一种便携式无人机起降平台的研制与应用

第第页一种便携式无人机起降平台的研制与应用摘

要：

提供了一种新型（无人机）起降平台，该工具适用于市面上99%的（多旋翼）无人机起降，可承受最大起降质量超过50kg。该起降平台可以快速展开和收起，可提供外接电源进行（供电），起降平台脚可伸缩，为无人机在各种作业环境起降提供便利，且保护无人机的云台及（电机），为输电线路运维作业，特别是野外应用无人机巡视作业提供了一种新的保护方案，为无人机可持续应用提供了可行思路。

1引言

随着（科技）的发展，无人机越来越多地应用于各行各业中，特别是在输电线路运检方面。传统作业方式是靠巡线工目测发现缺陷，往往输电杆塔顶部的缺陷无法及时被发现，人巡获取的数据精度不够，而无人机可以飞越高山大岭，其拍摄的高清晰度照片能够帮助工作人员快速了解线路运行情况，有效降低人力成本，提高工作效率。

然而，输电线路铁塔常常立于野外山区，复杂的环境给无人机起降带来了麻烦。对于不平整的砂石地或杂草丛生的山地，在黄土地上或使用手持的方式起降无人机，都可能导致飞机损伤、破坏，更存在一些人身伤害风险。据统计，2023年至今，广东省内无人机炸机事故中，有超过70%的事故发生在起飞和降落阶段[1]。当无人机预降落时，由于风力与复杂的野外环境等因素影响，无人机易发生翻转或碰撞。基于此，本文研制了一款便携式无人机起降平台，结构简单，使用方便，适用于市面上99%的无人机起降。而无人机设备在复杂的地理环境下均可以正常起降，能够保证无人机使用的安全，防范误伤无人机驾驶员的事故，保证人身安全。

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电网无人机应用情况分析

传统的人工巡视作业效率低，（智能）巡检应运而生，（高精度）、高效率的输电运维成为大势所趋，因此无人机在电力行业（高压）输电线路运维工作中的应用已经十分普及。

2.1电网无人机应用分类

电网系统中，输电运维应用无人机通常分三类：巡视类、测量类、特种作业类[2]。

（1）巡视类无人机作为电网运维最常见的应用方式，通常运维人员使用精灵4、御2无人机进行输电线路精细化巡视和通道巡视。在无人机精细化巡视过程中，操作人员驾驶无人机通过近距离拍摄输电铁塔各本体部件的照片，来进行缺陷识别。相较于传统的地面人工望远镜查看，无人机作业可不受位置限制，在各个角度进行部件拍摄和缺陷识别，发现重大紧急缺陷及时进行处理，有效保证输电线路运行的可靠性。

（2）测量类无人机一般包括测温类及测距类。

测温类一般应用（大疆）Mavic2热成像双光无人机，该无人机集成了热成像（传感器），可感知动态范围在-10～400

℃，可见光相机可拍摄高清晰（视频），一次航线飞行即可完成可见光和（红外）光拍摄，实现了一次飞行完成两项作业任务，作业效率大幅提升。

测距类无人机通常使用大疆经纬M300RTK，不但可以搭载禅思H20镜头进行红外测温，还可以搭载第三方镜头，如激光雷达镜头，对输电线路保护区进行飞行扫描，对输电线路及地面物体进行三维点云识别，实现树木与导线距离、输电线路对地距离、输电线路与公路/铁路等重要交叉跨越距离的准确有效测量，及时发现其他物体与带电导线距离不足问题，保证电网的安全稳定运行。

（3）特种作业类无人机一般应用于特种作业，例如：1）喷水无人机，可带电进行输电线路绝缘子清洗工作，防止在阴雨天发生绝缘子闪络风险；2）喷火无人机，可带电进行输电线路飘挂物清除工作，将导线上或者横担嘴上的飘挂物及鸟巢、蜂巢点燃，谨防带电体短路情况发生；3）植保无人机（大疆T40无人机），可进行农药喷洒，也可对输电线路保护区超高树木进行技术处理作业等。

2.2无人机应用现状分析

上文介绍了输电运维人员经常使用的无人机型号及分类。小型无人机，如御2起飞重量约907g，飞机展开尺寸为322mm×242mm（长×宽），每块电池续航20min；中型无人机，如红外测温及激光雷达测距飞机悟M300RTK起飞重量约9kg，飞机展开尺寸为430mm×420mm，每块电池续航32min；大型无人机，如大疆植保无人机T40起飞重量约50kg，飞机展开尺寸为1125mm×750mm，两支撑架距离为600mm×550mm（长×宽）[3]。鉴于此分析发现，常见飞机一般起飞重量均小于50kg，常见飞机尺寸均小于600mm×600mm，每块电池续航时间约30min。

经过调查发现，目前市面上也存在无人机起降平台，通常是一个圆形的防水优质尼龙或硬板，这些起降平台功能单一、材质普通，只能满足轻质无人机简单的起降需求，如遇复杂野外环境，如茂密的草地、水沟、斜坡等环境，均无法使用，为此本文致力于研发一款适用于全部尺寸的无人机起降平台，该平台材质轻便，便于携带，且可依据太阳能电池板外置充电接口，为无人机提供良好的起降环境，同时为无人机提供充足的电能供应。

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起降平台技术方案

基于上文分析，研制了一款新型可便携无人机起降平台，满足适用于各种机型起降、适用于各种地形的应用场景、为无人机提供充足的电力供应等三种需求。起降平台技术方案如图1、图2所示，共由17个零部件组成，其主要功能及技术设计思路如下：

1为塑胶把手，塑胶材质，轻质防滑，设计匹配可伸缩铝合金拉杆。

2为可伸缩铝合金拉杆，与塑胶把手1成一体设计，航空铝材质，用于拖动起降平台主体4移动，不使用时可伸缩至平台主体内。

3为折叠合页，航空铝材质，用于连接起降平台主体4，使其可以展开与合上。

4为起降平台主体，航空铝材质，无人机在起降平台主体进行起飞和降落，镂空设计，降低起降平台整体质量。

5为防震缓冲钮，配合起降平台主体4展开后，起到支撑、防震、保护作用。

6为移动滑轮，用于配合可伸缩铝合金拉杆2来带动起降平台主体4移动。

7为底部折叠合页，航空铝材质，用于连接起降平台主体4底部，使其可以展开与合上。

8为（USB）充电口，可提供5V/1A的充电接口。

9为平台提手，航空铝材质，用于提起起降平台。

10为USB充电口，可提供12V/2A的充电接口。

11为支撑脚架脚垫，用于辅助支撑脚架12更平稳地支撑便携式无人机起降平台。

12为支撑脚架，将起降平台主体4展开后，打开支撑脚架可将便携式无人机起降平台放置在野外环境中。

13为可调节卡扣，本平台支撑脚架12可进行250mm长短调节，脚架每个腿最长可达到450mm，确保在倾斜位置也可以通过调整腿长短来保持起降平台的平衡。

14为防震缓冲钮，作用原理与防震缓冲钮5相同。

15为太阳能电池板，与起降平台一体化设计，可提供12V和5V两种电压输出。

16为水准仪，通过判断水准仪情况，来确保起降平台高度水平。

17为反光板，既可发光又可反光，即便在夜间飞行，也可实现飞机快速找到起降平台位置。

本方案设计质量为7.8kg，起降平台展开面积800mm×800mm，平台高度450mm，折叠后尺寸为400mm×400mm，厚度为150mm，适用于大疆全系列机型，可承受500N的下压力。

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应用成效

作业人员通过可伸缩铝合金拉杆2和移动滑轮6将便携式无人机起降平台拉到作业点，根据作业环境选择合适的作业位置，通过使用折叠合页3将起降平台主体4展开，将支撑脚架12从内部翻转出来，通过调节可调节卡扣13，将支撑脚架12每个腿调整至合适长度，然后将无人机放置在起降平台主体4平面上便可以开展无人机的起飞工作。无人机巡视工作结束后，降落在起降平台主体4上，将无人机装机收好，便可以按照上面的展开顺序将便携式无人机起降平台合上收起，完成本次无人机巡视工作。

该起降平台外观简洁美观，（产品）化设计思路，拉杆箱式移动方式，4个可伸缩式支架，能够满足各类无人机不同野外环境的起降需求；平台表面一体化设计8块太阳能电池板，可提供12V和5V两种电压输出，为无人机电池及无人机遥控器持续提供电能，解决野外作业电池电量不足的问题。平台表面外部布置8块发光条幅，保证无人机即便在夜间工作也可准确发现无人机起降位置，满足无人机起降过程中的可视化需求。起降平台实物图如图3所示。

该成果已于2023—2022年在江门供电局输电管理一所试验应用，据统计，应用此成果近两年，江门输电一所由无人机起降导致炸机数量减少12台，根据每台无人机（维修）费用5000元计，有效减少无人机维修费6万元，提高无人机起降安全性的同时，也延长了无人机的使用寿命。

针对本文成果便携式无人机起降平台，应用总结如下：

（1）该平台自2023年使用至今，在保证操作简便、便携的同时，降低了无人机起降风险，将无人机炸机率降低50%，延长了无人机的使用寿命。

（2）该平台从根本上解决了无人机起降难的问题，有效降低了无人机及作业人员安全风险。

（3）该平台从根本上解决了传统起降平台功能单一、材质简单的问题，针对无人机电池耐久性差的缺陷，能够有效提供（电源）供应，对电源进行及时充电。

综上所述，本次试运行达到了预期目标，产品性能得到了验证和完善，可以开展进一步的推广。

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