巡檢川藏電網(wǎng)：無人機(jī)如何應(yīng)對(duì)高海拔極端環(huán)境考驗(yàn)？

國(guó)網(wǎng)四川送變電公司運(yùn)維的藏區(qū)電網(wǎng)線路總長(zhǎng)超過6500km，覆蓋約26萬平方公里國(guó)土，跨越甘孜、阿壩、涼山少數(shù)民族自治州，保障和改善了藏、羌、彝、苗等各族群眾的生產(chǎn)生活，是區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的生命線。

然而藏區(qū)電網(wǎng)橫亙高山峽谷，輸電線路塔位最高海拔超過5000m，沿線自然環(huán)境極為惡劣，傳統(tǒng)人工巡檢異常艱辛，工作質(zhì)量和效率不高，還面臨一定的人身安全威脅。如何在高原山區(qū)進(jìn)行高效安全的巡檢作業(yè)，是一個(gè)棘手的問題。

面對(duì)高原山區(qū)巡檢工作的極限挑戰(zhàn)，四川送變電公司自2015年起，逐步引入大疆無人機(jī)，積累了豐富的飛行經(jīng)驗(yàn)，提出了行之有效的對(duì)策。

極寒環(huán)境

四川高原山區(qū)年冰雪期長(zhǎng)達(dá)4～6個(gè)月，戶外環(huán)境溫度極低，在低溫環(huán)境下，鋰聚合物電池內(nèi)阻增大、容量減小，從而導(dǎo)致續(xù)航時(shí)間減少。

解決這個(gè)問題有兩種方法：一是使用可自加熱的動(dòng)力電池，如大疆經(jīng)緯M200V2 系列、悟 Inspire2等無人機(jī)，安裝電池并開啟電源后，當(dāng)溫度低于15℃時(shí)會(huì)自動(dòng)加熱，并保持在15～20℃之間，以發(fā)揮電池的最佳性能。二是飛手從駐地前往待巡線路途中，將動(dòng)力電池置于車載空調(diào)出風(fēng)口，持續(xù)吹出的熱風(fēng)可將電池預(yù)先熱透。在冰雪天氣，經(jīng)過車載空調(diào)預(yù)熱的電池，溫度還來不及降下來，飛手就可完成這一架次的巡檢作業(yè)。

實(shí)踐表明，在極寒環(huán)境下飛行，相比電池自加熱，利用車載空調(diào)預(yù)熱電池效果更佳，既不會(huì)耗費(fèi)自身電量影響無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間，也無需在起飛前等待電池的自加熱過程。

大落差航線

在大渡河、雅礱江、金沙江流域沿岸，輸電線路沿懸崖絕壁蜿蜒而上，車輛能到達(dá)的地方(起降點(diǎn))與塔位間的高度差往往超過1000m，部分塔位甚至超過2000m。

如此巨大的航線落差，對(duì)飛行操作和電池使用效率提出了高要求。多旋翼電力巡檢無人機(jī)的最大上升速度一般為4～5m/s，油門滿舵持續(xù)爬升耗時(shí)3～8min，對(duì)電機(jī)的動(dòng)力和可靠性要求很高，返航也需要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)著陸。

一般可采用斜向俯沖或螺旋下降的方式返航，這樣既能快速降低飛行高度，也可使無人機(jī)的姿態(tài)更平穩(wěn)。然而江河兩岸狹窄，當(dāng)沒有足夠的空間做俯沖或螺旋動(dòng)作時(shí)，就需要無人機(jī)以豎直降落的方式盡快著陸，但下降速度達(dá)到3m/s后將極大地考驗(yàn)無人機(jī)的自穩(wěn)能力，以最小油門持續(xù)降高，應(yīng)密切關(guān)注無人機(jī)的姿態(tài)，當(dāng)無人機(jī)有失穩(wěn)跡象應(yīng)立即加大油門，使其姿態(tài)恢復(fù)穩(wěn)定后再繼續(xù)小油門下降。

對(duì)于大落差航線的巡檢作業(yè)，應(yīng)選擇動(dòng)力性能好、姿態(tài)更穩(wěn)定、續(xù)航較長(zhǎng)、支持500m限高解禁的無人機(jī)，如大疆御 Mavic2、精靈 Phantom4Pro。

復(fù)雜的風(fēng)環(huán)境

高原山區(qū)風(fēng)環(huán)境復(fù)雜，峽谷地帶氣流紊亂，常常出現(xiàn)超過5級(jí)的陣性風(fēng)，并伴有風(fēng)切變現(xiàn)象，對(duì)巡檢作業(yè)安全造成了嚴(yán)重威脅，特別是快速降落中的無人機(jī)，遇到風(fēng)切變時(shí)，機(jī)身容易出現(xiàn)劇烈顛簸，有失穩(wěn)墜落的風(fēng)險(xiǎn)。

雖然無法干預(yù)風(fēng)環(huán)境，但我們?nèi)匀豢梢圆扇∮行Т胧┍Ｕ巷w行安全：放飛無人機(jī)前觀測(cè)風(fēng)速、風(fēng)向，確認(rèn)航線風(fēng)環(huán)境滿足飛行技術(shù)指標(biāo)要求;掌握當(dāng)?shù)仄痫L(fēng)時(shí)間、風(fēng)力等級(jí)、持續(xù)時(shí)間，盡量避開強(qiáng)風(fēng)、亂流時(shí)段作業(yè)，高原山區(qū)通常在中午前風(fēng)環(huán)境相對(duì)溫和，因此宜在早晨、上午飛行作業(yè);在飛行過程中，特別是快速降高階段，作業(yè)人員應(yīng)注意監(jiān)視無人機(jī)姿態(tài)是否穩(wěn)定，以便異常時(shí)及時(shí)采取措施，對(duì)于配備有FPV攝像頭的無人機(jī)，通過FPV畫面來監(jiān)視無人機(jī)的姿態(tài)更直觀。

陡峭的山勢(shì)

四川送變電公司運(yùn)維的輸電線路不少建在陡峭的山崖之上，山勢(shì)高而險(xiǎn)峻，巡檢的難點(diǎn)在于，當(dāng)無人機(jī)飛越桿塔頂部，在上山坡面降低高度巡檢桿塔另一側(cè)時(shí)，桿塔與山壁、樹木間的凈空距離極為有限，無人機(jī)面向桿塔拍照，在移位過程中稍有不慎就可能撞擊后方、下方障礙物。

無人機(jī)飛越塔頂，在降高前可將無人機(jī)云臺(tái)相機(jī)朝下90°，以評(píng)估上山坡側(cè)地形地貌，調(diào)整飛機(jī)位置，在與桿塔保持安全距離的情況下，適當(dāng)遠(yuǎn)離上山坡側(cè)山壁、樹木。此外，飛手宜輕柔打桿，防止動(dòng)作過大無人機(jī)因慣性撞擊后方貼近的障礙物。同時(shí)，在較低的高度拍攝時(shí)，宜多次將云臺(tái)相機(jī)豎直朝下確認(rèn)無人機(jī)與正下方地表、樹木的距離是否安全。

巡檢建在懸崖峭壁上的輸電線路，宜選擇具備后視和下視避障功能的無人機(jī)，如御Mavic 2和精靈 Phantom4 Pro，為飛行安全提供后備保護(hù)。

高海拔

四川高原山區(qū)的輸電線路，塔位海拔多數(shù)超過3000m，高海拔稀薄的空氣將導(dǎo)致升力明顯減小，無人機(jī)維持飛行高度將消耗更多的電能，導(dǎo)致續(xù)航時(shí)間銳減。

為提供足夠的升力，大疆悟 Inspire 2專門適配了高原槳，以保證在5000m海拔高度穩(wěn)定飛行，只需安裝高原槳，就能在四川高原山區(qū)正常開展電力巡檢作業(yè)。而大疆精靈 Phantom 4、御 Mavic 2系列無人機(jī)配備的通用槳可使其在6000m海拔高度安全飛行，且無需根據(jù)海拔高度更換槳葉，十分方便。

對(duì)于長(zhǎng)續(xù)航需求，選擇配備高容量TB55電池的大疆經(jīng)緯M200V2 系列是不錯(cuò)的選擇，實(shí)踐表明，預(yù)留15～20%的著陸電量且僅安裝X5S或Z30單云臺(tái)負(fù)載，經(jīng)緯 M200V2系列在高原山區(qū)電力巡檢續(xù)航達(dá)22～27min，是大疆除客戶定制機(jī)型外續(xù)航最長(zhǎng)的一款無人機(jī)，能較好地適應(yīng)高海拔苛刻的飛行環(huán)境。

結(jié)語(yǔ)

無人機(jī)在高原山區(qū)電力巡檢，應(yīng)預(yù)先了解極端自然環(huán)境可能給飛行活動(dòng)造成的困難，并充分熟悉解決問題的對(duì)策，保障巡檢作業(yè)安全。

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