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                        川藏電網巡檢:無人機如何克服高海拔*端環境考驗?

                        川藏電網巡檢:無人機如何克服高海拔*端環境考驗?

                        2022-02-26 22:23:50 22

                        一直以來,受限于飛手的操作技能以及無人機安全穩定飛行的剛性要求,高寒高海拔地區的無人機電力巡檢很難展開。但通過電網人的不斷探索,越來越多的無人機翱翔在藏區電網的山嶺上空,為巡檢搶修保駕護航。



                        國網四川送變電公司運維的藏區電網線路總長超過 6500 千米,覆蓋 26 萬平方公里國土,跨越甘孜、阿壩、涼山少數民族自治州,保障和改善了藏、羌、彝、苗等各族群眾的生產生活,是區域經濟社會的生命線。




                        然而藏區電網橫亙高山峽谷,輸電線路塔位*高海拔超過 5000 米,沿線自然環境*為惡劣,傳統人工巡檢異常艱辛,工作質量和效率不高,還面臨一定的人身安全威脅。如何在高原山區進行**安全的巡檢作業,是一個棘手的問題。

                        面對高原山區巡檢工作的*限挑戰,四川送變電公司自 2015 年起,逐步引入大疆無人機,積累了豐富的飛行經驗,提出了行之有效的對策。

                        挑戰一:*寒環境





                        四川高原山區年冰雪期長達 4~6 個月,戶外環境溫度*低,在低溫環境下,鋰聚合物電池內阻增大、容量減小,從而導致電池續航時間減少。

                        解決這個問題有兩種方法:一是使用可自加熱的動力電池,如大疆經緯 M200 V2 系列、“悟” Inspire 2 等無人機,安裝電池并開啟電源后,當溫度低于 15℃ 時會自動加熱電池,并將溫度保持在 15~20℃ 之間,以發揮電池的*佳性能。二是飛手從駐地前往待巡線路途中,將動力電池置于車載空調出風口,持續吹出的熱風可將電池預先熱透。在冰雪天氣,經過車載空調預熱的電池,溫度還來不及降下來,飛手就可完成這一架次的巡檢作業。

                        實踐表明,在*寒環境下飛行,利用車載空調預熱電池效果更佳,既不會耗費自身電量影響無人機的續航時間,也無需在起飛前等待電池的自加熱過程。

                        挑戰二: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*壁蜿蜒而上,車輛能到達的地方(起降點)與塔位間的高度差往往超過 1000 米,部分塔位甚*超過 2000 米。

                        如此巨大的航線落差,對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的*大上升速度一般為 4~5 米/秒,油門滿舵持續爬升耗時 3~8 分鐘,對電機的動力和可靠性要求很高,返航也需要在盡可能短的時間內著陸。

                        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,也可使無人機的姿態更平穩。然而江河兩岸狹窄,當沒有足夠的空間做俯沖或螺旋動作時,就需要無人機以豎直降落的方式盡快著陸,但下降速度達到 3 米/秒后將*大地考驗無人機的自穩能力,以*小油門持續降高,應密切關注無人機的姿態,當無人機有失穩跡象應立即加大油門,使其姿態恢復穩定后再繼續小油門下降。

                        對于大落差航線的巡檢作業,應選擇動力性能好、姿態更穩定、續航較長、支持 500 米限高解禁的無人機,如大疆“御” Mavic 2、精靈 Phantom 4 Pro。

                        挑戰三:復雜的風環境


                        高原山區風環境復雜,峽谷地帶氣流紊亂,常常出現超過 5 *的陣性風,并伴有風切變現象,對巡檢作業安全造成了嚴重威脅,特別是快速降落中的無人機,遇到風切變時,機身容易出現劇烈顛簸,有失穩墜落的風險。




                        雖然無法干預風環境,但我們仍然可以采取有效措施保障飛行安全:放飛無人機前觀測風速、風向,確認航線風環境滿足飛行技術指標要求;掌握當地起風時間、風力等*、持續時間,盡量避開強風、亂流時段作業,高原山區通常在中午前風環境相對溫和,因此宜在早晨、上午飛行作業;在飛行過程中,特別是快速降高階段,作業人員應注意監視無人機姿態是否穩定,以便異常時及時采取措施,對于配備有 FPV 攝像頭的無人機,通過 FPV 畫面來監視無人機的姿態更直觀。

                        挑戰四:陡峭的山勢

                        四川送變電公司運維的輸電線路不少建在陡峭的山崖之上,山勢高而險峻,巡檢的難點在于,當無人機飛越桿塔*部,在上山坡面降低高度巡檢桿塔另一側時,桿塔與山壁、樹木間的凈空距離*為有限,無人機面向桿塔拍照,在移位過程中稍有不慎就可能撞擊后方、下方障礙物。



                        無人機飛越塔*,在降高前可將無人機云臺相機朝下 90°,以評估上山坡側地形地貌,調整飛機位置,在與桿塔保持安全距離的情況下,適當遠離上山坡側山壁、樹木。此外,飛手宜輕柔打桿,防止動作過大無人機因慣性撞擊后方貼近的障礙物。同時,在較低的高度拍攝時,宜多次將云臺相機豎直朝下確認無人機與正下方地表、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,如“御” Mavic 2 和精靈 Phantom 4 Pro,為飛行安全提供后備保護。


                        挑戰五:高海拔




                        四川高原山區的輸電線路,塔位海拔多數超過 3000 米,高海拔稀薄的空氣將導致升力明顯減小,無人機維持飛行高度將消耗更多的電能,導致續航時間銳減。

                        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 5000 米海拔高度穩定飛行。通過安裝高原槳,“悟” Inspire 2 就能在四川高原山區正常開展電力巡檢作業。大疆精靈 Phantom 4、“御” Mavic 2 系列無人機配備通用槳,可在 6000 米海拔高度安全飛行,無需根據海拔高度更換槳葉,十分方便。

                        對于長續航需求,選擇配備高容量 TB55 電池的大疆經緯 M200 V2 系列是不錯的選擇,實踐表明,預留 15~20% 的著陸電量且僅安裝禪思 X5S 或禪思 Z30 單云臺負載,經緯 M200 V2 系列在高原山區電力巡檢續航達 22~27 分鐘,是大疆除客戶定制機型外續航*長的一款無人機,能較好地適應高海拔苛刻的飛行環境。





                        無人機在高原山區電力巡檢,應預先了解*端自然環境可能給飛行活動造成的困難,并充分熟悉解決問題的對策,保障巡檢作業安全。

                        未來,電網人會在無人機高精度自主精細巡檢的方向上繼續探索,切實降低藏區電網巡檢的難度和安全風險,不斷提高線路巡檢質量和效益。

                        圖片來源:田力。





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