无人机技术概述

电力领域高压杆塔巡检石油领域油气管线巡查反恐维稳应用第一页，共55页。电力领域高压杆塔巡检无人直升机的应用案例-----（1）电力领域高压杆塔巡检第二页，共55页。自主起飞自主降落单塔精确巡查塔间快速转移可见光相机红外成像仪紫外成像仪电力领域高压杆塔巡检杆塔精确巡查方案：第三页，共55页。1）利用可见光技术巡检项目利用可见光摄像机、可见光相机检查杆塔基础、导地线金具、绝缘子等部件的运行状态，杆塔区域的树木生长影响；可替代线路每年1次的登塔检查项目、放电间隙检查等项目。杆塔挂点处缺销子杆塔侧导线间隔棒断开电力领域高压杆塔巡检精确巡检主要检查项目第四页，共55页。2）利用红外成像技术巡检项目利用红外成像仪对线路上的导线接续管、耐张管、跳线线夹、导地线线夹、金具、绝缘子等进行拍摄分析，可以替代线路地面周期性红外测试项目合成绝缘子芯棒发热绝缘子钢帽发热图电力领域高压杆塔巡检第五页，共55页。3）利用紫外成像技术巡检项目检测运行中电力设备外绝缘子闪络痕迹高压输电线路断股及绳径过小而引起的电晕放电

紫外双光谱成像可见光红外超声测量目标电晕、电弧老化破损局部发热点电晕绝缘子缺陷症状早期晚期中晚期早期探测距离可大于100米可大于100米可大于100米较近确定故障位置√√√×特点直观形象耗时费力环境敏感间接测量电力领域高压杆塔巡检第六页，共55页。高压线路故障紫外图像电力领域高压杆塔巡检第七页，共55页。电力设备无人机运载/无人机电力架线山林沟壑地形如采用传统人工展放导引绳等架线工艺存在很大困难：跨越施工难度大，安全风险高，展放时间长等困难。以无人机作为导引绳的牵引动力，使用特制尼龙绳作为导引绳，通过为无人直升机配备的专用遥控器控制无人机的运行来进行放线操作。在导引绳投放之后，将引导绳与钢制牵引绳连接，使用牵引机牵引，再连接电缆，即可快速完成架设任务。导引绳无人机电力架线机构第八页，共55页。

国家电网进行架线工程施工过程中，经常会遇到山地、灌木丛、原始森林等情况，无法绕行、无法跨越，大大影响施工的进度。而使用无人直升机架线系统，可轻松的飞越树木，向地面空投导引绳。同样在施工中也会遇到沼泽，农田，高速公路等，人拉马拽都难以实现架线施工的时候，架线直升机同样大显身手，轻松完成跨越任务。电力设备无人机运载/无人机电力架线1.山地、农田、沼泽跨越架线第九页，共55页。传统的水面架线作业中，只能由拖船将牵引绳拖过水面，必须首先对施工水面进行封航，而封航会给国家和施工方造成很大经济损失。采用无人机架线系统，操作人员站在船上操作架线无人直升机，遥控无人机从水面上空拖拽导引绳飞过，完全可避免架线过程中的封航。电力设备无人机运载/无人机电力架线2.湖面、河道牵引“不封航”架线第十页，共55页。

在高压线路新建、改造过程中，经常需要在一条带电高压线路的上方横跨一条新的线路，为了保证施工人员的安全，无论多重要的线路，传统施工只能对原线路进行断电后才能施工。而采用无人机架线系统完全可以从带电线路上方直接跨过，从而避免高压线路断电情况。电力设备无人机运载/无人机电力架线3.高压带电跨越架线第十一页，共55页。

电力系统发生紧急事件的情况下，山区条件下设备物资人力运输极其困难。电力设备无人机运载/无人机电力架线4.复杂情况下的资源空运第十二页，共55页。无人直升机的应用案例-----（2）石油领域油气管线巡查石油领域油气管线巡查第十三页，共55页。石油领域油气管线巡查第十四页，共55页。目前，无人直升机智能巡检系统已经被能源部列入直升机/无人机智能巡检试点工程建设。技公司科学研究院研制的无人机智能巡检系统在进行抽油机飞行巡检无人机巡护是一种新型抽油机、输油管线的巡护模式，巡护过程中可以同时进行高清视频信号录制，管道沿线地貌图片拍摄，三桩、水工保护设施、场站以及阀室安全监测，管道沿线地表地质变化情况、杂散电流排流系统监测等管道本体、周边情况以及管道附属设施监测，能够有效提高巡检效率和质量。石油设备管线无人机巡检无人机巡检：第十五页，共55页。--采用大载荷长航时无人直升机跟随油气管线飞行，使用可见光、红外遥感设备，周期性检查大范围的输油管路设备异常、环境异常和盗取异常；--采用无人机直升机进行抽油机群周期性空中自动巡查，精确拍摄检查抽油机工作状态；

--采用无人机和抽油机建立动态通信网络，定周期收集抽油机工况数据。--在石油管线路线勘查设计时，山区复杂环境采用无人机快速快速大范围空中勘查，为设计决策提供支持长距离输油管线整体巡查抽油机群精确巡查与远程数据采集石油管线设计路线勘查石油采输设备无人机巡检方案石油设备管线无人机巡检第十六页，共55页。DN111°30′119″E38°20′369″N111°30′338″E38°20′198″H—直升机相对线路导线的垂直高度D—直升机相对线路导线的水平距离a—直升机扫描视场角机舱底板滑轨吊架红外成像仪光电检测仪V750—大型无人直升机石油设备管线无人机巡检第十七页，共55页。100kmDN111°30′119″E38°20′369″N111°30′338″E38°20′198″H—直升机相对线路导线的垂直高度D—直升机相对线路导线的水平距离a—直升机扫描视场角机舱底板滑轨吊架红外成像仪光电检测仪HV750—大型无人直升机石油设备管线无人机巡检第十八页，共55页。V750—大型无人直升机DN111°30′119″E38°20′369″N111°30′338″E38°20′198″H—直升机相对线路导线的垂直高度D—直升机相对线路导线的水平距离a—直升机扫描视场角机舱底板滑轨吊架红外成像仪光电检测仪石油设备管线无人机巡检第十九页，共55页。一架V750长航时大型无人直升机；一套包括可见光、红外、紫外的的实时遥感系统；信息远程遥感遥控系统；机动地面控制站。系统软硬件构成石油设备管线无人机巡检第二十页，共55页。大型无人机：性能稳定--系统采用大型无人机，起飞重量超过750KG，飞控系统国内最先进，飞行性能稳定可靠，抗异常气象条件能力很强。复杂路径设定、自主导航：--巡线无人机具备超过100航迹点定义能力，可设定复杂的巡航路径，具备GPS自主导航与惯性制导相结合、油气管线自动追踪等飞行控制功能。贴线飞行：--无人机巡线可根据油气管线的走向、海拔高度、转角等自动化进行线路跟踪飞行，使无人机在高200米处紧贴着油气管线进行贴身巡查。石油设备管线无人机巡检系统优势：第二十一页，共55页。自动定位：--依据油气管线的GPS数据和特征识别技术，对于油气管线进行精确定位、目标识别、自动对焦，使安装的可见光、红外摄像设备自动对焦到油气管线等目标并快速曝光，生成高清晰的设施、场站、管道沿线地貌等可见光、红外夜视影像；管线异常自动识别和重点监控识别--对于油气管线周边出现的异常情况，包括设施异常、地形异常变化、盗油情况、可进行快速识别，重点监控拍摄。实时监控--地面站实时接收无人机测控信息、视频信息，可根据情况发出飞控指令，随时可对无人机实施安全可靠的人工操作控制。石油设备管线无人机巡检系统优势：第二十二页，共55页。石油设备管线无人机巡检第二十三页，共55页。自主起飞自主降落

油井精确巡视油井工况数据采集油井间快速转移可见光相机红外成像仪石油设备管线无人机巡检抽油机群精确巡查方案：第二十四页，共55页。以当前起飞位置为依据，通过已经建立的抽油机GPS地理位置信息，根据油井之间距离、往返距离等条件，快速规划本次精确巡查的多抽油机巡查路径；以目视可控为基本条件，可人工调整抽油机巡线路径。在多抽油机间自主转移：在一个抽油机巡查完成之后，按照规划路径和自身位置，自主导航飞行至下一抽油机位置。自主起降：在完成巡查任务后，自主返回起飞点定点降落。石油设备管线无人机巡检自动规划油井群巡查路径第二十五页，共55页。石油设备管线无人机巡检第二十六页，共55页。无人机与RTU动态组网无人机与RTU传递工况数据传感器采集工况数据传感器将数据传至RTU无人机飞临抽油机上空RTU暂存一定时间工况数据石油设备管线无人机巡检第二十七页，共55页。RTU可暂存72小时工况数据传感器固定周期采集数据ZIGBEE通信模块远程唤醒

动态组网工况数据上传抽油机工作状态ZIGBEE动态网络油井工作状态传感器主要有温度传感器，压力传感器，电机电流、电压传感器、抽油机载荷、位移传感器、变压器一次侧电流传感器，它们将油井的工作状态变换成对应的电压或电流值送至井口控制器石油设备管线无人机巡检第二十八页，共55页。油井工况数据传递模式1000米范围内无人机与抽油机通信模块动态组网基于ZIGBEE技术的动态网络传输速率达512Kbps抽油机视频巡查和工况数据无线传递并行实现抽油机RTU增加ZIGBEE通信模块ZIGBEE通信模块支持长时间野外环境作业ZIGBEE通信模块可长时间处于休眠状态石油设备管线无人机巡检第二十九页，共55页。采集点终端C采集点终端A采集点终端B协调器多台抽油机数据采集与数据集中传递近距离范围内的多台抽油机组成一个抽油机群以中心位置的ZIBGBEE模块为协调器协调器集中收集其他抽油机的工况数据协调器与无人机组网并集中传递多台设备工况数据石油设备管线无人机巡检第三十页，共55页。

油井管线铺设前期地形勘察在油井管线的铺设前期需要对地形进行勘察，制定可行性路线图，遇到高山、原始森里、海洋湖泊这些人工勘察困难的地方，可以利用搭载了可见光、红外摄像机等设备的无人机进行高空巡视勘察作业。提高勘察效率，节省勘察费用。石油设备管线无人机巡检第三十一页，共55页。

V750无人直升机,净载荷能够达到80公斤，最大载荷能够达到100公斤,起飞重量大，可达到750公斤，可有效克服山脊上升气流对无人机高度稳定的影响。可以进行野外复杂地形条件的抢险救援或故障维修等复杂情况下的物资运输。复杂地形条件下的设备运载石油设备管线无人机巡检第三十二页，共55页。无人直升机的应用案例-----（1）反恐维稳应用反恐维稳应用第三十三页，共55页。自2009年以来，新疆境内相继发生了“7.5”、“8.19”、“7.31”、“2.28”等暴力恐怖事件,这些暴力恐怖活动呈现出政治目的明确、蛊惑歪曲严重、内外勾结加剧、恐怖氛围浓厚、组织策划严密、犯罪行为残暴、犯罪手段先进、地域化趋势明显等诸多特点，严重威胁着国家安全、破坏社会和谐稳定，成为新疆完成“跨越发展”和“长治久安”两大历史任务的最大威胁和主要障碍。反恐维稳应用第三十四页，共55页。反恐及社会公共领域安全影响社会稳定的不良因素增多，社会治安面临长期压力抢险救灾与紧急搜救自然灾害频发，人民生命财产安全受到严重威胁缉私禁毒与边境犯罪预防边境犯罪活动猖獗，走私、贩毒分子犯罪能力增强险情预警、侦听和监视对多种性质的犯罪活动提前预判，加强监视反恐维稳应用第三十五页，共55页。快速、简便、灵活、高效、安全避免人员伤亡，减少负面政治影响；使用无人直升机机费用低，飞行效率高；有效增加了治安与救援覆盖范围；增加了行动的灵活性；增强了对既定区域的态势感知能力；增加了对不法分子的威慑力，提高了群众信心；反恐维稳应用第三十六页，共55页。建议针对安保及反恐任务采用的无人机平台：旋翼类无人机（含直升机和多旋翼）空中定点/小范围视频监控空中心理威慑与宣传非致命武器投放固定翼类无人机边境巡逻检查恐怖分子窝点侦查/监视逃犯追捕协助定点清除（反恐战）利用无人机系统实现困难复杂任务提升任务执行效率保障任务人员安全降低任务执行费用反恐维稳应用第三十七页，共55页。集会/游行空中监控大型赛事/展会空中监控空中喊话、撒传单发射烟雾弹、催泪弹等反恐维稳应用第三十八页，共55页。

卫星网

高空无人机网中低空无人直升机网地面网地面机器人飞行器指挥与控制联合指挥与控制地面机器人警用无人机体系设想反恐维稳应用第三十九页，共55页。远距离、高速度长航时、载荷适中中距离、运输灵活专用载荷DCF-8015

DCH-8030DCH-8020短距离、低高度、任意起降快速长距离远程侦查远程侦查数据传递智能控制、自主飞行获取第一信息后可灵活布置监控点便于快速运动至骚乱现场多手段现场控制现场周围灵活监控相对远离不法分子，保证人员安全地面保障设备简便，可随时完成起飞任务长时间定点监控快速远程侦查群体事件空中监控空中武力打击V750大载荷、远距离、长航时搭载多种任务载荷可对不法分子进行武力打击反恐维稳应用第四十页，共55页。快速远程侦查---DCF-8015固定翼无人机平台当不法分子在逃窜时，可用无人机做实时空中追踪、监视，掌握其逃跑路线，及时制定最合理抓捕方案；当不法分子控制一定区域时，利用无人机快速空中侦察，掌握不法分子动向，及时制定合理围剿方案；当沙漠戈壁等无人区域内，有人发生意外时，无人机能快速进入无人区进行紧急搜索和救援。对于境内关键路径（特别是荒漠、山区地带）行进日间、夜间定航线巡查，及时发现非法潜入境的境外恐怖分子的行径

SW-8015快速侦察型固定翼无人机系统飞行时间长、飞行速度快，适合于新疆地区地广人稀，地域面积大的特点。机体由加强型复合材料制成，具有良好的结构可靠性采用地面滑跑或弹射起飞，可实现全天候不间断空中侦察。飞行过程自主控制，预编程序，任务航路点可由地面站实时控制。反恐维稳应用第四十一页，共55页。定点姿态保持持续监控以选定的目标点为中心，无人机自主控制定点悬停、自主纠偏，陀螺稳定光电吊舱连续调整光电设备的角度、方位、仰俯，稳定监控目标点高清监控图片拍摄携载高清摄像装置，拍摄高清图片，通过高清图传系统实时传递到地面站，并通过地面站传递回指控中心。犯罪分子面部识别建立可以恐怖份子数据库，以所拍摄的高清图片为依据，进行后台基于人脸特征技术的恐怖分子识别，快速发现重要恐怖分子反恐维稳应用第四十二页，共55页。V750无人直升机最大飞行速度：161km/h；巡航速度：145km/h；最大爬升率：6.0m/s；有地效悬停高度：1070m；载荷重量：80kg；航程：400km

；航时：4h；抗风：8.0m/s（最大正侧风）;飞行高度：3000m。翼展：7.24m/1.30m（尾桨）机身长度：8.53m(旋翼/尾桨旋转)动力装置：莱康明IVO-360-AIA反恐维稳应用第四十三页，共55页。飞行控制与管理系统功能反恐维稳应用第四十四页，共55页。全自动控制按航线飞行通过内回路的姿态稳定控制和外回路精确制导逻辑，保证无人直升机可精确稳定跟踪各类控制指令，实现使用过程中无人干预情况下的全自动起飞/着陆，以及应飞航迹的精确跟踪（亚米级），并可在完成飞行任务后自动返航地面遥测遥控通过地面站的显示界面，可在起飞前加载飞行任务，在飞行中发送飞行指令并实时监测各种飞参数据，具有友好的人机界面采用军用级标准，实现图像实时传输，传输距离可以达到100公里以上。人工遥控操纵/自动控制飞行两种模式人工遥控操纵/自动控制飞行两种模式可随时切换在人工操控完成后，可在线重新规划航路点自动控制飞行反恐维稳应用第四十五页，共55页。反恐维稳应用第四十六页，共55页。以旋翼类无人机执行任务为例接受并启动任务无人机系统部署准备起飞并飞抵任务现场现场视频实时回传地面监控分析现场是否正常启动任务设备（喊话、投放等）任务执行效果监控反馈是是否否持续监控至任务结束是否启动任务设备返航并着陆反恐维稳应用第四十七页，共55页。四轴稳定陀螺光电吊舱，可以支持多种任务载荷的快速安装，提供足够的稳定度以完成对指定区域的拍摄及对特定目标的搜索与跟踪。可见光摄像照相红外摄像系统类型4轴陀螺稳定稳定度20urad航向转动角度范围-170°~+170°俯仰转动角度范围+15º---120最大转动速度60º/Sec最大转动加速度200º/Sec反恐维稳应用典型任务载荷--航测任务系统：第四十八页，共55页。

可在大、中型无人机选择搭载中国测绘科学研究院的SWDC数字航空摄影仪，可以完成复杂地形成像、高精度空中拍摄、基础数据测绘等任务。

可以更换不同焦距的镜头可宽像对飞行，保证大比例尺测图精度幅面大：1.6亿像元(6.8μ)/2.4亿像元(6μ)基高比大，可达0.87（35MM焦距时）可以随时进行像机检校SWDC-4相机典型任务载荷--航测任务系统：反恐维稳应用第四十九页，共55页。由发射模块、观瞄模块、姿态测量模块、控制模块、弹药组成。1、发射模块由6管或16管集束35mm榴弹发射管，以及高精度伺服控制电路组成。2、观瞄模块由激光测距和夜视仪组成，实现高精度测瞄一体化。3、姿态测量模块X、Y双轴倾角测量仪及辅助设备，为系统提供大的倾斜角度，用以多维度大区域扫描和目标指向。4、控制模块实现对目标的自动捕捉和弹药自动发射，是系统的控制核心。5、弹药包括爆震弹、催泪弹和闪光弹等多种类型，每种类型可定制不同大小形态，目前较为成熟的是35mm和64mm。

典型任务载荷—机载反恐武器系统反恐维稳应用第五十页，共55页。主要技术参数发射模块口径和管数：35mm×6管、35mm×16管射程：不小于400m(最大500米)；高低射界：-8度～48度方向射界：15度～90度瞄准方式：电控手动跟踪方式：自动跟踪（手动锁定）激光测距距离：最大500m激光测量精度：小于0.1m测量分辨率：小于0.1m系统使用与特点观察观瞄系统，十字标压住目标，实现初始定位，控制系统驱动下，驱动电机，自动瞄准目标，既可以2发连射，也可以多发连射，间隔100ms；随机发射为单发点射；火力强、控制区域大；多发连续射击时催泪弹骚扰浓度的幅员面积可达到近900平方米