无人机怎样克服高海拔极端环境

　　国家电网四川输变电公司运营的藏电网线路总长度超过6500公里，占地26万平方公里，跨越甘孜，阿坝、凉山等少数民族自治州，保障和改善了羌族、彝族、苗族人民的生产和生活，是区域经济和社会的生命线。

　　然而，藏的电网横跨高山峡谷，输电线路铁塔的高海拔超过5000米。沿线自然环境恶劣，传统人工检查难度极大，工作质量和效率不高，还面临一定的人身安全威胁。如何在高原山区进行高效安全的检查是一个棘手的问题。

　　面对高原山区，巡检的极端挑战四川，输变电公司从2015年开始逐步引进大疆无人机，积累了丰富的飞行经验，并提出了有效的应对措施。

　　挑战1:极寒环

　　四川高原山区年冰雪期长达4 ~ 6个月，室外环境温度极低。在低温环境下，锂聚合电池内阻增大，容量减小，导致电池寿命降低。

　　解决这个问题的方法有两种方法：一种是使用自发热动力电池，如经纬M200系列、“武”启发2等无人机。安装电池并接通电源后，当温度低于15时，电池会自动加热，温度保持在15-20之间，以充分发挥电池的佳性能。第二，飞手在从车站到待巡线，的途中，将动力电池放在汽车空调的出风口，电池可以被不断吹出的热气提前彻底加热。在冰雪天气，在车载空调预热的电池温度还没能下降之前，飞手就可以完成巡检。

　　实践表明，在极寒环飞行时，用车载空调预热电池效果，它不会消耗自身功率影响无人机的使用寿命，也不必等到电池自热过程后再起飞。

　　挑战2:大差距路线

　　在大渡河，雅砻江、金沙江，等沿海地区，输电线路沿绝壁蜿蜒而上，车辆能到达的地方(起降点)与杆塔位置的高差往往超过1000米，有的杆塔位置甚至超过2000米。

　　如此巨大的飞行差距对飞行操作和电池利用效率提出了很高的要求。多旋翼电动巡逻无人机的大上升速度一般为4 ~ 5 m/s，油门全开时需要连续爬升3 ~ 8分钟，对电机的功率和可靠性要求较高，返航时需要在短的时间内着陆。

　　一般可以采用斜潜或螺旋下降的方式返航，既可以快速降低飞行高度，又可以使无人机姿态更加稳定。但是，河的两岸很窄。当没有足够的空间下潜或盘旋时，无人机有必要以垂直着陆的形式尽快着陆。但下降速度达到3 m/s后，无人机的自稳能力将受到极大考验，会以小油门继续下降。我们应该密切关注无人机的姿态。当无人机出现不稳定迹象时，应立即增加油门以稳定姿态，然后继续用小油门下降。

　　对于大型下降航线的巡检，应选择动态性能好、姿态更稳定、续航时间更长、支持解除500米高度限制禁令的无人机，如大疆Mavic 2、幻影4 Pro等。

　　挑战3:复杂的风环

　　高原山区的风环很复杂，峡谷地区的气流紊乱。经常有5级以上阵风伴随风切变变现，对巡检安全构成严重威胁。特别是无人机在快速降落时，机身容易出现剧烈的紊流，有不稳定坠落的风险。

　　虽然不可能对风环，进行干预，但我们仍然可以采取有效措施确保飞行安全：在驾驶无人机前观察风速和风向，确认风环航线符合飞行技术指标要求;掌握当地的风力时间、风力等级和持续时间，尽量避免在强风和湍流期间作业。高原山区通常在中午之前在风环有一个相对温和的环境，所以在上午和上午飞行是可取的;在飞行过程中，尤其是在快速下降阶段，操作人员应注意监控无人机姿态是否稳定，以便在出现异常时及时采取措施。对于装有FPV摄像头的无人机，通过FPV屏幕监控无人机的姿态更加直观。

　　挑战4:陡峭的山脉

　　四川输变电公司运营的很多输电线路都建在陡峭的悬崖上，山又高又陡。检查的难点在于，无人机飞越塔顶，在山坡上降低高度检查塔的另一侧时，塔与山墙和树木的间隙距离有限，无人机面向塔拍照，在移动过程中稍有不慎，就有可能撞到后面和下面的障碍物。

　　无人机飞过塔顶。在下降之前，无人机云台相机可以向下转动90，以评估山坡一侧的地形，调整飞机的位置，并与塔保持安全距离，远离山坡一侧的山墙和树木。此外，飞行手应轻轻击打杆，以防止运动过度的无人机因惯性而撞到近处的障碍物。同时，低空拍摄时，可取的做法是多次垂直向下转动云台相机，以确认无人机与地面及正下方树木的距离是否安全。

　　在检查建在悬崖上的输电线路时，建议选择具有向后和向下避障功能的无人机，如“余”Mavic 2和幻影4 Pro，为飞行安全提供后备保护。

　　挑战5:高海拔

　　四川高原山区的大部分输电线路都有海拔3000米以上的铁塔。高空稀薄的空气会明显降低升力，无人机维持飞行高度会消耗更多的电能，导致寿命急剧下降。

　　为了提供足够的升力，大疆启发2号专门改装成高原桨，以确保在5000米的高度稳定飞行。通过安装高原桨，“武”启发2可以在四川正常进行动力检查，精灵幻影4和皇家Mavic 2系列无人机都配备了通用桨，可以在6000米高空安全飞行，不需要根据海拔高度更换桨，非常方便。

　　电池续航时间长，选择配备大容量TB55电池的大疆经纬M200 V2系列是不错的选择。实践表明，保留了15 ~ 20%的着陆功率，只安装了Zenith X5S或Zenith Z30单摇/倾载。经纬M200 V2系列在高原山区电力巡检中续航22 ~ 27分钟，是大疆除客户定制机型外续航时间长的无人机，更能适应高空恶劣的飞行环境。

　　在高原山区，进行无人机巡检时，应提前了解极端自然环境可能给飞行活动带来的困难，并充分熟悉解决问题的对策，以确保巡检的安全。

　　未来电网人将继续朝着无人机高精度自主精检方向探索，有效降低藏区电网巡检难度和安全风险，不断提高线路巡检质量和效率。