架空输电线路小型多旋翼无人机巡检系统分类导则.docx

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架空输电线路小型多旋翼无人机巡检系统分类导则

架空输电线路小型多旋翼无人机巡检系统分类导则

1　适用范围

本分类导则所叙“小型多旋翼无人机”指一般具有三个（含）以上旋翼，通常为四旋翼、六旋翼和八旋翼结构，具有垂直起降和空中悬停等特点的无人机，有时也被统称为“小型无人直升机”。

2　总则

2.1　小型多旋翼无人机巡检系统主要用于对架空输电线路本体和附属设施进行巡视检测，也可用于小范围通道巡视。

2.2　开展架空输电线路小型多旋翼无人机巡检作业，应首先根据现场作业条件选择小型多旋翼无人机巡检系统的功能和技术配置类别；然后，根据当地环境温度和海拔高度，在选定的配置类别中选择满足当地环境适应性要求的小型多旋翼无人机巡检系统类型。

2.2.1　根据功能和技术配置不同，小型多旋翼无人机巡检系统分为“高端配置类”、“中端配置类”和“低端配置类”三种类别。

a）高端配置类（以下简称“高配”）用于远距离（一般为1000m及以上）巡检作业。

其悬停控制精度高、无地效悬停时间长、飞行稳定性好、抗风能力不小于10m/s，抗电磁干扰性能强，测控距离不小于4km，在距离不小于20m处拍摄的影像中可清晰分辨销钉级目标。

b）中端配置类（以下简称“中配”）用于中近距离（一般为300m~1000m）巡检作业。

其悬停控制精度高、无地效悬停时间较长、飞行稳定性较好、抗风能力不小于10m/s，抗电磁干扰性能强，测控距离不小于2km，在距离不小于10m处拍摄的影像中可清晰分辨销钉级目标。

c）低端配置类（以下简称“低配”）用于近距离（一般为300m以内）巡检作业。

其飞行操控性能好，抗风能力不小于8m/s，抗电磁干扰性能强、测控距离不小于1km，在距离不小于10m处拍摄的影像中可清晰分辨销钉级目标，整套系统可由单人背包或手提携带。

2.2.2　根据当地环境温度和海拔高度，小型多旋翼无人机巡检系统分为以下型号，详见表1。

表1小型多旋翼无人机巡检系统型号

型号

型号说明

配置类别

对应环境温度

对应最高海拔高度（单位：

m）

最低温度（单位：

℃）

最高温度（单位：

℃）

G-20-65-2000

高端配置类

-20

65

2000

G-20-65-3000

高端配置类

-20

65

3000

G-20-65-5000

高端配置类

-20

65

5000

G-40-65-2000

高端配置类

-40

65

2000

G-40-65-3000

高端配置类

-40

65

3000

G-40-65-5000

高端配置类

-40

65

5000

Z-20-65-2000

中端配置类

-20

65

2000

Z-20-65-3000

中端配置类

-20

65

3000

Z-40-65-2000

中端配置类

-40

65

2000

Z-40-65-3000

中端配置类

-40

65

3000

D-10-65-2000

低端配置类

-10

65

2000

D-10-65-3000

低端配置类

-10

65

3000

D-20-65-2000

低端配置类

-20

65

2000

D-20-65-3000

低端配置类

-20

65

3000

备注：

型号以字母-数字形式命名，如下所示：

XX—XX—XX—XX

表示配置类别，G为高端配置类，Z为中端配置类，D为低端配置类；

、

表示环境温度适用范围，前者为最低温度（一般为负值），后者为最高温度；

表示适用的最高海拔高度（m）。

例如，型号“G-20-65-2000”表示该小型多旋翼无人机巡检系统为高端配置类，环境温度适应性范围为-20℃~65℃、适应的最高海拔高度为2000m。

2.3　根据巡检作业需求，各类配置的小型多旋翼无人机巡检系统可选择搭载红外传感器。

搭载的红外传感器可为与可见光传感器一体化型式，也可为单独型式。

3　技术要求

3.1　通用部分

3.1.1　外观特性

a）连接线布局合理，固定牢靠；连接件、紧固件有防松措施；涂镀层无气泡、龟裂和脱落；金属件无锈蚀和机械损伤。

b）机头机尾应有明显标识予以区别，旋翼上应有明显标识指示其安装方向。

c）机身上应有航行灯，航行灯发光强度不应小于25cd。

d）显示器表面不应有明显凹痕、碰伤、裂痕、变形等现象，开机后显示器不应出现坏点或条纹。

显示器的最大显示亮度值不应低于200cd/m²、对比度不应低于50：

1、上下视角不应小于40°、左右视角不应小于60°。

e）至少配备一个遥控手柄。

飞行控制、变焦、拍照等功能应通过遥控手柄或地面站上的专用按钮实现。

3.1.2　环境适应性

a）在适用的环境温度和海拔高度下可正常工作。

b）具备抗风飞行能力，在瞬时风速不大于其标称的抗风能力的风速条件下可稳定飞行和悬停，且各项功能正常。

c）具备抗雨飞行能力，在小雨环境条件下可短时稳定飞行。

飞行后，各电气接口不存在明显短路风险，各项功能正常。

d）地面站（显示屏）防护等级不低于IP54。

3.1.3　飞行功能

a）导航定位偏差水平方向不大于1.5m，垂直方向不大于3m。

b）具备定点悬停功能。

即小型多旋翼无人机巡检系统通过全自主飞行模式到达预设的悬停点、或通过手动或增稳飞行模式到达指定点后，无需操作人员干预，可稳定悬停。

c）具备机头重定向功能。

3.1.4　测控距离

a）使用频率符合国家无线电管理及无人驾驶航空器系统管理有关规定。

b）具备测控数据上传和下传功能。

c）测控数据传输时延不大于20ms，误码率不大于10-6。

d）具备影像实时传输功能，影像传输时延不大于300ms。

3.1.5　巡检功能

a）具备手动拍照功能。

b）任务设备应至少具备水平和俯仰两个方向的转动性能，各方向转动最大角速度不小于30°/s；水平转动范围宜为n×360°，也可为-180°~+180°；俯仰转动范围至少为-90°~+30°。

c）可见光任务设备稳像精度不低于0.1mrad。

d）若搭载红外任务设备，其有效像素数不低于30万；具备自动对焦功能；测温范围不小于-20℃~+150℃、精度不低于±2℃或测量值乘以±2%（取绝对值大者）；环境温度23℃±5℃、焦距50mm、相对孔径为1时，热灵敏度小于0.05K。

在距离不小于10m处拍摄的影像可清晰识别故障发热点，影像为伪彩显示，具备热图数据，可实时显示影像中温度最高点位置及温度值。

e）可见光或红外（若搭载）任务设备拍摄的影像可存储和导出。

3.1.6　地面站软件性能

a）可显示、记录飞行速度和电池电压等测控参数。

b）可通过无线网络下载、更新地图。

3.1.7　安全策略

a）具备自检功能。

自检项目应至少包括：

飞行控制模块、电池电压值、发动机（电机）工况、遥控遥测信号等。

以上任一部件故障，均能进行声、光报警，并且系统锁死，无法起飞。

根据报警提示，应能确定故障部件。

b）具备飞行状态、通讯状态、发动机（电机）状态、电池电压等参数越限告警功能，报警方式应为声、光报警，可在地面站或遥控手柄上报警提示。

c）具备飞行区域限制功能。

可设置允许小型多旋翼无人机巡检系统飞行的区域范围，在航线规划时，可对超出范围的飞行航线进行报警提示，且飞控系统锁死；在飞行过程中，当小型多旋翼无人机巡检系统接近区域范围时可在地面站或遥控手柄上报警提示，且有防止飞越措施。

d）具备位置追踪功能。

可不依赖于机载电源和数传电台，以定时自动或受控应答方式向工作人员发送小型多旋翼无人机巡检系统位置信息，定位偏差水平方向不大于5m、垂直方向不大于10m。

e）宜具备磁罗盘干扰预警功能。

当磁罗盘受到干扰时，可在地面站或遥控手柄上报警提示，且有防止失控措施。

f）具备电池实时监控管理功能。

可对电池电压、充放电次数等进行实时查询和管理。

3.1.8　抗电磁干扰性能

射频电磁场辐射抗扰度、静电放电抗扰度、脉冲磁场抗扰度和工频磁场抗扰度性能试验的试验结果满足要求。

a）射频电磁场辐射抗扰度不低于B级。

b）静电放电抗扰度不低于A级。

c）脉冲磁场抗扰度不低于A级。

d）工频磁场抗扰度不低于A级。

3.1.9　动力电池性能

a）电池不应变形，表面无针眼、磕碰、裂纹等。

电源正负极标识清晰，接头有防松措施，宜使用防误插接头。

b）23℃快速放电容量不低于电池规格书规定的额定值，同时不高于额定值的110%。

c）在对应环境温度适应性类型的最低温度和最高温度条件下，快速放电容量分别不低于电池规格书规定的额定值的70%和95%。

d）进行低气压、温度冲击和耐振动性环境试验，电池应不出现变形、鼓包、漏液、破裂、起火、爆炸等现象。

e）进行过压充电、欠压放电、外部短路、挤压、加速度冲击和跌落试验，电池应不出现变形、鼓包、漏液、破裂、起火、爆炸等现象。

3.2　专用部分

3.2.1　高配小型多旋翼无人机巡检系统

3.2.1.1外观特性

a）搭载任务设备的小型多旋翼无人机任意两点（含旋翼）之间距离不宜大于1.8m。

b）地面站可采用一个显示器，也可采用两个显示器。

若采用一个显示器，屏幕尺寸（对角）不宜小于28cm，能同时显示遥控遥测数据和回传影像；若采用两个显示器，每个显示器屏幕尺寸（对角）不宜小于20cm，可分别显示遥控遥测数据和回传影像。

3.2.1.2环境适应性

a）按表2进行相应等级的温度湿度振动综合环境试验，结构完好，各项功能正常。

表2温度湿度振动综合环境适应性试验条件

型号

试验温度

℃

试验相对湿度

%

振动频率

Hz

振动振幅

mm

G-20-65-2000

65

95±3

5~150

1

G-20-65-3000

G-20-65-5000

G-40-65-2000

G-40-65-3000

G-40-65-5000

b）按当地环境温度和海拔高度，选择对应最低温度、最高温度和最高海拔高度进行试验，各项功能正常。

正常作业时，G-20-65-2000型、G-20-65-3000型、G-40-65-2000型、G-40-65-3000型无地效悬停时间不小于40min；G-20-65-5000型、G-40-65-5000型无地效悬停时间不小于35min。

c）在瞬时风速不大于10m/s环境条件下可正常工作。

正常作业悬停时，与悬停点的水平偏移不大于1.5m、标准差不大于0.75m；垂直偏移不大于3m、标准差不大于1.5m。

3.2.1.3飞行功能

a）具备任务规划功能。

可对起降方式、飞行速度以及航点信息等进行设置，可设置航点数量不少于50个。

在飞行过程中可实时修改航点。

b）具备全自主起降功能。

c）具备手动、增稳和全自主三种飞行模式。

三种飞行模式可相互切换，切换过程中飞行状态应保持平稳。

d）全自主飞行模式下飞行控制偏差不大于4m，标准差不大于2.5m。

e）具备定点悬停功能。

小型多旋翼无人机巡检系统通过全自主飞行模式到达预设的悬停点、或通过手动或增稳飞行模式到达指定点后，无需操作人员干预，可稳定悬停。

悬停控制偏差水平方向不大于1.5m、标准差不大于0.75m；垂直方向不大于2m、标准差不大于1m。

f）宜具备自动避障功能。

当飞行速度不大于5m/s时，可探测到小型多旋翼无人机巡检系统周边20m范围内的导线（直径23.9mm）等障碍物。

3.2.1.4测控距离

a）测控数据传输宜采用跳频技术。

b）在飞行高度40m时，测控数据和影像的传输距离不小于4km。

3.2.1.5巡检功能

a）具备手动拍照功能。

b）具备定点自动拍照功能。

即在小型多旋翼无人机巡检系统到达指定点后，无需操作人员干预，任务设备可按照预先设置的参数（如位置坐标、时间间隔等）进行自动拍照。

c）可见光任务设备有效像素数不低于2000万；具备变焦功能，变焦范围为35mm~80mm（等效焦距），且连续可调；具备自动对焦功能。

在距离不小于20m处拍摄的影像中可清晰分辨Φ1.4销钉目标，目标轮廓清晰可辨。

d）若搭载红外任务设备，其等效焦距不应低于50mm。

e）可见光或红外（若搭载）影像文件需记录拍摄位置的地理坐标。

f）任务设备宜具备跟踪功能，跟踪精度不低于0.4mrad。

3.2.1.6地面站软件性能

a）在地图上可设置航点信息和航线，在飞行过程中实时显示飞行航向和航迹。

b）可对任务设备拍摄时的角度和焦距等进行设置。

c）可对飞行日志数据进行存储、导出和分析。

3.2.1.7安全策略

a）具备一键返航功能。

在启动一键返航功能后，小型多旋翼无人机巡检系统应立即中止当前任务并返航。

返航航点、速度等参数可预先设置，可设置的航点个数不少于10个。

b）具备链路中断返航功能。

在链路中断后，小型多旋翼无人机巡检系统应悬停等待通讯信号恢复，且等待时间可预先设置。

在等待时间内若通讯信号恢复，小型多旋翼无人机巡检系统可继续执行任务，否则按预设航线返航。

返航航点、速度等参数可预先设置，可设置的航点个数不少于10个。

3.2.1.8其他

a）任务设备、电池（完成6个架次正常作业任务的工作电池）及配套使用工具等均应装箱储运，箱体个数不宜超过两个。

若采用一个储运箱，正常包装运输状态下总质量（含箱）不得超过45kg；若采用两个储运箱，正常包装运输状态下的单箱质量最大不得超过25kg。

b）电池循环寿命不小于300次。

3.2.2　中配小型多旋翼无人机巡检系统

3.2.2.1外观特性

a）搭载任务设备的小型多旋翼无人机任意两点（含旋翼）之间距离不宜大于1.6m。

b）地面站可采用一个显示器，也可采用两个显示器。

若采用一个显示器，屏幕尺寸（对角）不宜小于28cm，能同时显示遥控遥测数据和回传影像；若采用两个显示器，每个显示器屏幕尺寸（对角）不宜小于20cm，可分别显示遥控遥测数据和回传影像。

3.2.2.2环境适应性

a）按表3进行相应等级的温度湿度振动综合环境试验，结构完好，各项功能正常。

表3温度湿度振动综合环境适应性试验条件

型号

试验温度

℃

试验相对湿度

%

振动频率

Hz

振动振幅

mm

Z-20-65-2000

65

95±3

5~150

1

Z-20-65-3000

Z-40-65-2000

Z-40-65-3000

b）按当地环境温度和海拔高度，选择对应最低温度、最高温度和最高海拔高度进行试验，各项功能正常。

正常作业时，各型无地效悬停时间不小于30min。

c）在瞬时风速不大于10m/s环境条件下可正常工作。

正常作业悬停时，与悬停点的水平偏移不大于1.5m、标准差不大于0.75m；垂直偏移不大于3m、标准差不大于1.5m。

3.2.2.3飞行功能

a）具备任务规划功能。

可对起降方式、飞行速度以及航点信息等进行设置。

可设置航点数量不少于50个，在飞行过程中可实时修改航点。

b）具备全自主起降功能。

c）具备手动、增稳和全自主三种飞行模式。

三种飞行模式可相互切换，切换过程中飞行状态应保持平稳。

d）全自主飞行模式下飞行控制偏差不大于4.5m，标准差不大于2.5m。

e）具备定点悬停功能。

小型多旋翼无人机巡检系统通过全自主飞行模式到达预设的悬停点、或通过手动或增稳飞行模式到达指定点后，无需操作人员干预，可稳定悬停。

悬停控制偏差水平方向不大于1.5m、标准差不大于0.75m；垂直方向不大于2m、标准差不大于1m。

3.2.2.4测控距离

在飞行高度40m时，测控数据和影像的传输距离不小于2km。

3.2.2.5巡检功能

a）具备手动拍照功能。

b）具备定点自动拍照功能。

c）可见光任务设备有效像素数不低于1400万；具备变焦功能，变焦范围为35mm~80mm（等效焦距），且连续可调；具备自动对焦功能。

在距离不小于10m处拍摄的影像中可清晰分辨Φ1.4销钉目标，目标轮廓清晰可辨。

d）若搭载红外任务设备，其等效焦距不应低于25mm。

e）可见光或红外（若搭载）影像文件需记录拍摄位置的地理坐标。

3.2.2.6地面站软件性能

a）在地图上可设置航点信息和航线，在飞行过程中实时显示飞行航向和航迹。

b）可对任务设备拍摄时的角度和焦距等进行设置。

c）可对飞行日志数据进行存储、导出和分析。

3.2.2.7安全策略

a）具备一键返航功能。

在启动一键返航功能后，小型多旋翼无人机巡检系统应立即中止当前任务并返航。

返航航点、速度等参数可预先设置，可设置的航点个数不少于10个。

b）具备链路中断返航功能。

在链路中断后，小型多旋翼无人机巡检系统应悬停等待通讯信号恢复，且等待时间可预先设置。

在等待时间内若通讯信号恢复，小型多旋翼无人机巡检系统可继续执行任务，否则按预设航线返航。

返航航点、速度等参数可预先设置，可设置的航点个数不少于10个。

3.2.2.8其他

a）任务设备、电池（完成6个架次正常作业任务的工作电池）及配套使用工具等均应装箱储运，箱体个数不宜超过两个。

若采用一个储运箱，正常包装运输状态下总质量（含箱）不得超过35kg；若采用两个储运箱，正常包装运输状态下的单箱质量最大不得超过20kg。

b）电池循环寿命不小于300次。

3.2.3　低配小型多旋翼无人机巡检系统

3.2.3.1外观特性

a）搭载任务设备的小型多旋翼无人机任意两点（含旋翼）之间距离不宜大于1.2m。

b）地面站宜采用一个显示器，屏幕尺寸（对角）不宜小于20cm，可显示遥控遥测数据和回传影像。

3.2.3.2环境适应性

a）按当地环境温度和海拔高度，选择对应最低温度、最高温度和最高海拔高度进行试验，各项功能正常。

正常作业时，各型无地效悬停时间不小于25min。

b）在瞬时风速不大于8m/s环境条件下可正常工作。

正常作业悬停时，与悬停点的水平偏移不大于1.5m、标准差不大于0.75m；垂直偏移不大于3m、标准差不大于1.5m。

3.2.3.3飞行功能

a）宜具备任务规划功能。

可在飞行过程中实时修改航路点，对起降方式、飞行速度以及航点信息等进行设置。

b）宜具备全自主起降功能。

c）具备手动和增稳飞行模式，宜具备全自主飞行模式，各飞行模式应能自由切换。

d）若具备任务规划功能和全自主飞行模式，全自主飞行模式下飞行控制偏差不大于5m，标准差不大于2.5m。

e）具备定点悬停功能。

若小型多旋翼无人机巡检系统具备任务规划功能，可通过全自主飞行模式到达预设的悬停点，也可通过手动或增稳飞行模式到达指定点；若不具备任务规划功能，应通过手动或增稳飞行模式到达指定点。

到达指定点后，无需操作人员干预，小型多旋翼无人机巡检系统可稳定悬停。

悬停控制偏差水平方向不大于2.0m、标准差不大于1.0m；垂直方向不大于2.5m、标准差不大于1.25m。

3.2.3.4测控距离

在飞行高度40m时，测控数据和影像的传输距离不小于1km。

3.2.3.5巡检功能

a）具备手动拍照功能。

b）宜具备定点自动拍照功能。

c）可见光任务设备有效像素数不低于1200万；宜具备变焦功能；具备自动对焦功能。

在距离不小于10m处拍摄的影像中可清晰分辨Φ1.4销钉目标，目标轮廓清晰可辨。

d）若搭载红外任务设备，其等效焦距不应低于25mm。

3.2.3.6地面站软件性能

a）若具备任务规划功能，可在地图上设置航点信息和航线，在飞行过程中实时显示飞行航向和航迹。

b）宜可对任务设备拍摄时的角度和焦距等进行设置。

3.2.3.7安全策略

a）具备一键返航功能。

在启动该功能后，小型多旋翼无人机巡检系统应能直线返回返航点上方并降落。

若具备任务规划功能，返航航点、速度等参数可预先设置，可设置的航点个数不少于10个。

b）具备链路中断返航功能。

在链路中断后，小型多旋翼无人机巡检系统应悬停等待通讯信号恢复，且等待时间可预先设置。

在等待时间内若通讯信号恢复，小型多旋翼无人机巡检系统可继续执行任务，否则按预设航线返航。

若具备任务规划功能，返航航点、速度等参数可预先设置，可设置的航点个数不少于10个。

3.2.3.8其他

a）任务设备、电池及配套使用工具等均应采用背包或手提箱储运，背包或手提箱应布局合理、轻便紧凑，个数不宜超过两个。

若采用一个背包或手提箱，应便于单人携带，尺寸一般不大于600*550*400mm，正常包装运输状态下总质量（含包或箱体、完成不少于2个架次正常作业任务的工作电池）不得超过15kg。

若采用两个背包或手提箱，则随包或箱应携带不少于4个架次正常作业任务的工作电池，正常包装运输状态下每个背包或手提箱的质量（含包或箱体）最大不得超过10kg。

b）电池循环寿命不小于200次。

4　检测试验内容

表4、表5和表6分别列出了高配、中配和低配小型多旋翼无人机巡检系统型式试验、出厂试验和抽样试验的检测项目。

表4　高端配置类小型多旋翼无人机巡检系统检测项目

序号

试验项目

型式试验

出厂试验

抽样试验

1

一般要求

外观特性试验

●

●

●

2

环境适应性

低温环境适应性试验

●

○

●

3

高温环境适应性试验

●

○

●

4

温度湿度振动综合环境适应性试验

●

○

●

5

海拔适应性能试验

●

○

●

6

抗风飞行性能试验

●

○

●

7

抗雨飞行性能试验

●

○

●

8

防雨性能试验

●

○

●

9

防尘性能试验

●

○

●

10

功能要求

巡航功能

自检功能试验

●

●

●

11

任务规划功能试验

●

●

●

12

飞行模式及切换功能试验

●

●

●

13

导航定位偏差试验

●

○

●

14

飞行控制偏差试验

●

○

●

15

悬停控制偏差试验

●

○

●

16

机头重定向功能试验

●

●

●

17

测控距离试验

●

●

●

18

一键返航功能试验

●

●

●

19

链路中断返航功能试验

●

●

●

20

飞行区域限制功能试验

●

●

●

21

低电压报警功能试验

●

●

●

22

位置追踪功能试验

●

●

●

23

磁罗盘干扰预警功能试验

●

●

●

24

电池实时监控管理功能试验

●

●

●

25

拍照功能试验

●

●

●

26

转动性能试验

●

●

●

27

稳像精度试验

●

●

●

28

可见光成像性能试验

●

●

●

29

红外成像性能试验

※

※

※

30

自动避障功能试验

●

●

●

31

跟踪精度试验

●

●

●

32

性能要求

抗电磁干扰性能

射频电磁场辐射抗扰度试验

●

○

●

33

静电放电抗扰度试验

●

○

●

34

脉冲磁场抗扰度试验

●

○

●

35

工频磁场抗扰度试验

●

○

●

36

地面站软件性能试验

●

○

●

37

动力电池性能

外观特性试验

●

○

○

38

23℃快速放电容量试验

●

○

○

39

低温快速放电容量试验

●

○

○

40

高温快速放电容量试验

●

○

○

41

循环寿命试验

●

○

○

42

低气压试验

●

○

○

43

温度冲击试验

●

○

○

44

耐振动性试验