無人機整機
無人機配件
無人機服務
設備與工具由于輸電線路分布范圍廣，距離長，又大多處于山區(qū)地帶，地域氣候差異大，走廊地形復雜，交叉跨越多，更處于海邊雷雨多發(fā)地段，常常發(fā)生雷擊閃絡事件。而現(xiàn)有的線路巡視方法一般采用人工巡視為主，越來越凸顯出運維人員工作量大，強度高，容易發(fā)生人身安全事故。針對輸電線路所處區(qū)域地形復雜、巡視困難、巡視跨越大等問題，開發(fā)一款針對輸電線路故障巡視的便攜式無人機。
無人機的優(yōu)勢
無人機包含了計算機、通信、傳感、定位導航、地理信息等諸多高科技成果，具備高空、遠距離、快速作業(yè)的能力，在測繪、航拍、軍事、抗災等方面得到應用。隨著電子技術和無人機設計制造水平的逐步提高， 機載設備的性能和功能將會越來越豐富和成熟，智能化程度會越來越高。
無人機對高壓線路巡視是一種高效、智能的電力巡線模式。由于無人機飛行控控制操作過程簡單可靠、運行穩(wěn)定、經(jīng)濟性高、續(xù)航能力長、速度快等特點，由此可以預見，無人機在開展電力線路安全巡視工作時發(fā)揮的作用也將越來越大。
機型選擇
無人機按照飛行原理和結構進行分類，可以大致分為多旋翼無人機和固定翼無人機兩大類。
多旋翼無人機通常只需要一塊空曠平整的場地進行垂直起降， 部分小型多旋翼無人機在環(huán)境條件不允許時也可用手托舉進行起降，可以懸停和低速飛行，因此近距離、低速運動或者長時間保持同一視角的觀測任務可使用多旋翼無人機完成。
在操控性方面，多旋翼的操控比較簡單，起飛后懸停于空中，通過搖桿使其進行小幅度的前后、左右運動還有方向的調整，可以精準地控制多旋翼無人機的位置，以檢測目標。在可靠性方面，多旋翼也是表現(xiàn)最出色的，由于其結構原理，利用無人機飛控增穩(wěn)系統(tǒng)，能夠使無人機機身自動平衡。就六旋翼來講，在發(fā)生一個螺旋槳出現(xiàn)故障的情況下，依然能夠使其安全著陸。
固定翼無人機由于結構上的優(yōu)勢，以及飛行原理上的優(yōu)勢，引擎不需要克服機身重力。理論上電機的推力只要在機身重力的1/10量級上就可以飛起來，但多旋翼需要大于機身重力的大推力電機才能飛起來。
因此在相同規(guī)格參數(shù)下，固定翼無人機和多旋翼無人機相比較， 固定翼可以裝載更大的電池或更多的設備，同樣容量的電池也可以飛行更長時間，所以續(xù)航時間完全超越了多旋翼。再考慮到速度上的優(yōu)勢，固定翼的航程一般能達到80km/h以上，是多旋翼的三五倍。在搭載同樣設備的情況下，可對線路進行更大范圍的排查。
就長線路大范圍排查而言，更需要長航時、長距離地飛行，故而選擇固定翼無人機，但固定翼無人機并不是沒有缺點。
固定翼最大的兩個缺點：
第一，通固定翼無人機常常需要很長的跑道來起飛，發(fā)動機向后推動氣流，要得到向上的升力必須有足夠大的前進速度， 這樣氣流從前向后流與飛機的相對速度才能足夠大，根據(jù)流體力學理論，才能分解出足夠大的向上的升力，使飛機起飛。因此，普通固定翼飛機需要足夠長的跑道幫助飛機助跑，使飛機加速到足夠的速度，才能產(chǎn)生足夠的向上的升力；
第二，固定翼無人機由于飛行速度快，舵面靈活，受風影響大，容易發(fā)生側翻事故，因此對無人機操作員的要求較高。
針對固定翼缺點提出兩個解決方案基于上述的兩個問題， 為確保固定翼無人機安全穩(wěn)定運行，提出了兩個解決方法：
固定翼無人機起飛與回收
固定翼無人機彈射架，由四個部分組成：
彈射架導軌：軌導軌由兩根1.2m的方形鏤空鋁材組成， 互相鉤嵌受力上緊后，導軌上方是一條空心的軌道，下方是兩根寬3cm長80cm的方形鋁材，用于支撐導軌形成一定角度；
彈射架動力：動力來源于一根展開長度為2.2m的皮筋，能夠在負載5kg以內迅速回彈，提供持續(xù)動力；
無人機支架：由兩根垂直固定的鋁材，上方固定兩個海綿輪子，用于支撐無人機的機翼部分，一根有鎖定/回彈機構的鋁材，上方制作凹槽，用于鉤住無人機下方的倒鉤。三根鋁材形成三點支撐，固定無人機平穩(wěn)；
彈射架擊發(fā)機構：擊發(fā)機構由鎖定和扳機兩個部件組成，將無人機支架推向彈射架尾端，卡入鎖死機構后，通過一根2m長多股鋼絲牽引，扳機可控制鎖定機構開鎖，無人機即可彈射出去。
無人機傘降（圖5）降落傘重量150g，投影直徑1.6m。傘繩長度2.5m，載重開傘降落速度為1.5~4m/s（視風力大小而定）。利用傘降回收無人機，可精準控制無人機降落點，使無人機降落得到緩沖，避免降落時的沖擊力對無人機的機載設備造成損壞。亦可在發(fā)生突發(fā)情況時，及時打開降落傘，讓無人機緩慢下降，減小墜機的風險。
固定翼無人機飛控系統(tǒng)
無人機飛控系統(tǒng)是集成GPS接收機、三軸MEMS陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁傳感器、高精度氣壓計，以提供高精度姿態(tài)模式。可限制固定翼無人機最大傾斜角度，防止固定翼在操作不當?shù)那闆r下側翻。同時能夠實現(xiàn)自動盤旋和自動降落，可以最大程度減輕操作壓力。
飛控系統(tǒng)主要包括，機載飛控模塊、GPS模塊、空速模塊、電源模塊、通信模塊、地面站軟件系統(tǒng)。利用飛控系統(tǒng)，可以設定飛行航線、飛行高度、飛行速度等，還可以控制無人機自動盤旋、自動起飛以及自動按航線降落，在飛行過程中可以實時改變飛行任務等， 以及自動控制相機拍照并且記錄拍照點的信息。主要運用于無人機的自動駕駛。
地面遙控系統(tǒng)包括監(jiān)控臺、指令編碼器、副載波調制器、載波調制器、發(fā)射天線、地面檢測接收機等基本設備和輔助設備。地面遙控系統(tǒng)在監(jiān)控臺、PC機、引導設備和外部接口設備等的支持下， 完成對無人機的目標跟蹤和遙控指令的產(chǎn)生與控制。遙控指令和數(shù)據(jù)的形成在實施控制前一般要制定好， 遙控計劃在無人機經(jīng)過地面站上空. 前送往相應的監(jiān)控站，當無人機進入地面站的覆蓋區(qū)域時，必須內地向人員發(fā)出遙控指令加以控制，使之做出各種動作，完成既定任務，實現(xiàn)預期目的。
包含電子地圖功能的地面站軟件，可在任務進行時更改航線和任務，可實時進行半自主式遙控，并可以實時記錄飛行數(shù)據(jù)和離線回放。
包含自動駕駛儀供電電壓監(jiān)測，電動飛機動力電壓監(jiān)測，電動飛機供電電流監(jiān)測以及電池使用電量監(jiān)測，GPS精度檢測，自動駕駛儀溫度檢測等。首先通過Google Earth制作地圖，載入地面站軟件中，然后只須在屏幕上拖拽出一個矩形，或輸入GPS航點，就能自動生成飛行航線。
地面站上詳盡顯示飛行數(shù)據(jù)，如無人機所在坐標、電壓電量、飛行姿態(tài)、飛行速度、飛行高度、離目標點的距離、離起飛點的距離等，可隨時了解飛機的飛行情況。并可利用地面站對無人機進行操作，如一鍵開傘、自動返航、自動盤旋、臨時指定目標點等，地面站是固定翼無人機實現(xiàn)安全飛行的得力助手。
圖像收集與處理
無人機以其機動靈活、便攜等優(yōu)勢，搭載微單相機，可在陰天云下獲取光學影像、可低空獲取高分辨率影像、可遠距離長航時飛行、可在高危地區(qū)探測、可在復雜環(huán)境下做復雜航線飛行。在無人機上加入空速管，更精準地控制飛行速度。
以實現(xiàn)無人機能夠在航行過程中等距拍照， 使圖片重疊率達到40%以上（圖7）。同時運用飛控系統(tǒng)為圖片加入POS信息，將收集到的圖片通過處理、分析，可發(fā)現(xiàn)線路上的外破隱患。運用計算機軟件對圖片進行拼接和整理， 可以得到一條完整線路的圖像，方便維護管理。
技術成果應用后的效益評估分析
與傳統(tǒng)人力巡線相比，固定翼無人機有獨特的優(yōu)越性。
減少人身安全事故的發(fā)生 節(jié)省巡線時間成本
傳統(tǒng)電力巡線是由人工完成，通常要出動大批人手，翻山越嶺去巡視線路或者查找故障。在巡線過程中，也容易發(fā)生人身安全事故。利用無人機巡視，也減少了人工登桿的次數(shù)，避免登桿過程中發(fā)生意外。
如若發(fā)生跳閘重合閘不成功事件，假設一條線路為100基桿塔，排查范圍根據(jù)故障錄波位置，通常要在錄波前后排查20基桿塔，總共就40基桿塔，平均檔距為300m的線路，需要巡視的線路長度為12km，而正常巡視的行走路徑，幾乎是線路長度的4倍以上，即需行走48km。
2025-09-18 11:24
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