输电线路无人直升机巡检研究规范书.doc

小型无人直升机高压输电线路巡查应用研究小型无人直升机高压输电线路巡查应用研究 项目技术规范书项目技术规范书 编号 曲靖供电局曲靖供电局 二二 一二年五月一二年五月 目目 录录 一 总则一 总则 1 1 二 项目有关内容二 项目有关内容 1 1 三 总体要求三 总体要求 2 2 四 引用标准四 引用标准 2 2 五 技术要求五 技术要求 3 3 一 直升机 3 1 一般使用条件 3 2 主要技术参数 4 3 直升机本体要求 5 4 无人机系统功能要求 5 5 机载设备要求 5 6 自驾仪系统 6 7 无线发射和接收系统 7 8 无线数字图传设备 7 9 地面站软件要求 8 10 360 度可见光智能追踪球 10 11 设备成套要求 10 六 包装 运输六 包装 运输 1010 七 验收七 验收 1111 八 售后服务及保证八 售后服务及保证 1111 九 培训九 培训 1111 十 其他十 其他 1 12 2 1 一 总则一 总则 一 本技术规范适用于输电线路无人直升机巡检系统 该系统包括无人机系 统 飞行控制系统 通讯控制 删除控制二字 系统 图像传输系统 后台监控 系统及相应任务设备等 投标单位应负责为上述系统提供整体方案 相关设备 的安装调试 试运行 培训 验收 技术服务等各方面的工作 二 本技术规范书提出的是最低限度的技术要求 并未对一切技术细节做出 规定 投标单位应提供符合本规范书和工业标准的优质产品 三 如投标单位提供的设备 或方案 与本技术规范书的要求有差异 即使 是微小的差异 也应以书面形式言明 并说明原因 如投标单位没有以书面形 式对本技术规范书的条文提出异议 那么 投标单位提供的产品应完全满足本 技术规范书的要求 四 在根据本技术规范书签订协议之后 招标单位有权提出因标准或规程规 范发生变化而产生的一些补充 具体项目由招 投标双方共同商定 五 本技术规范书所使用的标准如遇与投标单位所执行的标准发生矛盾时 按较高标准执行 本技术规范书未全部引用应用标准 凡是本技术规范书牵涉 的各项内容均按最新标准实施 六 本技术规范书经招 投标双方确认后作为签订合同的技术附件 与合同 正文具有同等的法律效力 同时 设备技术规范书未尽事宜 由招 投标双方 协商确定 二 项目有关内容二 项目有关内容 一 项目名称 小型无人直升机高压输电线路巡查应用研究 二 项目内容 研究无人直升机及其车载地面站系统对输电线路巡视的研究 同时进行该项目设备的采购 安装 调试 培训 售后服务等内容 三 总体要求三 总体要求 本规范书包含了无人飞行器巡视及对系统的要求 投标单位应仔细阅读技 术规范书中所有条款 本项目由招标单位提出具体实施意见及方案 因此 投 标单位提供的无人飞行器巡检系统的技术规范应能满足本规范书的要求 但不 仅限于此 系统的各项技术性能指标应能适应运行中可能遇到的各种情况 投 2 标单位应按照本规范书各条款的要求 为招标单位提供高质量的 成熟的 技 术先进的设备 并提供该套装置长期安全 可靠运行所需的备品 备件 投标 单位应对系统的安装 调试直至投运后装置运行的正确性负责 同时提供后台 操作软件 四 引用标准四 引用标准 下列标准所包含的条文 通过在本规范书中所引用而构成为本规范书的条 文 本规范书出版时 所示标准版本均为有效 所有标准都会被修订 使用本 规范书的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性 GBJ566 计算机软件开发规范 GB T17626 2 静电放电抗扰度试验 GB T17626 3 射频电磁场辐射抗扰度试验 GB T17626 8 工频磁场的抗扰度试验 IEC 60870 5 远动设备及系统 传输规约 G703 数字通信接口标准 H261 图像压缩标准 DL 409 91 电业安全工作规程 DZ T0203 1999 航空遥感摄影技术规程 MH T6020 2000 航空油料质量管理 MH T6007 1998 飞机清洗剂 MH 6005 1996 飞机加油安全规范 MH 4012 2002 空中交通管制雷达标牌 MH T1006 1996 航空摄影仪检测规范 CH Z 3005 2010 低空数字航空摄影规范 CH Z 3002 2010 无人机航摄系统技术要求 CH Z 3001 2010 无人机航摄安全作业基本要求 中华人民共和国民用航空法 中华人民共和国民用航空安全保卫条例 通用航空飞行管制条例 民用无人机空中交通管理办法 3 非经营性通用航空登记管理规定 中华人民共和国飞行基本规则 中华人民共和国无线电管理条例 五 技术要求五 技术要求 一 直升机 一 直升机 1 1 一般使用条件一般使用条件 1 1 环境温度 10 50 1 2 海拔高度 2500m 以上 建议改为 0 3000m 1 3 抗风能力 5 级以上 1 4 工作使用湿度在 0 90 2 2 主要技术参数主要技术参数 2 1 最大起飞重量 大于 20kg 30kg 2 2 最大有效载荷 不小于 8kg 2 3 控制半径 山区 不小于 6km 控制半径取决于电台大于 10km 2 4 巡航速度 0 60km h 2 5 续航时间 大于 1 5 小时 目前 80cc 飞机的续航时间为 45min 2 6 图像传输距离 山区 大于 10km 目前实际实用距离为 4km 2 7 起飞方式 手动或自动起飞 2 8 降落方式 手动或自动降落 2 9 图像传输系统制式应采用数字传输 上面说的 4km 是模拟的 数字的图传 需要拉距离实测一般距离大于模拟的 2 10 GPS 导航方式下飞行距离 大于 10km 2 11 无人机状态传输距离 大于 10km 2 12 爬升速度应大于 3m s 2 13 GPS 精度误差应控制在 0 8m cep 范围内 2 14 悬停误差应控制在 0 8m cep 范围内 4 2 15 油量检测系统精度控制在 5 以内 建议去除油量监控部分 2 16 图像采集系统应采用高分辨率相机及摄像机 相机要达到像素不低于 2000 万专业高清相机并配套可变焦距镜头 摄像机要达到 20 倍以上光学变焦高清专 业摄像机 建议不搭载摄像机 若需要则配置工业广播级的如 sony EX1R 2 17 后台软件应采用全中文操作界面 地面站界面我们无法控制 有部分内 容是英文 2 18 外接兼容装置应能保证可以预留红外 紫外设备的接口 3 3 直升机本体要求 直升机本体要求 为保证飞行安全 需要选择正规厂家有名牌标示的发动机 飞机零部件属 于国标的严格按照国家相关规定制造 属于非标的零部件在加工出厂后应对其 进行相关试验以达到要求 从而确保飞机在飞行中稳定运行 因无人直升机巡 检属超低空靠近带电体飞行 因此要保证飞机机体所使用的材料不会对强磁场 产生反应 所提供的产品具有良好的电磁兼容性 同时 要求无人机具有垂直 起降能力 操作可靠 灵活 简单 要求体积小 重量轻 集成度高 可在小 范围内的平坦的地面起飞降落 4 4 无人机系统功能要求 无人机系统功能要求 4 1 无人直升机既可接受地面遥控 也可以预先设置飞行路线进行自动巡线 即巡检航线可全自动完成 也可以手动和自动无间隙切换完成 可控制悬停 上升 下降 镜头拉近等一系列动作 4 2 具有数据采集 存储 传输和远程控制功能 无人巡线直升机和地面控制 基站之间采用无线通讯方式 控制系统可以远程接收 存储及显示无人直升飞 机发回的数据及图像视频资料 4 3 利用携带高清像素的图像视频采集设备 对输电线路设备及其通道环境进 行拍照摄像扫描 通过观察分析判别线路存在的异常情况及故障 5 4 4 具有剩余油量实时监测显示并报警功能 油量监控目前做不到 但是地 面站有飞行时间的预估和计算功能 4 5 对输电线路巡检的图像视频数据实现了计算机管理 配有后台软件 4 6 具备异地起降的功能 从起飞点到降落点 实现无人直升机的最大飞行直 径 增加无人机的工作时长 提高作业效率 5 5 机载设备要求 机载设备要求 5 1 机载专业照相机不能低于 2000 万像素 且照片分辨率不得低于 5616 3744 电源及存储能力大于 1 小时 5 2 机载专业摄像机不能低于 600 万像素 且为高清摄像机 20 倍光学变焦 自带大于 60G 硬盘存储 自动图像稳定功能 适用于野外作业 能根据地面站 发出的指令自动变焦 电源及存储时间应大于 2 小时 5 3 减震云台应有陀螺仪 可根据地面站的指令控制云台的转角和转速 可以 实时补偿因无人机抖动对相机及摄像机拍照及录像姿态的影响 云台除适合安 装相机 摄像机外还应预留安装红外 紫外设备的端口 5 4 所搭载的 GPS 应能按系统指令准确定位 从而辅助地面控制台进行精确的 航线控制 保证飞行的安全 5 5 图传设备工作方式宜采用 COFDM 正交频分复用 同时支持 3G 信号 确 保图像的传输质量 6 6 自驾仪系统 自驾仪系统 6 1 集成 4HZ 更新率 GPS 可扩展北斗 GLONASS 组合导航 目前技术条件下 做不到 定位系统可扩展高精度差分 GPS 实现精准航线控制与自动降落 6 2 集成数字式空速 气压传感器 0 1mba 高精度 高度测量可扩展无线电高 度计 目前做不到 6 3 集成低成本低重量 IMU 通过带 GPS 修正的 Kalman 滤波计算最贴近真实情 况的飞机姿态 动态精度 2 消除瞬时加速度 陀螺漂移对姿态计算的影响 6 6 4 导航 定高控制高精度 确保飞机在拍摄时达到 1mcep 以内的导航精度和 高度 6 5 支持手动拍照 自动定时拍照 定距拍照 按航线均匀设点拍照等方式 并在机上保存拍照时的包含可用于测绘后期处理的飞机姿态 航向等内方位元 素的遥测参数 6 6 可控制舵机云台及电机云台 可自动控制云台正射对地 可控制机载伺服 云台转动 CCD 变焦 算法可控制云台锁定地面固定目标 6 7 燃料监控 发动机转速监控 发动机灭车 意外安全保护 6 8 使用跳频遥控信道传输遥控指令 跳频 902 930MHZ 保证其抗干扰性 确 保在电磁环境复杂地区仍然能安全可靠的手动遥控无人机 6 9 可以将飞行操控手的所有操作动作进行记录 可回放分析操控过程 6 10 应有多种飞行控制方式 全自主起飞 降落 全自主巡航飞行 全自主降 落 还应提供半自主控制 确保飞行安全 6 11 应达到在航点模式下可实时修改高度 速度 航向及飞机控制参数 应确 保可以达到有 100 个可编辑的飞行航点 6 12 应保证在飞机无法接收地面站遥控信号 燃油不足后 自主悬停 自动降 落 7 7 无线发射和接收系统 无线发射和接收系统 无线发射和接收设备应具备很强的抗多径干扰能力和在有遮挡环境中的传 输能力 实现在 高速运动中 非通视条件下 高质量图像的实时传输 系统 应具备传输灵敏度高 移动性好 保密性好 抗干扰和抗衰落能力强 传输数 据的稳定性和可靠性突出等特点 具体要求如下 频谱利用率尽量要高 应能 够传输更多的有效载荷 应提高信噪比的门限 提高接收灵敏度 能够在高速 移动状态下接收 且信号截获的时间短 应具有很强的抗衰落能力 同时应能 满足下列条件 传输速率 大于 19 2Kbps 7 传输距离 大于 10 公里 工作频段 902MHz 928MHz 工作带宽 8MHz f 4 传输延时 小于 500ms 通信方式 采用无线传输 物理接口 RS 232 或 RS 485 载波功率 大于 1W 发射机结构 防爆 铝合金 8 8 无线数字图传设备 无线数字图传设备 视频压缩方式采用 MPEG4 或者 H 264 加密方式 AES128 传输延时 500ms 调制方式 QPSK 2K 发射功率 1W 工作频段 300MHz 820MHz 接收频道 2 路 20 个 支持 3G 信号传输视频及图像 9 9 地面站软件要求 地面站软件要求 9 1 支持 Google Earth 等地图导入 9 2 数据接收 地面站可以接收自驾系统的飞行状态数据 9 3 数据回放功能 通过飞行数据文件 可以将飞行过程自动演示一遍 9 4 地面站软件支持粘贴 复制 剪切 撤销等人性化操作支持 9 5 显示航点信息 显示航线上的航点信息 包括航点编号 航点经度与纬度 9 6 显示飞行轨迹 显示飞行过程中飞机实际的飞行线路 9 7 显示导航线 显示飞机与下一个目标航点之间的连线 8 9 8 支持从文件加载航线 将需要的飞行路线提前制定 然后将其上传飞机 无人机按照既定的路线进行飞行 加载航线的过程就是将设置好的路线放入界 面地图内 能够自动编排合成图片 形成拍摄图片合成的地图 9 9 编辑航线信息 航点的信息包括航点编号 经纬度 高度 转弯量 航线 模式 如果确定该航线为定点飞行 即在该点盘旋 盘旋时间由设定的定点时 间确定 定点时间 指设定飞机定点飞行的时间 单位秒 定点时间完成 飞机飞向下一航点 并支持如下操作方法 删除 删除某航点 上移 上移 某航点 下移 下移某航点 目前不可上下移动 加载 加载新的航线 保 存 保存当前航线 上传 将新的航线上传给飞行器 9 10 下载飞机航线验证 利用下载航线功能 可以将飞机当前航线下传 以验 证飞行器预设航线是否正确上传 9 11 GPS 数据显示 能在地面站实时显示 GPS 如下信息 经度 纬度 高度 星数 时间 9 12 地面站软件应能显示飞机的剩余燃料及所载设备剩余电压 9 13 飞行姿态数据显示应包括 1 姿态角 重要参数 飞机起飞前一定要检查该参数是否合理 此参数显示 飞机当前的横滚角度及俯仰角度 2 拉补偿 飞机拉杆补偿量 3 PDOP 值 GPS 定位参数 4 飞行状态 显示飞行器当前的控制状态以及设置状态 5 目标编号 飞行器所要到达的航点编号 6 目标横滚角 飞机当前状态下偏离目标航点的横滚角度 7 目标俯仰角 飞机当前状态下偏离目标航点的俯仰角度 8 气压高度 9 预订高度 预先设置的飞行高度 10 实际空速 由压力传感器所测值计算得到的空速 9 11 设定空速 最初设置空速值 不同的飞机设置不同的油门大小 12 目标航向 根据飞机当前的坐标 计算出飞机所要到达的航点的航向 13 航向差 飞机实际的航向与计算航向的差值 14 偏航距 飞机实际飞行的航线与计算航线之间的偏离距离 15 下向加速度 16 后向加速度 17 右向加速度 18 飞控电压 19 点火电压 发动机点火电压监控 20 舵机电压 舵机电压监控 21 开机时间 22 起飞时间 23 转速 RPM 发动机转速监控 24 飞行航程 飞机飞过航程里程数 1010 360360 度可见光智能追踪球度可见光智能追踪球 应具有视频自动追踪系统 对图像有自动锁定功能 在锁定目标后可对其进 行 360 度自动追踪拍摄 目前不可实现 11 11 设备成套要求设备成套要求 设备成套要求 设备名称设备分项数量单位备注 无人机机载 平台 1 套 机上设备的安装平台 飞行载体 采用非金属复 合材料一体化成型 同时应包含供电系统和动力 系统 通信系统 1 套 无人机系统空中部分与地面部分之间数据上下行 的通信通道 地面测控指令的上行给无人机以及 无人机控制系统得下行数据均通过通信系统来进 行传输 在通视范围外可回传飞行状态数据 飞行控制系 统 1 套 对无人机的飞行进行按设定要求的导航与控制 并提供监测无人机机载设备工作状态的下行数据 后台监控系 统 1 套 与无人机飞行平台上通信系统部分相对应 组成 完整的数据链路 实现数据交互 飞行平台 图像视频采 集系统 1 套 图像采集及图像传输设备 10 运输箱 1 箱 负责运输无人机平台的专用箱体 起到保护无人 机作用 专用控制箱 1 套 装载地面测控站其他部分的箱体以及各固定件 连接件 专用笔记本 1 套 地面站软件的运行平台 与通信系统地面部分连 接并接收无人机下行数据以及发送上行数据 具 有防水 防震 防摔功能 地面图像接 收设备 1 套 地面图像接收 含天线等配套设备 通信系统地 面部分 1 套 与无人机飞行平台上通信系统部分相对应 组成 完整的数据链路 实现数据交互 便携式地面 测控站 车 载 供电系统 1 套 负责通信系统地面部分以及笔记本的直流电供给 单次工作时间不少于 4 小时 没有外界电源的情 况下 以及外接电源的直交流变换和充电 技术保障设 备 1 套 保障无人机系统日常维护与使用所需的其他保障 设备 包括 机载电源及地面电源的专用充电器 无人机装配专用工具 无人机维护专用工具 备 品备件等 地面测控软 件 1 套 地面测控软件是地面测控人员与无人机进行联系 的直接作用体 其作用包括从前期的飞行任务规 划 飞行航线制作到起飞前的飞行任务初始装订 无人机状态检查 到飞行过程中的监控数据解算 保存 飞行过程的航迹显示 上行指令的编码发 送 再到飞行完成后照片数据的下载及回放 飞 行过程的回放分析等 其安装于地面测控站的笔 记本上 完成与通信系统地面部分的连接 三维地图 1 套 通过地面测控软件加载使用 提供地面地理信息 提示 其作用在于飞行任务规划 无人机航迹显 示等过程 短期培训 使用维护培 训 1 项 提供不少于 4 人 地面站人员 地勤人员 两周的 技术培训 确保能独立实际操作 全套培训完整的培训 操作 1 项 提供 2 人 飞控手 1 个月理论和实践培训 确保 能独立飞行 六 包装 运输六 包装 运输 一 设备制造完成并通过试验后应及时包装 否则应得到切实的保护 所有 部件经妥善包装或装箱后在运输过程中尚应采取其它防护措施 以免散失损坏 或被盗 二 包装箱内应放有装箱单 全套安装使用说明书 产品合格证明书 产品 外形尺寸图 产品拆卸件一览表 并其防止受潮 三 吊装标记明显 应保证产品在吊装和运输过程中不发生损坏 变形和部 件丢失 11 四 在包装箱外应标明订货号 发货号 包装箱上应有明显的包装储运图示 标志 五 整体产品或分别运输的部件都要适合运输和装载的要求 随产品提供的 技术资料应完整无缺 六 从投标单位发货至招标单位收到货物期间 设备应完好无损 凡因包装 不良所造成一切损失应由投标单位自负 七 验收七 验收 一 在设备运抵后 对货物包装外壳进行检查 对包装外壳损坏的设备需进 行功能测试 测试不合格的 投标单位应免费给予更换 二 现场验收主要目的是检验系统的各项功能是否实现 系统性能指标是否 达到要求 在调试 验