警用无人机低温应对措施

张旭毅 侯泽宇 杨旭鹤

摘 要：无人机作为一种新型的警用装备，在公安机关各个部门开始配备。与以往的警用载人直升机相比具有起降简单、部署灵活、使用成本低、危险小等优势；但是警用无人机作为由电池提供动力的设备在低温环境中开展警务工作时发现了许多问题。本文针对低温环境中无人机可能发生的故障，结合使用中的应对的技巧得出应对措施。

关键词：警用无人机；低温环境；警务工作；应对措施

中图分类号：P315.9 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）17-0000-00

无人机作为一款新型的警用装备，能够摆脱人类的生理局限，克服复杂地形对警务工作的干扰，出色得完成多项警务工作；但是在室外的警务工作中，严峻的环境气候特别是低温对无人机的正常工作中提出了不小的挑战。

目前国内的警用无人机大多数都以锂电池作为动力，当无人机电池暴露于低温环境下（15摄氏度以下）时，电池内部化学物质活性降低、电池内阻增大，进而导致电池放电能力降低，无人机续航能力下降。而且警用无人机一般均采购自重较大的飞行器，为了提供充足的动力其本身就需要更大的电流输出。此外无人机在一线开展警务工作时的工作环境较为复杂，不仅存在着威胁飞行安全的障碍物（如广告牌、灯箱、建筑物外墙的附着物等），而且因为需要隐蔽或者保密的工作需要警用无人机在飞行时往往会持续进行大机动飞行（例如满油门爬升和下降或者开启运动模式），需要电池持续大电流放电以提供足够的动力来维持航行，研究低温环境下警用无人机使用具有一定的意义。

1 低温对电池的影响与应对措施

我国幅员辽阔在一些高海拔地区，执法环境恶劣，人力难以完成警务工作，更需要警用无人机提供支持。警用无人机需要更高的电机转速以提供更强劲的动力来保障工作的顺利进行，电池输出电流会进一步增大，但是在高海拔的环境条件下，空氣稀薄，温度气压较低，螺旋桨无法提供足够的升力，警用无人机的续航能力随之减少。在飞行时，如果操作员没有注意到电池的续航时间问题，则很容易出现无人机电量不足难以返航的情况，可能会对无人机造成损坏。低温还会导致电池电压不稳定，在执行飞行任务时电池电压会大幅度下降（单电芯电压过低），此时如果继续执行飞行任务可能会存在以下风险： （1）警用无人机的动力系统最大推力不足以维持飞行；（2）无人机使用的智能电池的自我保护程序在检查到电池电压过低时，会自动关机以避免电池出现过放现象。这样不仅无法顺利起飞执行飞行任务，严重时还有可能会发生坠机事故，威胁人民群众生命与财产安全。

针对上文提到的问题，在低温环境下无人机续航时间会大大缩短，而且其电池容易出现过放等情况。严重地缩短了电池的使用寿命并威胁飞行安全。针对这个问题，警用无人机的操纵员可以在飞控软件中将低电量报警值设为40%―50%，在收到低电量报警时及时降落，这样可以有效的避免无人机电池过度放电。另外，针对气温过低会导致电池温度过低无法起飞的问题，我们可以在执行飞行任务前将电池放置于较为温暖的环境如室内、车内、保温箱内等，当任务需要时快速将电池取出并安装，起飞执行任务。当然应该预见到无人机上升的高度与温度下降的关系，如果工作环境较为苛刻没有上述的条件的话，无人机操纵员可以使用无人机电池保温贴纸或者是电池预热器对无人机的电池进行预热，保持电池温度在理想工作温度范围以内，确保电池工作状态正常。如果以上所述条件都不具备，我们还可以使用体温预热法对警用无人机的电池进行预热以保持电池的活性。在此需要注意的是警用无人机电池的理想工作温度为20摄氏度至40摄氏度之间，在紧急情况下需确保电池温度达到15摄氏度以上才能正常使用。如果经过预热电池温度已经达到起飞条件，操纵员应立即操纵无人机起飞，切忌将无人机静置，否则电池温度受环境温度的影响会迅速回落，导致前期的电池预热工作前功尽弃。因为低温环境下电池续航时间较理想温度下有所减少，而无人机在执行飞行任务时可能会遇到突发情况，出于安全考虑，也为了尽可能得发挥警用无人机在公安工作中的作用，无人机操纵员应确保无人机起飞时电池为满电状态。如果北方的冬天温度较低，达不到起飞条件则不能强行起飞无人机。

2 低温对操作者的影响与应对措施

低温环境下飞行，不仅对警用无人机提出巨大的挑战，对无人机的操作员也是个了难题。为了确保飞行安全，无人机操作员一般都会选择在室外对无人机进行操作，但是冻得僵硬的双手无法对无人机进行顺畅的操作，不仅难以对镜头参数进行调整，还会干扰对云台的操作，影响整个飞行任务的顺利完成。但如果无人机操作员在操纵无人机时配戴手套的话又会对操作手感产生影响，而且低温环境下佩戴手套在显示屏页面进行操作经常会出现触摸失灵的情况，影响警务工作的顺利开展。

无人机操作十分精细，戴着手套时无法灵活操纵摇杆，而脱去手套时双手又很容易在寒风中冻僵，为了解决低温对操作者手感的影响我们可以自己制作一个保温袋，在飞行时将双手和遥控器以及显示器都放入袋中，通过预留的观察窗进行观察，这样既能保持遥控器和手机温度，又能保护双手不会被冻僵影响操纵无人机，降低低温给操作者带来的影响。

3 低温对飞控系统的影响与应对措施

低温环境下，无人机的飞行控制系统受温度的影响，工作状态不稳定，严重时甚至会出现毫无征兆的坠机情况。最常见的是遥控器的电位器（遥控器操纵杆里面检测位移的装置）出现问题，其会随着温度的变化热胀冷缩，可能导致接触不良，致使飞机失控。因此，在低温条件下操作无人机，不仅要注意对电池的保温工作，还要留意保持无人机及其配套的飞控系统的温度。

低温环境下尽量将无人机以及操控系统放置于温暖、干燥的存放空间，避免低温导致无人机飞控系统出现故障，而目前国内警方采购的警用无人机中多数型号不具备防湿和防水功能，无人机在执行飞行任务时电池和螺旋桨会产生热量，低温环境中冷空气遇热冷凝成水附着于无人机机身，因此，在警用无人机执行完飞行任务之后应用干燥柔软的洁净软布对无人机进行仔细擦拭，防止机器因为水汽的进入对电路造成腐蚀。

4 低温对机体强度的影响与应对措施

为了减轻飞行重量，增加冗余升力，目前我国警方装备的警用无人机大多数都以工程塑料作为机身材料。在低温环境下，工程塑料质地会变脆，机体强度会降低，日常的搬运或者保养过程中可能会在机身上形成暗伤（如：螺旋桨出现裂痕），另外使用无人机进行警务工作时，在有些情况下因为完成任务的需要无人机要进行大机动飞行，这些不被人注意的暗伤有可能会对无人机造成更大的损坏。

在低温环境下工程塑料强度会下降，因此警方的无人机操作人员在操纵无人机执行飞行任务时要尽可能的避免大机动飞行，完成飞行任务后操纵无人机降落时要注意操杆要稳定，尽量使无人机匀速缓慢降落，减轻对机身的冲击力。如果降落失败应立即加大油门复飞，切忌强行着陆，致使无人机在地面发生弹跳，增加云台负担。

5 低温环境下警用无人机还需要注意的问题

一线执法环境较为艰苦，警用无人机在执行飞行任务时可能会遇到雨雪天气，在起飞前应当清理出足够的场地，以免无人机下洗气流掀起的扬尘和雪花附着在下视系统和相机表面。在飞行任务结束后需立即对无人机进行除湿处理，防止在低温环境下水分结冰，对于附着在机身表面和螺旋桨上面的水分，我们可以用干燥的软布吸干附着的水分，而对于机身内部的水分则可以用干燥的棉球进行除湿处理，防止水分对警用无人机内部电路造成腐蚀。

在执行警务工作期间，出于任务的需要，警用无人机可能会最大限度的滞留在空中以完成飞行任务，这就会导致电池电压过低。在严重低电压情况下，飞机会出现迫降，此时如果将油门杆保持中位，飞行器是无法悬停的。遇到此类情况，一定要保持镇静，下降过程中，飞行器仍处在可控状态，可以通过向上推油门杆使飞行器保持悬停或缓慢上升，通过操作方向杆控制飞行方向，将飞机控制到安全地帶后降落。

低温环境对警用无人机顺利开展警务工作提出了艰巨的考验，恶劣环境下的使用对警用无人机的操纵者提出了更高的要求，这就需要无人机操纵者在一线的警务工作中时刻注意对无人机进行保养，确保警用无人机处于良好的工作状态。并在操作时尽量避免大机动飞行，只有这样才能确保无人机警务工作的顺利完成。

收稿日期：2018-06-12

基金项目：本文由河南警察学院院立项目（HNJY-2017-04）探讨无人机在现场勘查中的应用支持。

作者简介：张旭毅（1984—），男，汉，河南洛阳人，硕士研究生，讲师，研究方向：声像资料检验；侯泽宇（1997—），男，汉，河南长垣人，本科在读，研究方向：刑事科学技术；杨旭鹤（1997—），女，汉，河南洛阳人，本科在读，研究方向：刑事科学技术。