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川藏电网巡检:无人机如何克服高海拔极端环境考验?

精华 23
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国网四川送变电公司运维的藏区电网线路总长超过 6500 千米,覆盖 26 万平方公里国土,跨越甘孜、阿坝、凉山少数民族自治州,保障和改善了藏、羌、彝、苗等各族群众的生产生活,是区域经济社会的生命线。
然而藏区电网横亘高山峡谷,输电线路塔位最高海拔超过 5000 米,沿线自然环境极为恶劣,传统人工巡检异常艰辛,工作质量和效率不高,还面临一定的人身安全威胁。如何在高原山区进行高效安全的巡检作业,是一个棘手的问题。

面对高原山区巡检工作的极限挑战,四川送变电公司自 2015 年起,逐步引入大疆无人机,积累了丰富的飞行经验,提出了行之有效的对策。


❶ 挑战一:极寒环境
四川高原山区年冰雪期长达 4~6 个月,户外环境温度极低,在低温环境下,锂聚合物电池内阻增大、容量减小,从而导致电池续航时间减少。

解决这个问题有两种方法:一是使用可自加热的动力电池,如大疆经纬 M200 V2 系列、“悟” Inspire 2 等无人机,安装电池并开启电源后,当温度低于 15℃ 时会自动加热电池,并将温度保持在 15~20℃ 之间,以发挥电池的最佳性能。二是飞手从驻地前往待巡线路途中,将动力电池置于车载空调出风口,持续吹出的热风可将电池预先热透。在冰雪天气,经过车载空调预热的电池,温度还来不及降下来,飞手就可完成这一架次的巡检作业。

实践表明,在极寒环境下飞行,利用车载空调预热电池效果更佳,既不会耗费自身电量影响无人机的续航时间,也无需在起飞前等待电池的自加热过程。


❷ 挑战二:大落差航线
在大渡河、雅砻江、金沙江流域沿岸,输电线路沿悬崖绝壁蜿蜒而上,车辆能到达的地方(起降点)与塔位间的高度差往往超过 1000 米,部分塔位甚至超过 2000 米。

如此巨大的航线落差,对飞行操作和电池使用效率提出了高要求。多旋翼电力巡检无人机的最大上升速度一般为 4~5 米/秒,油门满舵持续爬升耗时 3~8 分钟,对电机的动力和可靠性要求很高,返航也需要在尽可能短的时间内着陆。

一般可采用斜向俯冲或螺旋下降的方式返航,这样既能快速降低飞行高度,也可使无人机的姿态更平稳。然而江河两岸狭窄,当没有足够的空间做俯冲或螺旋动作时,就需要无人机以竖直降落的方式尽快着陆,但下降速度达到 3 米/秒后将极大地考验无人机的自稳能力,以最小油门持续降高,应密切关注无人机的姿态,当无人机有失稳迹象应立即加大油门,使其姿态恢复稳定后再继续小油门下降。

对于大落差航线的巡检作业,应选择动力性能好、姿态更稳定、续航较长、支持 500 米限高解禁的无人机,如大疆“御” Mavic 2、精灵 Phantom 4 Pro。


❸ 挑战三:复杂的风环境

高原山区风环境复杂,峡谷地带气流紊乱,常常出现超过 5 级的阵性风,并伴有风切变现象,对巡检作业安全造成了严重威胁,特别是快速降落中的无人机,遇到风切变时,机身容易出现剧烈颠簸,有失稳坠落的风险。
虽然无法干预风环境,但我们仍然可以采取有效措施保障飞行安全:放飞无人机前观测风速、风向,确认航线风环境满足飞行技术指标要求;掌握当地起风时间、风力等级、持续时间,尽量避开强风、乱流时段作业,高原山区通常在中午前风环境相对温和,因此宜在早晨、上午飞行作业;在飞行过程中,特别是快速降高阶段,作业人员应注意监视无人机姿态是否稳定,以便异常时及时采取措施,对于配备有 FPV 摄像头的无人机,通过 FPV 画面来监视无人机的姿态更直观。


❹ 挑战四:陡峭的山势

四川送变电公司运维的输电线路不少建在陡峭的山崖之上,山势高而险峻,巡检的难点在于,当无人机飞越杆塔顶部,在上山坡面降低高度巡检杆塔另一侧时,杆塔与山壁、树木间的净空距离极为有限,无人机面向杆塔拍照,在移位过程中稍有不慎就可能撞击后方、下方障碍物。
无人机飞越塔顶,在降高前可将无人机云台相机朝下 90°,以评估上山坡侧地形地貌,调整飞机位置,在与杆塔保持安全距离的情况下,适当远离上山坡侧山壁、树木。此外,飞手宜轻柔打杆,防止动作过大无人机因惯性撞击后方贴近的障碍物。同时,在较低的高度拍摄时,宜多次将云台相机竖直朝下确认无人机与正下方地表、树木的距离是否安全。

巡检建在悬崖峭壁上的输电线路,宜选择具备后视和下视避障功能的无人机,如“御” Mavic 2 和精灵 Phantom 4 Pro,为飞行安全提供后备保护。


❺ 挑战五:高海拔
四川高原山区的输电线路,塔位海拔多数超过 3000 米,高海拔稀薄的空气将导致升力明显减小,无人机维持飞行高度将消耗更多的电能,导致续航时间锐减。

为提供足够的升力,大疆 “悟” Inspire 2 专门适配了高原桨,以保证在 5000 米海拔高度稳定飞行。通过安装高原桨,“悟” Inspire 2 就能在四川高原山区正常开展电力巡检作业。大疆精灵 Phantom 4、“御” Mavic 2 系列无人机配备通用桨,可在 6000 米海拔高度安全飞行,无需根据海拔高度更换桨叶,十分方便。

对于长续航需求,选择配备高容量 TB55 电池的大疆经纬 M200 V2 系列是不错的选择,实践表明,预留 15~20% 的着陆电量且仅安装禅思 X5S 或禅思 Z30 单云台负载,经纬 M200 V2 系列在高原山区电力巡检续航达 22~27 分钟,是大疆除客户定制机型外续航最长的一款无人机,能较好地适应高海拔苛刻的飞行环境。
无人机在高原山区电力巡检,应预先了解极端自然环境可能给飞行活动造成的困难,并充分熟悉解决问题的对策,保障巡检作业安全。

未来,电网人会在无人机高精度自主精细巡检的方向上继续探索,切实降低藏区电网巡检的难度和安全风险,不断提高线路巡检质量和效益。
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匿名  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-27 2#
沙发
xing_Hol  Inspire 1 V2.0认证用户 2019-7-29 3#
厉害! 这种环境进行电网搭建、检测。向电网员工致敬!
过客1986  Mavic Pro认证用户 2019-7-29 4#
朋友们。 现在 知道用电简单 但是背后的艰难谁知道呢。 本人就是搞电地。
流沙丶   2019-7-29 5#
点赞
radem  Osmo Action认证用户 2019-7-29 6#
要是大疆能发明电力感应充电来延长无人机的续航能力将是对电力巡检的重大贡献
真方圆A  Osmo Pocket 2认证用户 2019-7-30 7#
点赞!
fansf3daa02e  Osmo Mobile 3认证用户 2019-7-30 8#
厲害~~~
POWERSHOT  Osmo Pocket 2认证用户 2019-7-30 9#
危险作业
djiuser_Fw7Bqnn  Osmo Mobile 3认证用户 2019-7-30 10#
为你们点赞,辛苦了!
Mag1cZh0u  Mavic Mini认证用户 2019-7-30 11#
这种环境进行电网搭建、检测。向电网员工致敬!
iamadog  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-30 12#
在这种恶劣环境中建铁塔的劳务工才是最辛苦的,向他们致敬!
王八瞪绿豆  Osmo Mobile 3认证用户 2019-7-30 13#
无人机如何检测额,666
Cherish LL  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-30 14#
      
Sheng315  Ronin-S Essential Kit认证用户 2019-7-30 15#
rademMavic 2 Pro7-29 23:27
要是大疆能发明电力感应充电来延长无人机的续航能力将是对电力巡检的重大贡献
极好的想法,就是不知道干扰大不大 而且无人机需要的电压。有点悬
1256773838@qq.c   2019-7-30 16#
致敬!!为万家灯火做出贡献
Usergao  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-30 17#
这种巡检用无人机,我想风险还是比较大的,高压线的电磁干扰强,稍不注意就会有炸机的风险。
巴山猪   2019-7-30 18#
点赞!
djiuser_pzuaOmf  Osmo Mobile 3认证用户 2019-7-30 19#
设计智能无人机会更好
雀瞰大河  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-30 20#
确保飞行安全,同时又提高工作效率,赞一个!
骑蜗牛飞  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-30 21#
这种环境进行电网搭建、检测。向电网员工致敬!
james hong  Osmo Pocket认证用户 2019-7-30 22#
这正是无人机最有用的地方,毕竟能节省很多人力,而且巡检人员的安全性大大提高
Pi_314  Osmo Mobile 2认证用户 2019-7-30 23#
M200感觉比悟更好用
LeungChiYuen  Inspire 1 V2.0认证用户 2019-7-31 24#
厉害啊,辛苦了
cold  Mavic Mini认证用户 2019-7-31 25#
公款飞飞机
楼主  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-31 26#
xing_HolPhantom 4 Pro7-29 17:32
厉害! 这种环境进行电网搭建、检测。向电网员工致敬!
楼主  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-31 27#
djiuser_Fw7BqnnMavic Air7-30 08:23
为你们点赞,辛苦了!
楼主  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-31 28#
1256773838@qq.c7-30 09:53
致敬!!为万家灯火做出贡献
楼主  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-31 29#
过客1986Mavic Pro7-29 21:40
朋友们。 现在 知道用电简单 但是背后的艰难谁知道呢。 本人就是搞电地。
楼主  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-31 30#
iamadogMavic 2 Pro7-30 09:01
在这种恶劣环境中建铁塔的劳务工才是最辛苦的,向他们致敬!
楼主  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-31 31#
UsergaoMavic 2 Pro7-30 11:02
这种巡检用无人机,我想风险还是比较大的,高压线的电磁干扰强,稍不注意就会有炸机的风险。
其实风险还是可控的,飞手经过专业培训后,保持安全距离,一般不会受到干扰
楼主  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-31 32#
Pi_314Phantom 3 Advanced7-30 23:57
M200感觉比悟更好用
M200和悟各有优势,M200续航长、负载强大,悟飞行姿态更稳定、机动性能强
楼主  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-31 33#
LeungChiYuenMavic 2 Pro7-31 00:00
厉害啊,辛苦了
楼主  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-31 34#
骑蜗牛飞Mavic 2 Pro7-30 18:06
这种环境进行电网搭建、检测。向电网员工致敬!
楼主  Mavic 2 Pro认证用户 2019-7-31 35#
王八瞪绿豆Mavic Pro7-30 09:08
无人机如何检测额,666
可见光拍照摄像,热成像测温,可见光、激光负载扫描树障……
嗯,不错!   2019-8-1 36#
学习了
djiuser_8QvpJyJ  Osmo Action认证用户 2019-8-1 37#
过客1986Mavic Pro7-29 21:40
朋友们。 现在 知道用电简单 但是背后的艰难谁知道呢。 本人就是搞电地。
特斯拉的无线传输电能技术,早就有了,怎么不应用呢
djiuser_TyAvnGZ   2019-8-2 38#
厉害
过客1986  Mavic Pro认证用户 2019-8-2 39#
djiuser_8QvpJyJPhantom 4 Pro8-1 23:43
特斯拉的无线传输电能技术,早就有了,怎么不应用呢
运用了。 手机 在 用了。
黄小祎  Mavic Pro认证用户 2019-8-4 40#
为大疆的技术点赞 也为楼主点赞
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