影响微型(xíng)多旋翼无(wú)人(rén)机的主要(yào)环境(jìng)因(yīn)素分析
无(wú)人机电(diàn)力巡(xún)线是电网企(qǐ)业进行(háng)的一种技术改造(zào)项目,势必要(yào)产生一定的(de)安全(quán)管理问题(tí),而其中(zhōng)安全风险是(shì)非常重要的一项。就(jiù)整体风(fēng)险(xiǎn)而(ér)言,项目安全风险、技术风险、管理风险是项目主(zhǔ)要风险因素,无人机系统故(gù)障因素、飞行环境因(yīn)素、机载设备性能是影响(xiǎng)项目整体风险的关键因素。飞行环境(jìng)因素包括(无线电环境、气象环境、地理(lǐ)环境)。飞行环境(jìng)中无线电环境(jìng)由(yóu)于只能使用频(pín)谱仪及无线电距离(lí)测试,
因此进行电(diàn)磁环境测定难度最大。也是在(zài)任务管(guǎn)理中最难进行管控(kòng)的因(yīn)素。
高压输电线路是三相交流电,变化的电场产生变(biàn)化的(de)磁场,并不断(duàn)向四周激(jī)发,离高压线(xiàn)的距离越近(jìn),场强也(yě)就(jiù)越大。电磁(cí)辐射强度与电流,电压,塔高,塔型等有(yǒu)关。一般情况下(xià),两塔(tǎ)之间的(de)线最靠近地面,此处的电场强度(dù)最大,电磁场强(qiáng)度随距离的减(jiǎn)小而衰减。
架空输(shū)电线路产生的(de)无线电电磁干扰主要是导线表面和线路部件表(biǎo)面的电晕放电(diàn)及绝缘子高电位部分放电和接触不良产生(shēng)的(de)火(huǒ)花(huā)放电。电晕放电受气候影响较大,在电晕及其它放(fàng)电的同时,产(chǎn)生的效应之一(yī)是(shì)无线电干扰。无(wú)线电干扰的实质,是(shì)在电晕(yūn)过程中出现一些有害的、频率相当宽的电磁波干(gàn)扰(rǎo)无线电通信,对无(wú)线电设施产(chǎn)生干(gàn)扰,危害(hài)环境。
线路杆塔高(gāo)度、相间距离和分裂导线的数目都会影(yǐng)响无线电干扰水平大小。在输电线路(lù)50 m以内,电(diàn)场的影响(xiǎng)较大(dà), 是干扰通信的主要因素。
微型(xíng)多旋翼无(wú)人机系统的基本运行任务
对线路环(huán)境(jìng)的(de)巡检可(kě)基(jī)本归(guī)纳为两大类。
(1)线(xiàn)路(lù)环境类:线路与设施周边植被变化,地形地物变化等。
(2)线路设施类:导线(xiàn),杆(gǎn)塔,基(jī)础,绝缘子,拉线(xiàn),金具等。
微型多旋翼无人机系统其典型的运(yùn)行(háng)方式(shì)是以线路中(zhōng)的某一杆塔处附近为起飞(fēi)点,不超过起飞点(diǎn)500 m距离(lí)内(nèi),距离(lí)起飞点高度120 m以(yǐ)下区域内使用。这个(gè)距离是受目前(qián)法律法规的限制,而一旦未来能够放(fàng)开这个(gè)距离(lí),那么无人机的效率(lǜ)方面的优势将更加明显。
系统运行期间的典型组织方式
由于线路巡检特殊的(de)任(rèn)务性质和环境(jìng),巡检作(zuò)业(yè)必须(xū)精心组织。其保障任(rèn)务的典(diǎn)型组(zǔ)织方式由以下几个阶段组成:任务规划、飞行准备(bèi)、起(qǐ)飞、任(rèn)务执行(háng)、回(huí)收、回(huí)撤/转移、数据整理(lǐ)。
(1)任(rèn)务规(guī)划对任务的成功具有(yǒu)关(guān)键性的作用。可以(yǐ)分为两阶(jiē)段(duàn)执行。
第一阶(jiē)段应依据和巡线(xiàn)相关数据(jù),确立任务目标,是否允许飞(fēi)行(不(bú)靠近机场等禁飞区区域(yù))现(xiàn)场勘查,飞行路线,气象情况、特殊情况处(chù)置(zhì)等。
第二阶段则在飞行(háng)模拟器上对任务规划阶段所设(shè)定的动(dòng)作进行模拟预演与操作(zuò),如发现问题(tí)则(zé)记(jì)录后调整,返回(huí)到第一阶段重新(xīn)制定并审核。如(rú)无飞行模拟(nǐ)器,应采用地图(tú)推演(yǎn)法进行基(jī)本(běn)路线(xiàn)推演。
(2)飞(fēi)行准备也(yě)分为两步执(zhí)行。
第一阶段是内(nèi)场准备,检(jiǎn)查飞行(háng)器在存储时的状态(tài),对如:电池、动(dòng)力系统等(děng)各部件进行检测,确定上述各部(bù)件正常后将系统由储(chǔ)存状态调整为运输(shū)状态。
第二(èr)阶段是外场准备,当飞行器转运到达场地后,将飞行器(qì)由(yóu)运输状态转为飞行(háng)状态,简(jiǎn)单平整(zhěng)起(qǐ)飞场(chǎng)地,检查(chá)飞行(háng)器各部件完好度(dù);机载(zǎi)导航部件校准(zhǔn),返航点设置等情(qíng)况(kuàng),数据链路工作是否正(zhèng)常,有(yǒu)效载荷(hé)及各部件控制(zhì)是否完好,地面控制设备完整性,任务规划航线数据输入,飞行(háng)准备阶段如果(guǒ)发现问题(tí)应(yīng)立(lì)即启动备用(yòng)方案。
(3)起飞指观察手和操作(zuò)手在确(què)认起飞区域内情况(kuàng)后,两人确认可以起飞后,操作手可执行起飞命令,飞机按指令动作后,观(guān)察(chá)飞行器各方面(miàn)状态,然后(hòu)将飞行器依据事先(xiān)已经规划好的(de)航线飞往目标区域;或转(zhuǎn)入自动程(chéng)序,飞(fēi)行器(qì)自(zì)行飞往目(mù)标区域。无论采用何种方法引导飞行器飞往目标区,观察手和操作手都要始终(zhōng)留意各状(zhuàng)态量,并相互进行安(ān)全提醒。
(4)任务执行(háng)指进入目标区域后确定剩余(yú)续(xù)航(háng)时(shí)间,高(gāo)度等,此时(shí)操作(zuò)手应通过数据链路传回数据(jù)进行识别,并依据任务规划确定的路线及传感器(qì)动(dòng)作(zuò)方(fāng)式(shì)进(jìn)行。靠近目(mù)标(biāo)物期间应稳步操作(zuò)。在目(mù)标(biāo)区(qū)域内如发(fā)现不(bú)利于飞行安(ān)全的物体应按(àn)照规定预案规避,同时观察手应注意鸟(niǎo)群等低(dī)空(kōng)活动,飞行器相对位(wèi)置等情况(kuàng),如遇(yù)到突发(fā)事件应冷静处置。
(5)回收指(zhǐ)完成任务(wù)后应迅(xùn)速返航(háng),返航时(shí)应注(zhù)意规(guī)定航线的执行(háng)情况,并同(tóng)时(shí)留意航线周围有关(guān)物体的(de)变化(huà),在进(jìn)入降落(luò)阶段时,应稳(wěn)步操作飞行器(qì),并注意下降率(lǜ)情况,同时留意风的变化(huà),当进(jìn)入最终(zhōng)着陆接地前应稳步收油(yóu)门杆(gǎn)。如有可能应尽量使(shǐ)用(yòng)自动着陆。
(6)转(zhuǎn)移/回撤指检查飞行器各部件,确认基(jī)本完好后,将(jiāng)其转入运输(shū)状(zhuàng)态并装入防护箱内,完(wán)毕后将(jiāng)其转移至运输(shū)载具上(shàng)前进至下一地域(yù)或完成任务后回(huí)撤。
(7)数据(jù)整理指可以利用数据(jù)链(liàn)路实时下(xià)载采集到的数据,或(huò)者待飞机降落回收后将机载记录(lù)数据拷贝(bèi)至计算机,利用数据网络上传所获数据。
无人机巡线运行时应注(zhù)意(yì)的事(shì)项
由于110 kV及以(yǐ)下的线路,线路之间并行、穿越、跨越等情况较多,对于微型(xíng)多旋翼(yì)无人机运行(háng)任务(wù)规划时应在现有(yǒu)电(diàn)力工作(zuò)安全规(guī)定的(de)基础(chǔ)上进行,在(zài)实践中对于飞行器(qì)飞行中应(yīng)有以下应注意的地方。
(1)对线路(lù)设施进行巡检(jiǎn)飞行前应(yīng)了解线路设施的运行情况,尤(yóu)其是负荷高(gāo)低、电流大(dà)小,杆塔类型(xíng),导线情(qíng)况,前次巡视记录(lù)等。应(yīng)建立任务规划单(dān),及(jí)安全检(jiǎn)查单。任务规(guī)划(huá)单,及安全(quán)检查(chá)单(dān)都应实现电子化,方便调取查阅及保存。
(2)不同类型的无人(rén)机和不同的巡线设备,其(qí)工作的安全距离的设(shè)置是不同的(de),需要在(zài)实践中(zhōng)确定。这个安全距离(lí)应是动力(lì)螺旋桨边缘与线路(lù)设施各处的安全距离,而不是(shì)传感器与被(bèi)拍摄物的距离(lí)。
(3)在任(rèn)务(wù)规划阶段就应(yīng)仔细权(quán)衡(héng)飞行(háng)路线上电磁(cí)干扰(rǎo)所带来的影响,同时飞行器运行位(wèi)置应考虑(lǜ)传感器(qì)特(tè)性及巡检要求。如:遇到线(xiàn)路自高压线路下方穿越(yuè)及(jí)跨越,遇(yù)到这类情况,应优先选择返回起飞点并回收,转移地点至(zhì)线路(lù)对侧后重新发(fā)射飞(fēi)行或(huò)选(xuǎn)择在交叉点位置远(yuǎn)距离悬停并凝视。
(4)对不同的塔形及导线布(bù)置(zhì)方式(shì),应制定优化路线(xiàn),完善的巡视路线(xiàn)方(fāng)案有利(lì)于高效的完成巡视任务。如:双回耐张塔应采用由上层(céng)开始(shǐ),逐步下降高度(dù)。
(5)任务规划(huá)及(jí)执行阶段应考虑传感器(qì)的性(xìng)能(néng),如使用光学(xué)传感(gǎn)器在平行(háng)线路飞行时(shí),背景有可能的闪耀模(mó)糊。还(hái)要(yào)防止飞行(háng)器(qì)运动时(shí)带来的模(mó)糊导致任务失(shī)败。尤其是光学(xué)传感器每秒帧数。而采用延(yán)时摄影法时(shí)应(yīng)保证(zhèng)有较好的重叠率。红外传感(gǎn)器应(yīng)考虑目标温度在大气环境中的水汽吸收(shōu)以及所处阵位背景温度带(dài)来的影响。
(6)对于飞行器与线路设施安全(quán)距(jù)离(lí)的把握,人(rén)的作用目前仍然(rán)是无法替代的。目前常有飞行器上加(jiā)装多种传感器,或辅(fǔ)助距离判定(dìng)装置等(děng)方式,而(ér)无论(lùn)采用何种方式(shì),都应考虑(lǜ)由(yóu)于隔离(lí)操(cāo)作,传(chuán)感器盲(máng)区等问题,人在飞行平台起飞后(hòu)的操作更多的是辅助-决策。应制(zhì)定完善(shàn)的应(yīng)急(jí)预案,并重视“操作(zuò)-辅助”模式的训(xùn)练。
(7)无线电失去控制,尤其是飞行器失去无线电信号后动作处置,考虑到(dào)110 kV及(jí)以下线路的特点(diǎn)及(jí)所处(chù)环境。在选择动作方(fāng)案时不应(yīng)考虑自动返航,应选择悬停方式。
(8)有效载荷其重量大小等决定了飞行器的续航能力(lì),而有(yǒu)效载荷的类(lèi)型决(jué)定了(le)所(suǒ)能完成的任务(wù)。多旋(xuán)翼无人机系(xì)统的悬停高(gāo)度与(yǔ)任务载(zǎi)荷最大重量成反比,因此需要在任(rèn)务规划阶段考虑所搭载(zǎi)的有效载荷对任(rèn)务(wù)的影响。(来源:无人机频道)

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