无人机放线经济性分析.doc

无人机放线施工经济性分析Economic Analysis on the release line construction by the UAV 摘要：输、配电线路施工，需投入大量人力，人工成本高；在施工过程中，对既有设施、树竹、经济农作物造成的损坏较多，引发的摩擦多，尤其在高海拔山区，难度更大：为了减少电力输电线路放线施工人力输出和工时，减少了对线路走廊内的树竹砍伐、经济农作物破坏等经济损坏，降低施工安全风险，近来，开始使用无人机展、放线施工技术。运用作业成本法、价值工程法，对无人机展、放线和人工展、放线两种施工方案进行对比分析。无人机展、放线比采用人工展、放线的价值系数高，成本降低期望值也低。无人机担当“电力放线工”，替代人工进行展、放线施工作业，省时、省力、降成本，安全、可靠、经济、便捷。Abstract: the construction of transmission and distribution power line needs to invest a lot of manpower what costs high labor; and the construction might damage the existing facilities, bamboo, economic crops, and cause more friction, more difficult especially in the high altitude mountains: in order to reduce the manpower output and hours of the power transmission line stringing construction, reduce the economic damage to the line corridor like that the tree felling, or economic crops destroyed, reduce the risk of construction safety, recently, Construction technology of exhibition and release line by UAV has been used. Using activity based costing, value engineering method, the two kinds of the exhibition and release line construction schemes are compared by the manpower or UAV. The value coefficient by UAV is more higher, the cost by UAV is more lower and the expected value by UAV is more lower than the manpower. When UAV plays the power line workers, line construction work could save time, effort, cost reduction, safe, reliable, economical and convenient by the manpower.关键词：无人机；放线；施工；经济分析Keywords: UAV, release line, construction, economic analysis0 引 言长期以来，电力输电线路架设中展放导线、放线紧线工作大都先采用人工放牵引绳，再用牵引绳带动导线，让导线沿杆塔展放好，再在杆塔上收紧导线。这种施工方法需要大量的人工，还需要人行走廊，会损坏农作物、砍伐树木，山区、河流、湖泊难度更大。近年来，开始使用无人机放线技术，方便快捷、施工水平在不断总结提高，技术方案也不断完善，安全风险系数在降低、经济效率高；特别是在线路走廊长、地形复杂、地势险要的地区，或者在农田、果园等经济作物生长区，通航的河道，复杂的交通、跨越区，使用无人机展、放线施工，无人机担当“电力放线工”， 替代人工进行展、放线施工作业，效果更加显著。由于该项技术应用时间不长，其安全性、经济性还没有得到广泛认识，尤其是经济性还停留在感性阶段，大都还没有进行深入的定量分析。该文通过对无人机放线方法的介绍，采用作业成本法和价值工程法分析，清晰地阐述了该方法的优越性、先进性、经济性，值得广泛推广应用。1无人机放线概况 1.1无人机参数性能六旋翼电力架线无人机，价格约2万元（见图1）。相关参数及性能如下： 自重3kg；最大飞行距离2km；最大负荷5kg；最大续航时间20min，负载之后的续航时间有所降低（减少），现目前一般控制在15min完成； 自带航拍摄像头，能直接传送到操作遥控器显示屏； 影响因素：雨天、大风天气不可飞行； 图1 六轴放线无人机 飞行速度：空机速度达12m/s；展、放线施工时因放线盘输出牵引绳的速度影响，速度约35 m/s，500m档距可以在7min内完成； 可垂直起飞和降落；无需任何辅助装置，对场地的要求低； 远程操控，飞行精度高，能够悬停、前飞、后飞、侧飞、盘旋等； 安全性高，人机分离的工作模式，无需人员涉险，自动避障功能可有效防止对线路损伤； 速度可控范围大，智能化程度高； 携带方便，操作简单有效，性能稳定可靠，抗风能力强，机动灵活，运营成本低。 通过在35、110千伏电力线路架线施工中多次应用，价值高、安全、经济效益明显（见图2）。 图2 110千伏电力线路放线 1.2无人机放线方法根据现场实际情况和无人机放线施工经验及技术性能和经济指标都比较适合本工程导引绳的展放工作，采用无人机展放引绳方案。其主要内容是：运用无人机带将一根3.5mm尼龙绳（一级引绳）投送到放线区段的各级杆塔上，再牵引一根10mm迪尼玛引绳（二级引绳），待整区段迪尼玛引绳放通后，再牵引一根15防扭钢丝绳（三级引绳）。1.3安全技术措施(1) 施工前进行技术交底，学习展放方案，使参与施工人员明白展放要点；按工具配备表，对准备在展放施工中使用的工器具，逐件进行规格、数量、要求的检查与核对。 (2) 飞行前利用风向标、风速仪、风向袋测定气流参数，判定能否作业。(4) 风力超过4级、大雾、下雪天时禁止飞行。 (3) 服从地面指挥员指挥，时刻观察风向、风速、乱流等，防止进入错误飞行而发生事故。 (4) 作业完毕后，清洁机器,注意防火、防潮、防粉尘；填写飞行日志和记录。 (5) 在各跨越处派专人看护，尤其是注意3.5尼龙引绳不要抛出跨越架架体；公路跨越处注意引绳距地面在安全距离内。(6) 在整个作业流程中，作业人员必须做好对迪尼玛绳、钢丝绳的保护，避免打死结、剧烈摩擦。2 作业成本法分析 以1.5公里的耐张段为例。优点：（1）减少人工作业，降低安全风险，减少了劳动强度和难度，保障了电力工人的人身安全。人工放线时，需大量的人工沿线布置紧线牵引绳，特别是在地势险要的高山地带，所需的人工多，人员安全风险大。（2）减少了线路走廊内的树木砍伐，不需要修筑放线通道，保护了环境和生态平衡。高山地带人力放线修筑放线通道、布置紧线牵引绳时，需砍伐大量的树木，对线路沿线的农作物损失量大，解决了山区放线难题，见图3。 图3 山区放线（3） 减少工作时间，加快了工程进度，提高了经济效益。无人机展、防线：在平地仅需15个工日、大跨越（跨江、峡谷）需45个工日、高山地带需80个工日；实际人工放线：在平地需90个工日、大跨越（跨江、峡谷）需155个工日、高山地带需400个工日。无人机防线造价：在平地3000元、大跨越（跨江、峡谷）6750元、高山地带12000元；实际人工展、防线造价：在平地13500元、大跨越（跨江、峡谷）23250元、高山地带60000元。无人机展、防线比人工展、防线节约成本费用比例为：在平地77.7%、大跨越（跨江、峡谷）71.0%、高山地带80%。无人机展、防线与人工展、防线的作业成本对比详见表一，施工时间含修筑架线通道时间。 无人机防线与人工防线的作业成本对比表 表1防线方式平地工日 造价（元）大跨越（跨江、峡谷）工日 造价（元）高山工日 造价（元）无人机放线1530004567508012000人工放线90135001552325040060000工程定额1166336162883729015841注： 1.平地（平原地形）的作业，无人机防线以泥白线#3-#6段,人工防线以七官线#5-#8段为例测算；2.大跨越（跨江、峡谷）的作业，无人机防线以跨越沅江的陬三线#8-#11段,人工防线以跨越沅江的德东线#14-#17段为例测算；3.高山地形的作业，无人机防线以泥白线#6-#9段,人工防线以观牛线#46-#46段为例测算。（4）减少已运行线路配合展、放线施工的停电时间，将牵引绳配置为绝缘绳，牵引绳可带电跨越运行线路，减少已运行线路配合展、放线施工的停电时间，保证供电可靠性、设备利用率指标，降低可能的各户投诉事件。 缺点:需要视线良好的晴天施工，雨、雾天气或大风天气不能施工。就一条110千伏输电线路改造工程为例，架设6公里左右的线路原来需要20天左右，现在只需要15天，同时减少了约10名施工工人的人力输出，此外，对于原来靠人工展、放线对沿线树木砍伐、农作物破坏等经济损失，除去购置无人机的成本折旧费用，无人机展、放线施工每公里能节约11.5万元成本费用。3 价值工程法分析 价值工程是以提高作业（放线）的价值和有效利用资源为目的，通过有组织的创造性工作，寻求用最低的寿命周期成本，可靠地实现使用者所需功能，以获得最佳的综合效益的管理技术1。 应用功能成本法计算功能价值V，是通过一定的测算方法，测定实现应有功能所必须消耗的最低成本(目标成本)F，同时计算为实现应有功能所耗费的现实成本C，经过分析、对比，求得对象的价值体系和成本降低期望值，确定价值工程的改进对象。其表达式为：Vi=Fi/Ci。 仍以1.5公里的耐张段为例。以无人机展、放线在高山地带为方案A，以人工展、放线在高山地带为方案B。 经过分析认为： 方案A的功能评价值为11000元，实际投入为12000元； 方案B的功能评价值为22000元，实际投入为60000元。 则： 方案A的价值 VA=FA/CA=11000/12000=0.92 方案B的价值 VB=FB/CB=22000/60000=0.37 通过以上分析计算可以得出，方案A的价值高于方案B的价值。同时，可以看出，最恰当的价值应该为1，因为满足用户使用者要求的功能最理想最值得的投入（最低投入）与实际投入一致。 通过价值分析，可以确定价值工程对象的改进范围。计算如下： 对作业（架线）进行价值分析，就是使该项作业的价值系数尽可能趋近1。为此，确定的改进对象是： （1） Vi=Fi/Ci值低的功能 计算出来的Vi1的功能区域，基本上都应改进，特别是Vi比1小得较多的功能区域，力求使Vi=1。 （2） Ci=（Ci - Fi）值大的功能 Ci是成本降低期望值，也是成本应降低的绝对值。当价值系数同样低时，优先选择Ci数值大的功能区域作为改进重点对象。无人机展、防线与人工展、防线价值分析对比详见表二。 无人机防线与人工防线价值分析对比表 表2架线方式平地评价值（元）价值系数 期望值（元）大跨越（跨江、峡谷）评价值（元）价值系数 期望值（元）高山评价值（元）价值系数 期望值（元）无人机防线28000.9320065000.96250100000.921000人工防线100000.743500120000.5211250120000.3738000 所以，利用无人机展、放线比采用人工展、放线的价值系数高，成本降低期望值也低。4 结语 在电力线路建设施工过程中，有效的利用无人机的特性与优势，可以更好的实现对高海拔、高风险、高难度地区的展、放线施工，可以有效的避免因地形复杂、跨越多等带来的安全隐患和施工困难，减少人工劳动强度和难度，提高安全效益、工作效率和经济效益，保护环境和生态平衡。随着社会经