T/CATAGS
中国航空运输协会团体标准
T/CATAGS 60-2022
架空输电线路大中型固定翼无人机
防山火巡视技术规范
Technical specification of overhead transmission line fire-prevention
inspection by using large-and-middle-sized fixed-wing unmanned aircraft
2022-12-05 发布 2022-12-05 实施
中国航空运输协会发布
前言
本文件按照 GB/T 1.1-2020《标准化工作导则第 1 部分：标准化文件的结构与起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国航空运输协会提出并归口。
本文件起草单位：国网电力空间技术有限公司、国网山东省电力公司、国网山西省电力公司、国网冀北电力有限公司、国网重庆市电力公司、国网湖南省电力有限公司、国网湖北省电力有限公司、国网福建省电力有限公司、北京航空航天大学、中国矿业大学(北京)、国网福建省电力有限公司超高压分公司、北京远度互联科技有限公司。
本文件主要起草人：杜伟、程海涛、邹彪、刘嵩、叶剑峰、朱松涛、朱晓康、任伟达、刘俊男、杜玉玺、王宁、毕文瑾、王泽昭、黄会贤、孙晓斌、彭铖、吴晓杰、牛彪、王淼、孙鸿博、张志、孔令宇、李源源、李聪、蒋金豹、吴坤、何翔、刘敏、周玎、徐陈华、李丹丹、李敏、林朝晖。
本文件为首次发布。
架空输电线路大中型固定翼无人机防山火巡视技术规范
1 范围
本文件规定了采用大中型固定翼无人机开展架空输电线路防山火巡视的通用要求、作业准备、作业实施、异常情况处置及数据分析及应用等。
本标准适用于架空输电线路固定翼无人机防山火巡视作业。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
3 术语和定义
GB/T35018、GB 26859、MH/T 1069、DL/T 741、DL/T 1482、CH/Z 3001界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
大中型固定翼无人机 large-and-middle-sized fixed-wing UAV
空机重量大于15kg或起飞全重大于25kg的，由动力装置产生推力或拉力，由机身固定机翼产生升力，在大气层内飞行的重于空气的无人机。
3.2
全球导航卫星系统 global navigation satellite system; GNSS
在地球表面或近地空间任何地点提供全天候三维坐标及时间信息的空基无线电导航定位系统，包括全球的、区域的和增强的卫星导航系统。
3.3
可见光巡查 visible inspecting
应用摄像机、照相机等可见光设备对被巡视对象环境进行巡查并记录相关信息的活动。
3.4
红外巡查 infrared inspecting
应用红外热成像仪对被巡视对象环境进行温度检测并记录相关信息的活动。
3.5
单机作业 singe l UAV operation
利用单架无人机搭载任务载荷设备，通过地面控制站天线与无人机通信模块开展数据链路传输的作业方式。
3.6
双机作业 double UAVs operation
利用两架无人机开展防山火巡视作业方式，其中一架无人机搭载任务载荷设备作为任务机开展防山火巡视，另一架无人机搭载天线等通讯设备作为中继机保障任务机与地面控制站之间的数据链传输。
3.7
程控手 program operator
利用地面控制站以增稳或全自主模式控制无人机巡视系统飞行的人员。
3.8
任务手 mission operator
操控任务载荷设备分系统对被巡视对象环境等进行拍照、摄像的人员。
3.9 任务机 mission UAV
搭载光电吊舱载荷设备，用于输电线路防山火巡视作业的无人机。
3.10 中继机 relay UAV
搭载中继通信设备，用于地面站与任务机间建立通信连接的无人机。
4 通用要求
4.1 一般要求
4.1.1 作业现场的生产条件和安全设施等应符合有关标准、规范的要求。
4.1.2 作业人员的安全工器具及劳动防护用品应合格、齐备，并符合GB/T 26859、MH/T 1069等有关要求。
4.2 人员要求
4.2.1 作业人员应熟悉无人机防山火巡视作业方法和技术手段，通过相应机型的操作培训，满足中国民航局对无人机驾驶员作业资质要求。
4.2.2 应根据输电线路通道现场踏勘情况合理配置人员，单机作业至少配备3名作业人员，双机作业至少配备4名作业人员。
4.2.3 无人机防山火巡视作业人员应包括工作负责人和作业成员，主要工作内容如下：区别程控手与任务手。
a)现场无人机巡视任务的安全实施，正确安全地组织开展无人机防山火巡视工作，及时纠正不安全行为;
b)航线规划、无人机操控、飞行参数监视、无人机应急等工作;
c)操控任务载荷设备，对巡视对象进行拍照与摄像;
d)无人机设备组装、撤收，数据整理等工作;
e)清楚作业范围、空域批复范围等作业信息。
其他的也遵循DL/T 1482 CH/Z 3001
4.2.4 作业人员应掌握无人机运行维护工作要求，熟悉任务区域环境及地形情况。
4.2.5 作业人员应进行安全、技术交底，熟悉工作内容、方法、流程及安全要求。
4.2.6 作业人员应身体健康，精神状态良好，作业前8小时及作业过程严禁饮用任何酒精类饮品。
4.3 设备要求
4.3.1 无人机巡视系统应包括无人机飞行平台分系统、载荷分系统、通信分系统、地面站分系统和综合保障分系统。
自动返航功能。
4.3.2 无人机巡视系统应通过型式试验和出厂试验，并经第三方检测合格。
4.3.3 无人机飞行平台分系统应包括无人机飞行平台、飞行控制系统、导航定位系统、载荷系统和通信系统，宜包括边缘计算图像处理系统。
4.3.4 无人机飞行平台宜为垂直起降固定翼无人机，宜采用纯电动驱动。
4.3.5 无人机飞行平台巡航速度应不小于70km/h，续航时间应不小于120min。
4.3.6 无人机飞行平台宜装载飞行指示灯和飞行记录仪。
4.3.7 无人机飞行控制系统应采用多余度飞控系统，宜具备抗卫星导航干扰和诱骗的能力，应具备异常情况下自动返航功能。
4.3.8 无人机导航定位系统应支持实时动态差分定位，定位精度应达到厘米级。
4.3.9 任务机载荷分系统应配置光电吊舱载荷，宜高功率喊话器载荷;中继机载荷分系统宜配置中继通信载荷和。
4.3.10 光电吊舱载荷和中继通信载荷宜采用相同结构和硬件接口，支持单机作业模式与双机作业模式的快速转换。
4.3.11 光电吊舱载荷可控角度应包含无人机俯视平面角度范围。
4.3.12 高功率喊话器载荷作用距离应不小于500m。
4.3.13 通信分系统应包括测控数据传输系统、图像传输系统和音频传输系统，宜采用图数音一体化数据链系统，通信分系统应满足以下要求：
1)测控数据传输系统应具备上传和下传功能，通视条件下传输距离不应小于30km;
2)图像传输系统应具备影像实时传输功能，通视条件下传输距离不应小于30km;
3)音频传输系统应具备语音实时传输功能，通视条件下传输距离不应小于30km。
4.3.14 地面站分系统应具备航线规划、无人机状态监控功能，宜配备4G/5G通信。
4.3.15 综合保障分系统应包括地面保障设备(供电设备、备用电池、充电器、专用工器具、手电筒等)和储运车辆。
4.3.16 无人机系统应按照中国民航局有关要求完成实名登记，并应购置第三方责任险。
4.4 气象要求
4.4.1 作业宜在良好天气条件下进行;在雾、大风等恶劣天气情况下，应结合无人机的性能及气象条件，决定现场是否开展作业。
4.4.2 巡视区域处于狭长地带、大落差、微气象等特殊区域时，作业人员应根据无人机的性能及气象情况判断是否开展作业。
4.5 安全要求
4.5.1 无人机防山火巡视应符合GB 26859的规定。
4.5.2 作业现场及车辆上宜配备急救箱，并指定专人定期检查、补充或更换。
4.5.3 工作地点、起降点及起降航线上应避免无关人员干扰，必要时可设置安全警示区。
4.5.4 作业现场应做好灭火等安全防护措施，严禁吸烟和出现明火，现场电池存放应配备专用防爆箱，油料应用专用油桶存放，并做好防火防爆措施。
4.5.5 作业现场不应使用可能对无人机防山火巡视系统通信链路造成干扰的电子设备。
4.5.6 加油和放油操作应在非雷雨天气、无人机防山火巡视系统断电、发动机熄火之后进行，操作人员应使用防静电手套。
4.5.7 作业前，应充分考虑无人机巡视系统在飞行过程中出现的偏离航线、导航失效无法定位、通讯链路中断、动力失效等问题的可能性，并预先设置紧急情况下的安全策略。
4.5.8 作业时，作业人员之间应保持联络畅通。
4.5.9 无人机起飞和降落时，作业人员应与其始终保持足够的安全距离，不应站在其起飞和降落的方向，不应站在无人机航线正下方。
4.5.10 作业人员应加强线路台账、区域位置、航图等保密资料管理，对涉密载体的收发交接、流转传阅、复制使用、保存等全流程应规范进行。
4.5.11 对于地形复杂地区或通信不畅区域，输电线路沿线可布置无人机通信基站，
5 作业准备
5.1 现场踏勘
5.1.1 作业前，作业人员应明确大中型固定翼无人机防山火巡视流程，典型作业流程见附录A。
5.1.2 作业人员应提前赴任务区域进行实地踏勘，采集地形地貌、海拔高度、气象环境、植被分布、所需空域以及周边的机场、重要设施、城镇布局、道路交通、人口密度等信息，为起降场地的选取、航线规划、应急预案制定等提供资料。
5.1.3 现场实地踏勘应携带手持或车载GNSS设备，记录选取的起降场地和重要目标的坐标位置。
5.1.4 根据作业无人机单架次巡视半径，对任务区域进行合理分段，针对各任务区段应分别选取无人机起降点。
5.1.5 起降点宜选取任务区域内海拔较高区域，保障无人机在任务区域内与起降点地面控制站间数据链正常无中断。
5.1.6 起降点不应小于20m2，无人机出航方向700m×200m(长×宽)范围内不应有高于出航高度建构筑物，出航方向应避开山体等高大障碍物。
5.1.7 起降点宜选取在线路两侧5km以内、任务区域中部选取，应远离高大建(构)筑物，且风向有利，具备起降条件。
5.1.9 根据踏勘及调研收集资料，编写无人机防山火作业方案，作业方案应包含组织措施、技术措施、安全措施、应急预案等。
5.2 空域申请
5.2.1 执行作业任务前，应取得空域批复，并根据相关要求提前做好政府管理部门备案工作。
5.2.2 作业前应按照军民航管制单位要求开展空域计划申报、放行申请、飞行实施和动态报送工作。
5.2.3 无人机在超视距自主飞行时应严格遵守相关规定，在空域批复范围内开展飞行作业。
5.2.4 开展山火应急巡视时，应办理临时作业空域申请。
5.3 航线规划
5.3.1 应根据现场踏勘采集的数据，结合已有的地图或影像资料，在空域获批范围内合理规划无人机任务航线。
5.3.2 应根据防山火巡视作业要求与无人机巡视系统技术性能规划任务航线。
5.3.3 任务航线应避开空中管制区、重要建筑和设施，尽量避开人员活动密集区、通讯阻隔区、无线电干扰区、大风或切变风多发区。
5.3.4 任务航线应避免跨越高速铁路、高速公路。
5.3.5 任务航线宜在输电线路两侧200-500m，对地真实高度不宜小于400m。
5.3.6 应根据起降点环境合理规划降落航线。
5.4 巡视内容
5.4.1 防山火巡视对象
架空输电线路无人机防山火巡视主要内容为通道环境和线路本体。
5.4.2 通道巡视内容
输电线路通道巡视内容应包括山火监测、通道内施工作业、外力破坏等内容，具体巡视内容见表1。 5.4.3 本体巡视内容
线路本体巡视内容为杆塔倾斜、倒塌、到底线断裂等严重缺陷，具体巡视内容见表1。
表 1 架空输电线路无人机防山火巡视主要内容
6 作业实施
6.1 作业模式
6.1.1 无人机作业模式主要包括单机作业和双机协同作业。
6.1.2 原则上应以半径30km为基准选取起降点，作业区域超出半径30km的，应选取多个起降点。
6.1.3 完成现场起降点踏勘选取后，应根据任务区域台账完成航线规划，根据地形条件评估单机作业或双机作业方式。
6.1.4 对于评估可开展单机作业的，需完成单机试飞作业，验证无人机与作业区域内通信状态良好，影像回传无卡顿、花屏后，可开展单机作业，其他情况应开展双机作业。
6.2 单机作业
6.2.1 起飞前准备
6.2.1.1 飞行作业前，作业人员应确认气象条件是否满足无人机起飞、飞行和降落的技术指标要求，若不满足要求或存在较大安全风险，工作负责人可根据情况间断工作或终结本次工作。
6.2.1.2 飞行作业前，作业人员应相互配合按照地面站软件要求做好航前检查工作，并完成无人机系统作业前检查单填写,检查单见附录B，确认无人机平台各部件间连接紧固，任务设备运行正常。
6.2.1.3 飞行作业前，作业人员应确认地面各设备电量和油料充足，天线架设牢固。
6.2.1.4 飞行作业前，程控手应确认无人机各项技术性能参数正常，确认航线已正确上传至无人机飞控系统。
6.2.2 巡视作业
6.2.2.1 飞行作业前，宜首先开展不少于2架次无人机试飞，验证无人机性能、数据链传输情况，熟悉作业环境、地势、周围障碍物、净空条件等情况。
6.2.2.2 飞行过程中，程控手应实时关注地面站，监测无人机发动机或电机转速、电池电压、航向、飞行姿态等遥测参数，判断系统工作是否正常。如有异常，应及时判断原因，采取应对措施。
6.2.2.3 飞行过程中，任务手操纵光电吊舱，监测输电通道山火隐患情况(包括明火、火光、烟火等现象)，无人机可见光巡查、红外巡查影像应互相支撑，相互印证。
6.2.2.4 飞行过程中，若发现疑似隐患点，程控手可通过地面站控制无人机盘旋降高，采用可见光巡查或红外巡查方式进一步监测;若发现隐患应在无人机防山火巡视系统使用记录单中做好相关记录并上报，记录单见附录C;若发现山火、杆塔倒塌等紧急、严重隐患，应第一时间将隐患信息反馈至属地运检站，开展应急处置。
6.2.2.5 飞行过程中，若空域情况发生变化，程控手应积极配合完成无人机飞行调配，维护好飞行秩序。
6.2.2.6 飞行过程中，作业人员应随时观察天气，如有天气变差的趋势，及时控制地面站做好无人机返航准备。
6.2.3 返航降落
6.2.3.1 无人机进入返航阶段后，程控手应及时通知其他作业成员，做好降落前准备工作，并时刻关注无人机位置、高度等信息。
6.2.3.2 无人机进入返航阶段后，作业人员应保证降落场地空旷安全，防止无关人员或车辆进入，保证无人机安全降落。
6.2.4 航后检查
6.2.4.1 降落后，作业人员应填写无人机防山火巡视系统使用记录单，记录单见附录C，如实记录无人机的状态和作业情况。
6.2.4.2 当日任务结束后，应清理现场，核对设备与工器具清单，妥善保存油料与设备电池，并及时进行电池充放电工作，填写无人机电池使用记录表，见附录D。
6.2.4.3 电池充放电次数已达到出厂限制，应及时更换电池，确保电池性能良好。
6.2.4.4 应严格按照无人机出厂要求，进行零件维修更换和大修保养，定期对无人机进行检查、清洁、润滑、紧固，确保设备状态正常。
6.3 双机作业
6.3.1 任务区域内山区、丘陵等地势高低起伏较大区域，区域内制高点不具备起降条件或交通不便时，宜采用双机作业模式开展无人机防山火巡视作业。
6.3.2 任务机作业方式及内容与单机作业一致，中继机应在任务机之后起飞，且两者起飞间隔时间不宜少于2min。
6.3.3 双机中继作业前，作业人员应确认中继机各天线连接牢固，并在地面完成数据链信号对频，确保数据链畅通。
6.3.4 中继机应在起降点10km半径范围内盘旋，为任务机提供数传图传信号。
6.3.5 作业人员应根据任务机高度合理调整中继机飞行高度，保证任务机数传图传畅通。
6.3.6 中继机与任务机程控手应保持通讯畅通，确保在中继机续航时间内任务机能够安全返航降落。
7 异常情况处置
7.1 设备故障处置
7.1.1 巡视作业时，若无人机通信链路长时间中断，且在预计时间内仍未返航，根据无人机失联前最后的地理坐标和机载追踪器发送的报文等信息及时寻找。
7.1.2 巡视作业时，若机载任务设备(可见光、红外吊舱)出现故障无法恢复，影响正常巡视任务时，应立即中止飞行作业，控制无人机返航降落。
7.1.3 巡视作业时，若无人机发生坠机事故，应按照作业方案中无人机事故应急预案要求，立即开展应急处置，妥善处理无人机残骸并防止次生灾害发生。
7.2 特殊工况处置
7.2.1 巡视作业时，若作业区域天气突变(如吊舱镜头发现雨滴等)，应及时控制无人机返航或在附近安全区域就近降落，确保无人机安全。
7.2.2 巡视作业时，若程控手或任务手出现身体不适等情况，应及时替换人员;若无替补作业人员，应立即控制无人机返航降落，中止本次作业。
7.2.3 双机作业时，如发生通信中断或不畅的情况，应排查中继机是否出现故障，处理原则如下：
a)中继机正常，应控制任务机向中继机方向飞行;
b)中继机发生故障，应控制中继机和任务机返航。
8 数据分析及应用
8.1 每日飞行结束后，作业人员需对飞行过程中拍摄的隐患照片及录像及时进行整理，包括记录、校对、备份、汇总、分析等。
8.2 作业区域任务结束后，应统计输电线路通道走廊内山火发生与季节性、温度、位置之间规律，开展山火发生趋势及预警分析。
8.3 巡视数据成果应及时做好归档，并至少保存3年。
附录 A
(资料性附录)
架空输电线路大中型固定翼无人机防山火巡视典型作业流程
架空输电线路大中型固定翼无人机防山火巡视典型作业流程见图A.1。
图 A.1 架空输电线路大中型固定翼无人机防山火巡视典型作业流程图
附录 B
(资料性附录)
无人机系统作业前检查工作单
无人机系统作业前检查工作单见表B.1。
表B.1 无人机系统作业前检查工作单
附录 C
(资料性附录)
无人机防山火巡视系统使用记录单
无人机防山火巡视系统使用记录单见表 C.1。
表 C.1 无人机防山火巡视系统使用记录单
附录 D
(资料性附录)
无人机电池使用时间统计表
无人机电池使用时间统计表见表D.1。
表D.1 无人机电池使用时间统计表
