原創： 田力 DJI大疆行業應用
編者按：一直以來，受限於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。
中國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，輸電線路塔位最高海拔超過5000 米，沿線自然環境極為惡劣，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高效安全的巡檢作業，是一個棘手的問題。
面對高原山區巡檢工作的極限挑戰，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。
四川高原山區年冰雪期長達4～6 個月，戶外環境溫度極低，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，安裝電池並開啟電源後，當溫度低於15℃ 時會自動加熱電池，並將溫度保持在15～20℃ 之間，以發揮電池的最佳性能。二是飛手從駐地前往待巡線路途中，將動力電池置於車載空調出風口，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，在極寒環境下飛行，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。
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，部分塔位甚至超過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最大上升速度一般為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。
一般可採用斜向俯衝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衝或螺旋動作時，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/秒後將極大地考驗無人機的自穩能力，以最小油門持續降高，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，使其姿態恢復穩定後再繼續小油門下降。
對於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“禦” Mavic 2、精靈Phantom 4 Pro。
高原山區風環境複雜，峽谷地帶氣流紊亂，常常出現超過5 級的陣性風，並伴有風切變現象，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，但我們仍然可以採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、風力等級、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，以便異常時及時採取措施，對於配備有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。
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，巡檢的難點在於，當無人機飛越桿塔頂部，在上山坡面降低高度巡檢桿塔另一側時，桿塔與山壁、樹木間的淨空距離極為有限，無人機面向桿塔拍照，在移位過程中稍有不慎就可能撞擊後方、下方障礙物。
無人機飛越塔頂，在降高前可將無人機雲台相機朝下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後方貼近的障礙物。同時，在較低的高度拍攝時，宜多次將雲台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，宜選擇具備後視和下視避障功能的無人機，如“禦” Mavic 2 和精靈Phantom 4 Pro，為飛行安全提供後備保護。
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、“禦” 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。
對於長續航需求，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 單云台負載，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最長的一款無人機，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，應預先了解極端自然環境可能給飛行活動造成的困難，並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。
