无人机如何解决风电场建设中的“汉诺塔”难题？

随着风电不断“进军”我国中南部地区，地形的复杂性也给风电场建设提出更高要求。常见的吊装作业，总会遇到平台坡度大且吊装面积小等问题。在这种情形下，如何实现工装、基座、大部件及吊装器械对吊装平台的最优利用？

早在古印度时代，就有人提出“汉诺塔”难题——如何用最少的移动次数完成圆盘的移动？当下，风电行业也面临着类似的“汉诺塔”难题：如何在有限的空间进行设备的最优摆放？面对这一“瓶颈”，金风科技又将如何解决？

在4月4日，智库 | 无人机如何成为风电场的“CT扫描仪”？一文中，小编曾与大家分享风电场的“CT扫描仪”——无人机在风电场全生命周期，特别是前期规划设计阶段的应用。而当来到风电场建设时期阶段，新疆金风科技股份有限公司（下称“金风科技”）无人机及其数据获取后的应用就远不止“扫描仪”这么简单了。

以南方风电场复杂地形项目来说，其点位吊装面积较为有限，多面临“平台坡度大，但吊装面积小”问题。这一问题不仅增加风电机组吊装难度，也对吊装方案设计提出更高要求。科学的吊装方案，不仅要保证后期吊装的正常开展，也需精准评估施工量和施工成本，对预选机位点做出合理性、经济性分析。金风科技结合多年项目施工经验，针对南方复杂山地项目自主开发了象腿工装、预埋基座等小平台吊装方案，包括现在行业内常用的吊装方案在内，其实施的关键问题都在于最优利用吊装平台，实现工装、基座、大部件及吊装器械的合理摆放。

目前针对小平台的吊装方案，设计时期工作主要分为两种：其一需要经验丰富的工程师现场踏勘，根据现场情况做出合理分析和设计，方案科学性与否依赖于工程师的技术水平和吊装经验，这种方法需要较多的人力成本；其二是借助测绘地形图对平台地形的描述，基于平面拟合等方法重建山体特征后，模拟场坪效果和吊装平台场景。方案的模拟效果和设计精度与测绘地形图精度密切相关，目前风电场地形图大多等高距为2米~5米，即2米~5米间距内的地物特征难以体现。同时模拟重建的山地特征没有地表纹理，设计人员无法完全、直观的掌握现场地形地貌特征。

传统机位三维模型(上图）与无人机建模实景模型（下图）对比

金风科技在小平台吊装方案设计中创新引进了无人机的使用。即对于小平台机位点，利用便携式无人机飞行至机位点上空50~100米后，按照规划航线围绕机位点飞行，飞行过程中按照预设重叠度拍摄高清数字影像，并记录拍摄时刻的位置信息。数据获取后将高清影像及对应的位置信息相结合，基于空中三角测量等原理方法，生成测区内的三维实景模型。地面分辨率可以达到厘米级，地物清晰可见。无人机平均需要20分钟完成一个机位点拍摄，1小时内便可生成高精度三维实景模型。

无人机建模挖方面积动图

模型构建后可进行长度、面积及挖填土方量统计。针对小平台机位点的三维实景模型，设置不同的挖填高度，模拟挖填后场坪效果，测量模拟场坪的长、宽、面积及挖填土方量数据，通过不同的挖填高度寻优最佳场坪方案，在保证施工要求的前提下达到施工成本最低。在挖填土方量统计过程中，依靠智能滤波和人工修正相结合的方法，去除地表树木和植被的影响，保证统计结果最接近真实值。最佳场坪方案确定后，将大部件及吊装器械等1：1模型模拟放置在虚拟场坪中，合理规划摆放位置，完整模拟后期吊装的全部施行过程。

金风科技通过无人机对小平台及吊装风险机位点快速勘测，生成三维实景模型，设计人员可以对机位点地形地貌信息形成更全面、更直观的认识。通过模拟场坪最优挖填方案及施工量、施工成本精准评估，并1：1模拟大部件、器械的摆放，对吊装方案进行提前预演，大幅降低吊装风险。

无人机参与三维建模相关成果展示

在越来越强调立体空间感知的今天，金风科技在风电场建设中顾及风机设备的形态、结构，也考虑如何智能评估宏观环境、合理利用已有的条件，降低规划建设运维等阶段的成本等问题。

金风科技引进成熟的科学技术，通过对多种技术充分融合和应用，集合如无人机、GIS技术，快速获取三维地理信息数据，利用VR技术、多维展示展示等，凸显这些技术应用在风电场立体空间信息定量分析、真实可视化方面的巨大优势，实现快速、高效、准确的风电场设计、吊装方案设计、运维方案优化，为整个风电行业全生命周期的数字化、智能化“指路”。

当然，单独的无人机技术仍难以完成这一变革，成果背后是包括地理信息GIS、流体仿真CFD、气象等专业在内的强大融合。后续又将有哪些新成果？且听金风科技未来为您娓娓道来。