全地形无人机便携式起降平台

郭峰 周纯智 刘宗雨

摘 要： 无人机多用于输电线路巡检作业中，输电线路所处区域地理环境复杂受外界复杂地形环境影响。地面倾斜度过大、地表障碍物过多，部分杆塔在开展无人机巡视时，无法找到合适的起降点或因无人机起降点选择不平稳，导致无人机巡检效率低下、成本增大。本文研制一种车载的无人机便携式起降平台，通过起降平台（起降平台带有两个水平显示装置）、螺扣链接、旋转式固定爪将平台固定在车辆车门上，在通过可拆卸万象轴、可调节支撑连杆、卡扣链接、吸铁式固定装置调整平台的水平，最终实现一个可供无人机平稳起降的平台。该成果避免了无人机起降点的选择困难和起降过程中“炸机”风险，有效降低了无人机故障发生概率，提高巡检作业效率的同时节约无人机设备维护成本，具有较高应用价值。

关键词： 无人机;输电线路;巡检;起降平台;无人机故障

【中图分类号】U412.6     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.37.120

1 引言

当前，随着经济和电网快速发展，工农民商等用电负荷不断增加，电网越来越复杂，投入设备类型和数量越来越多，电网形态发生变化，安全稳定运行压力越来越大，输电线路发生缺陷及故障次数日益增多，这给线路验收及巡视工作带来了诸多困难和危险。国内外电力企业逐步推广普及无人机在输电线路巡检中的应用，无人机巡检相对人工巡检具有不受地形环境条件限制、巡视效率高等优势。同时无人机巡检可以从输电线路的上空拍摄清晰照片，具有对运行输电线路隐患精准发现的能力。

2 无人机智能巡检系统的应用

打造泛在电力物联网，实现任何时间、地点、人、物之间的额信息连接和交互，从无人机巡检着手，搭载智能传感器模块，实现温湿度、拉力、风偏、电压电流等数据信息采集，通过云平台和GPS传输地理位置，利用大数据管理平台分析影像数据，进而辨别故障点、缺陷处，通过通信技术直接推送至巡检人员，实现从采集到运检的泛在互联。

无人机传感系统主要适用于特殊地形、山区电网巡检的专用无人机飞行控制系统，要求能够应对复杂化境的多种飞行安全策略。基于物联网的传感系统，需要实现无人机在电力系统中反震减灾和吸纳路巡视中的高压线避障技术。同时协调配合GIS系统满足地理信息个采集传输提升控制系统自动化水平。

通过无人机传感器模块的信息采集，实现输电设备从智能评估诊断系统与生产管理信息系统、调度自动化系统、状态监测系统的集成信息融合;实现设备状态的实时诊断和风险评估，打造在运行与检修信息的泛在物联平台。而基于无人机智能巡检系统的操作离不开人的作用，引入“人机”融合就存在必要的人身、设备、电网安全风险，进行无人机风险管控研究是实现设备运检层和本质安全层的物联。

3 无人机故障原因

3.1 人员、设备对无人机巡检的影响

无人机的操作需要经过专业的培训才能上岗，地方输电巡检部门无人机专业驾驶人员数量虽然为数不多。但现场人员工作程序熟练、责任心强、岗位人员保障有序，经过长时间训练后均持证上岗，因此不同操控驾驶员对无人机的故障率影响不大。

3.2 环境条件对无人机的影响

自然环境影响很大，应急事故中，气象条件恶劣，风雨雷电、气流紊乱，产生风切变，出现难以察觉的障碍物或者其它飞行物，加大了操控难度。其次，架空線路大都远离市区与人流聚集的地方，架设在高山峻岭、稻田河流处，其地理环境困难险阻，无人机航行中要求极高的航线自控能力，避免刮毁坠落山崖。最后，无人机起降点地面坡度大，导致无人机在起降程中难以保持平衡，引起无人机故障。且如人机起降点倾斜度越大无人机故障率越高。

3.3 便携式起降平台的必要性

输电线路所处的环境比较复杂，很多均在群山峻岭之中，草木丛生，无人机起降时难免碰撞机翼，况且在雨雪天，泥泞的道路也不适合无人机的起降。即使在平坦的路上，起降也许关注车辆、行人，现在也有很多是用人工举起飞机进行起降的方法，但此方法的危险性比较高。因此设计一款解决以上诸类问题的起降平台是很有必要的。

4 无人机便携式起降平台设计

本平台设计的目的是提供一种可控无人机平稳起降且有方便携带的无人机起降平台。既能够给无人机起降提供一个平稳的平台，同时便于作业人员的携带，以解决无人机起降选点和起降过程中所带来的问题。

4.1 便携式起降平台技术方案

无人机便携式起降平台为解决现有存在问题所采取的技术方案是：利用车辆车门及门窗，研制一种车载的无人机起降平台，通过起降平台（起降平台带有两个水平显示装置）、螺扣链接、旋转式固定爪将平台固定在车辆车门上，在通过可拆卸万象轴、可调节支撑连杆、卡扣链接、吸铁式固定装置调整平台的水平，最终实现一个可供无人机平稳起降的平台，避免了无人机起降点的选择困难和起降过程中“炸机”风险。具体便携式起降平台设计如图所示。

4.2 便携式起降平台具体实施方式

开展无人机起降前，将两套旋转式固定爪通过螺扣形式与起降平台连接并挂在车窗上，将支撑杆以卡扣形式与平台前段连接，将写吸铁式固定装置吸附在车门上，实现初步的平台搭建。在通过调节两套可调节支撑连杆，使起降平台带有两个水平显示装置显示为水平，实现起降平台的水平调整。

5 结束语

无人机便携式起降平台结构简单，设计合理，携带方便，操作快捷，能够为无人机起降提供优良的起降点和保证无人能起降过程的安全。这种平台的使用有效改善了全地形无人机在输电线路运检中的故障率，减少了无人机设备的维护维修时间，提高了输电线路巡检效率，保障了输电线路安全运行，为促进电网发展做出贡献。