍摄成果的位置信息相互混淆的数据混乱问题。

本系统在几何上控制无人机航线,阻断其进入叶片旋转半径,从而降低事故风险。此外,采集的所有影像均经过严格的验证流程,被赋予准确的位置标签。凡有丝毫模糊或疑似存在误差的数据,系统均会预先拒绝(Reject),仅筛选完整性已获证实的信息,为客户提供值得信赖的最终检测报告。

检测软件

不止于拍摄。从检测对象登记、飞行管控、覆盖率确认、缺陷审核到报告交付,均在同一平台完成。

界面列表
检测概况一目了然 ※ 界面数据仅为示例
01检测概况一目了然

在首页即可查看已登记的发电机与累计检测次数、尚未着手的作业以及待验证的缺陷。

界面列表
发电机·叶片台账 ※ 界面数据仅为示例
02发电机·叶片台账

按场区登记发电机与叶片形态后,后续各次检测均按同一基准累积。

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检测前确认跟踪精度 ※ 界面数据仅为示例
03检测前确认跟踪精度

首先确认地面跟踪设备的对准是否有效。误差超过基准时不会开始检测。

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飞行管控与故障应对 ※ 界面数据仅为示例
04飞行管控与故障应对

一边查看无人机影像与旋转跟踪状态,一边当场指定需补拍的区段。通信中断时,保留已获取的拍摄成果,重新确认安全前提后恢复。

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拍摄覆盖率确认 ※ 界面数据仅为示例
05拍摄覆盖率确认

将叶片划分为前缘、后缘、压力面、吸力面,按半径区段确认拍摄是否完整。中断的作业会完整显示剩余区段。

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缺陷审核 ※ 界面数据仅为示例
06缺陷审核

按叶片确认已发现的缺陷及其位置,误检则予以驳回并留存记录。

界面列表
缺陷确认与报告交付 ※ 界面数据仅为示例
07缺陷确认与报告交付

仅验证完成的缺陷纳入报告,叶片重建成果也一并交付。

界面列表
未解决项管理 ※ 界面数据仅为示例
08未解决项管理

需复检或待验证的项目汇总于同一列表。

界面列表
检测记录审计追踪 ※ 界面数据仅为示例
09检测记录审计追踪

从拍摄到交付的状态变化均连同时间与理由一并留存,且不可删除。

自主智能体无人机机场

必须亲自前往才能安心的负担 · 看不到的盲区 · 不必要的人力投入 —
D-AIR 可解决现场的这些问题。
我们代您巡查危险区域,全天候记录现场,仅向您报告结果。
您可以减少不必要的出动和风险负担,提升管理水平。
无论您身在何处,现场始终处于掌控之中。

建筑工地安全·资产监测

难以亲自查看大范围现场吗?盲区更少的安全、精确的工序、细致的资产监控,均可在办公室完成管理。

河道设施·环境监测

我们代替危险的河道巡查,对大范围设施和环境变化进行监控并报告。您可以减少时间和人力负担,在办公室即可缓解对现场的担忧。

工业多旋翼无人机在石化工厂厂区内的自动充电机场上方飞行

工业设施安全·资产监测

无需面对大范围现场的盲区、危险的设施检查和不必要的人力浪费,即可降低重大事故风险,并在办公室掌握大量现场资产的状态。

土木工程现场安全·资产·施工监测

无尽的土木工程现场存在盲区,需要频繁巡查,还要担心安全事故。可以减轻往返现场的繁琐负担,在办公室一目了然地管理从施工到资产的各个方面。

白菜田边缘处于关闭状态的白色无人机充电机场,以及在田地上空飞行的工业多旋翼无人机

森林·农作物生态监测

无边无际的山林和农田难以靠步行攀登逐一查看,存在错过病虫害蔓延和防治时机的隐忧。我们支持定期跟踪大范围生态变化,发现异常迹象,以便及时应对。

如何实现24小时无人监测

  1. 1 24小时常驻自主智能体无人机
  2. 2 制定自主任务执行计划
移动式机场
01移动式机场

搭载于移动拖车、便于快速演示的机场

  1. 3 任务准备就绪
  2. 4 定期 · 预约 · 远程 · 传感器触发起飞
  3. 5 自主执行任务 · 数据采集异常检测 · 实时报告
  4. 6 自动返航 · 降落
  5. 7 3分钟电池自动更换
  6. 8 数据传输 · 报告
返回动作流程
移动式机场
01移动式机场

搭载于移动拖车、便于快速演示的机场

返回动作流程
任务日程表
04任务日程表

定期起飞、预约起飞、远程起飞、传感器触发起飞

异常检测 监测 报告 24小时连续 无人常驻 远程 定期 不定期 自动重复 排程
图片准备中即将上线
远程无人24小时监测

D'STATION-M3A 规格

支持机型DJI M3E / M3T 系列
尺寸(mm)(最小)≤1015×1365×735 / (最大)≤1015×2085×735
重量≤160 kg
材质304不锈钢 · 铝合金
传感器风速 / 温度 / 湿度 / 降雨
安全装置过载 · 漏电保护(30mA)
功耗(标准)≤350W / (最大)1,500W
输入电压220V AC 50~60Hz
工作温度−20°C ~ 55°C

D-AIR

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