水电站大坝安全无人机巡检技术规程（DLT 3021-2026 ）

DL/T3021—20261水电站大坝安全无人机巡检技术规程1范围本文件规定了水电站大坝安全无人机巡检系统、巡检作业、巡检成果分析与管理、运行维护等技术要求。本文件适用于水电站大坝安全无人机巡检工作。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。GB/T4208外壳防护等级（IP代码）GB26859电力安全工作规程电力线路部分GB26860电力安全工作规程发电厂和变电站电气部分GB/T37138电力信息系统安全等级保护实施指南GB42590民用无人驾驶航空器系统安全要求GB50057建筑物防雷设计规范CH/T8024机载激光雷达数据获取技术规范DL/T2204水电站大坝安全现场检查技术规程DL/T2614电力行业网络安全等级保护基本要求DL/T2628水电站水工建筑物缺陷管理规范MH/T1069无人驾驶航空器系统作业飞行技术规范3术语和定义、缩略语3.1术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1.1无人机unmannedaerialvehicle;UAV一种由动力驱动、机上无人驾驶、可重复使用的航空器。3.1.2机库hangar具备无人机停放、充电／换电、状态监测、数据交互等功能，实现无人机自动化起降或辅助起降的专用设施。3.1.3任务设备missionequipmentDL/T3021-20262搭载在无人机上，用于采集和记录巡检对象信息的设备。3.1.4管理平台managementplatform用于无人机管控和巡检成果分析管理的平台。3.1.5无人机巡检系统UAVinspectionsystem由无人机、任务设备、机库、管理平台等组成的系统，具备任务规划与执行、数据存储与处理、综合保障等功能。3.1.6巡检数据inspectiondata无人机飞行路径、无人机姿态、任务设备采集数据等的总称。3.2缩略语下列缩略语适用于本文件。GIS：地理信息系统（geographicinformationsystem）RTK：实时动态定位技术（real-timekinematic）SN：序列号（serialnumber）UAV：无人机（unmannedaerialvehicle）UPS：不间断电源（uninterruptiblepowersupply）4总体要求4.1采用无人机巡检时，应纳入大坝安全现场检查工作统一管理。4.2无人机巡检系统相关设备应选择符合GB42590及国家有关标准的产品，性能指标应根据巡检范围、巡检内容、巡检要求和工作环境等确定。4.3无人机巡检对象及巡检内容见附录A，巡检要求按照DL/T2204的规定执行。4.4无人机飞行检查与操控应参照MH/T1069等有关规定。4.5无人机巡检数据安全、网络安全应符合GB/T37138、DL/T2614及电力系统安全防护要求等有关规定。5无人机巡检系统5.1一般规定5.1.1无人机巡检系统宜配置机库，并设置备降点。5.1.2无人机应根据飞行任务和搭载任务设备的重量选型，宜选用多旋翼或固定翼机型。5.1.3在恶劣天气或出现强电磁干扰等特殊情况下开展巡检时，应选择适应性强的机型。5.1.4任务设备应按照巡检对象的特点和辨识要求，选择可见光摄像设备、红外热成像仪、激光雷达等设备。DL/T3021-202635.1.5无人机巡检成果应能满足辨识缺陷的需要，无人机距巡检对象最远拍摄距离的计算方法见附录B。5.1.6管理平台应具备设备管理、航线管理、任务管理、飞行控制、成果管理等功能，巡检数据可与其他系统进行交互共享。5.2无人机5.2.1无人机应符合以下规定：a）通信方式宜采用微波链路传输、蜂窝物联网数据传输、自组网数据传输、卫星数据传输等方式；b）有效控制及图像传输距离不应小于5km；c）工作环境温度应覆盖-20℃～50℃；d）最大起飞重量应大于2kg；e）作业阶段抗风能力不低于12m/s，起降阶段抗风能力不低于8m/s；f）防护等级不低于GB/T4208中IP55防护等级；g）旋翼无人机在无风／微风环境中和标准载荷状态下续航时间不小于30min；h）导航系统应支持北斗卫星导航系统，宜配备RTK辅助定位模块；在卫星信号较弱时，可采用惯性导航、无线电导航、图像匹配导航等组合方式；i）具备数据存储和导出功能，数据应包含无人机飞行参数、任务设备状态、操控记录、飞行故障等信息；5.2.2无人机外观应符合以下规定：a）无人机外观不应有明显变形和伤痕；连接线布局合理，固定牢靠；连接件、紧固件有防松措施；涂镀层无气泡、龟裂和脱落；金属件无锈蚀和机械损伤；b）机头机尾应有明显标识，机身应设置航行灯。5.2.3无人机飞行控制应符合以下规定：a）旋翼无人机巡检系统在地面风力条件小于或等于5.4m/s的工况下，悬停控制偏差不应大于1.5m，航迹控制偏差不应大于4m；b）固定翼无人机巡检系统在地面风力条件小于或等于5.4m/s的工况下，航迹控制偏差不应大于10m;c）无人机应具备航线自动飞行和手动控制飞行功能。5.2.4无人机安全控制应符合以下规定：a）无人机系统应具备开机自检功能，自检出现影响飞行安全问题时应禁止起飞；b）无人机应具备在低电量、通信中断等紧急状况下自动返航至起飞点的功能；c）无人机应具备在禁飞区域、限飞区域限制飞行的功能；d）无人机发生动力、传感器、数据传输、任务设备等故障时，应具备异常情况报警和记录功能；e）无人机应具备障碍感知与自动避让功能。5.3任务设备5.3.1任务设备技术指标应符合以下规定：DL/T3021-20265DL/T3021-2026a）任务设备的防护等级不应低于GB/T4208中IP55防护等级；b）工作环境温度：-20℃～50℃；c）贮存环境温度：-30℃～70℃；d）三轴云台俯仰角度：-90°~30°。5.3.2可见光摄像设备技术指标应符合以下规定：a）设备有效像素不应低于2000万像素；b）光学变焦不宜低于5倍；c）设备支持的存储卡容量不应低于64GB，存储卡读写速度不应低于10MB/s。5.3.3红外热成像仪技术指标应符合以下规定：a）分辨率不应低于640x512像素；b）测温范围应覆盖-20℃～100℃；c）测温误差不应大于±2℃；d）支持拍照及录像，并且照片包含原始温度信息；e）设备支持的存储卡容量不应低于64GB，存储卡读写速度不应低于10MB/s。5.3.4激光雷达设备技术指标应符合以下规定：a）在太阳照度为0klx、被测目标反射率为80％时，最大探测距离宜大于450m；在太阳照度为100klx、被测目标反射率为10％时，最大探测距离宜大于190m；b）在单回波模式时，最大点云数据率宜大于240000点／s；在多回波模式时，最大点云数据率宜大于480000点／s；c）探测距离为50m时，平面测量误差不宜大于10cm，高程测量误差不宜大于5cm。5.4机库5.4.1机库的数量和位置应根据巡检范围、航线规划及无人机续航能力确定。5.4.2机库的技术指标应符合以下规定：a）工作环境温度：-30℃～50℃；b）防护等级不应低于GB/T4208中IP56防护等级。5.4.3机库应具备以下功能：a）引导无人机起飞及降落，无人机复降；b）为无人机电池自动充电或自动更换电池；c）实时监测温度、湿度、风速、雨雪等气象要素；d）配备UPS电源，机库系统断电时能够持续供电不小于2h；e）将巡检数据、机库数据等传输至管理平台；f）宜具备温度调节功能。5.4.4机库场地建设应符合以下规定：a）平整、开阔，避免有高大建筑物或障碍物阻挡无人机的起降，避开电磁干扰，与建筑物或障碍物距离不宜小于20m，与高压线距离不宜小于20m，与水面距离不宜小于10m；b）采用稳定可靠的电源供电，设置过载保护和漏电保护；c）具备有线或无线通信能力，采用有线通信的应对通信线缆进行保护；d）设置防雷设施，防雷标准应满足GB50057中第三类防雷建筑物的要求。5.5管理平台5.5.1设备管理模块应具备以下功能：a）无人机、机库、任务设备的注册与档案信息管理，包括设备SN码、型号、检修与保险信息等；b）无人机的飞行记录查询；c）无人机、机库、任务设备状态监控。5.5.2航线管理模块应具备以下功能：a）基于二维GIS地图进行航线规划与管理；宜支持基于三维模型进行航线规划和模拟航线飞行；b）通过文件导入或数据接口访问等方法，新建或更新航线信息；c）宜根据巡检目标、范围自动规划生成航线。5.5.3任务管理模块应具备以下功能：a）制定周期或者临时性的巡检任务；b）在任务中绑定设备与航线；c）接收和展示无人机及机库的实时视频；d）查询历史任务的执行情况和轨迹回放。5.5.4飞行控制模块应具备以下功能：a）无人机状态实时监控，实时呈现无人机巡检轨迹，以及经纬度、飞行高度、航向方位角、航速、电池电量等信息；b）无人机自检、一键起飞、悬停、紧急降落、紧急返航等；任务设备自检、拍摄、旋转、变焦等；c）根据气象条件提出飞行告警信息。5.5.5成果管理模块应具备以下功能：a）查看和管理无人机巡检的各类成果，成果形式包括但不限于图片、视频、全景影像、三维模型等；b）自动识别缺陷类型、形状、尺寸；c）动态监测缺陷尺寸，在缺陷出现发展趋势时自动提醒；d）在二维、三维场景中展示缺陷位置；e）按照用户自定义格式自动生成巡检报告。6巡检作业6.1一般规定6.1.1无人机巡检作业流程见附录C。日常巡检宜在良好作业环境下开展，在光线较差环境作业时应采6DL/T3021-2026取补光措施。6.1.2巡检作业现场应远离人群密集、无线电干扰等影响无人机飞行安全的区域。6.1.3无人机作业安全应符合MH/T1069的规定。无人机巡检采用自动模式或半自动模式的，作业人员应监控无人机作业过程，无人机出现偏离航线等异常状况时，应切换至手动模式，中止作业并返航。注：手动模式指飞行任务和巡检数据采集工作均须人工参与才能完成。自动模式指无人机自动完成飞行任务和巡检数据采集。半自动模式指介于手动模式、自动化模式之间，无人机飞行任务、巡检数据采集部分工作须由人工参与才能完成。6.1.4无人机巡检作业环境存在较大安全风险时，应分析危险因素，制定防范措施或取消飞行。6.1.5任务设备采集数据宜完整覆盖巡检对象表面，应能清晰辨识缺陷的位置和形状。6.1.6无人机巡检作业指导书应根据实际情况编制，明确巡检对象和内容、任务设备及操作方法和流程、安全措施，激光雷达的操作方法应符合CH/T8024的规定。6.1.7无人机作业人员应具有符合民航系统认可的无人机执照，并且执照在有效期内。6.2准备工作6.2.1作业人员应进行现场勘查，根据现场海拔、地形地貌条件、现场环境情况、空域情况、巡检对象信息、无人机航线、无人机起飞降落点位置等情况，制定巡检路线。6.2.2无人机巡检系统在首次飞行前，应组织试飞，确保无人机巡检系统满足巡检作业要求。6.2.3每次飞行前，作业人员应检查无人机巡检系统的工作状况，确认电池电量充足，满足作业要求。6.3巡检实施6.3.1无人机起飞和降落时，作业人员应与无人机始终保持足够的安全距离。无人机对带电设备的安全距离应满足GB26860、GB26859的规定。6.3.2无人机巡检作业应按照作业指导书实施，巡检中无人机或任务设备出现以下故障时应及时处置：a）遇无人机电量不足、设备无信号等情况，应自动返航；b）遇无人机通信长时间中断，且预定时间内未返航，应根据无人机失去联系前的地理坐标和机载追踪器发送的报文信息进行搜寻；c）遇无人机或任务设备出现报警故障无法恢复，应立即停止巡检作业，操作无人机返航。6.3.3超视距巡检时，宜采用半自动模式或自动模式完成作业，无人机作业人员应能够随时控制无人机，紧急状态下应控制其返航或在安全区域紧急降落。6.3.4飞行作业结束后应检查以下事项：a）巡检数据的完整性和有效性，如无效或有缺失时应及时补拍；b）无人机等设备的状态。6.3.5巡检作业完成后应形成无人机巡检系统使用记录单，具体内容见附录D。7成果分析与管理7.1图像数据宜采取降噪、增强等处理措施提高精度。7.2激光雷达的数据处理、质量控制、成果提交应符合CH/T8024的规定。DL/T3021—202677.3任务设备采集数据分析成果应包括下列内容：a）巡检对象缺陷位置、形状、尺寸；b）按照DL/T2628的要求，对缺陷进行分类分级；c）缺陷发展趋势分析以及缺陷处理建议。7.4巡检作业完成后应及时形成巡检记录，必要时编制巡检报告，主要内容见附录E。7.5巡检数据应定期备份，并至少保存1年，与缺陷有关的巡检数据应永久归档保存。8运行维护8.1无人机巡检系统运行维护应制定相关规程，设备入库、出库、检查、保养、维护、备件更换应有记录。8.2无人机、任务设备、机库等应定期检查、保养，宜每500航时对无人机设备机械结构、系统组件、标准零件等进行预防性维护。8.3当无人机动力系统、飞控系统、通信链路等主要组成部件更换或升级后，应进行检测和试飞。8.4无人机、任务设备不使用时，应存放在干燥、通风、避免阳光直晒和无腐蚀的库房内，至少每3个月通电检查一次，发现异常现象应及时维修。8.5无人机电池如长期不使用，应存放在专用电池箱内，定期进行充放电循环，宜将电量控制在40%～60%。DL/T3021-20268附录A（资料性）大坝安全无人机巡检对象及巡检内容大坝安全无人机巡检对象及巡检内容见表A.1。表A.1大坝安全无人机巡检对象及巡检内容巡检对象巡检内容混凝土坝坝顶及上、下游坝面混凝土裂缝、破损、渗水、析钙、错动等；结构缝开合、错动、渗水等；与其他坝型连接部位的不均匀沉降、错动、下游面渗水等；坝体与岸坡结合部位的错动、渗水等土石坝坝顶及上、下游坝面上游面防渗结构与防浪墙底部的连接情况；上下游面板或护坡裂缝、破损、挤压、错动、塌陷、隆起、堆积物、渗水、植物生长、动物洞穴以及止水结构损坏、排水设施堵塞等；与其他建筑物连接部位的止水结构破损、冒泡、渗水、不均匀沉陷、错动等；坝体与岸坡连接处的渗水、析出物、塌陷等泄洪消能建筑物岸边式溢洪道堰面、闸墩侧面等过流面混凝土破损、粗骨料出露、露筋、坑槽、空蚀、冲刷磨损、错台、凸出物、凹陷不平以及止水结构破损等坝身泄水建筑物溢流面、闸墩、侧墙等混凝土部位破损、露粗骨料出露、露筋、坑槽、空蚀、冲刷磨损、错台、凸出物、凹陷不平、结构缝渗水、析钙等情况；钢衬鼓包、焊缝开裂、钢衬防腐层磨蚀、钢衬脱落等泄水洞围岩结构崩塌、掉块、渗水、排水孔出水等；混凝土结构破损、露筋、裂缝、渗水、错台、排水孔出水等；底板淤积情况；钢衬结构的鼓包、焊缝开裂、防腐层脱落、磨蚀等消能工及下游河道泄水前下游河道人员情况；泄水时下游河道水流流态及水面波动情况；泄水后消能设施末端及两岸防护地基、岸坡淘刷情况，过流面混凝土破损情况，下游河道冲刷情况；下游河道两岸垮塌、堆渣等侵占河道情况输水发电建筑物输水建筑物输水隧洞混凝土结构裂缝、反渗水、破损、灌浆孔出水以及排水孔畅通情况；钢衬内壁防腐层脱落、锈蚀、鼓包及焊缝裂纹、反渗水、水生物附着情况等；调压室混凝土结构裂缝、渗水、破损以及底板破损、淘蚀等；坝后背管混凝土裂缝、异常变形、支撑结构及连接部位异常通航建筑物船闸、升船机混凝土结构外立面裂缝、破损、渗水、析钙以及结构缝错动、止水结构破坏等；与其他建筑物连接部位的不均匀沉降、渗水等边坡近坝库岸及滑坡体、泥石流沟、冲沟、弃渣场地表开裂、错动、滑移、崩塌、隆起、塌陷、异常渗水情况；截水沟、排水沟的破坏和淤堵情况；泥石流沟、冲沟的物料情况工程边坡土质边坡后缘和坡面开裂、塌陷、崩塌、渗水情况；岩质边坡结构面张开、错动、崩塌、掉块、渗水情况；支护结构松动、断裂、错动、破损等情况库区及库盆库区库区水面冒泡、漩涡等水库渗漏现象；河道堵塞、库面漂浮物及库区围垦等；流域内有滑坡体分布情况库盆放空时防渗结构的塌陷、隆起、裂缝、反向渗水、表面剥蚀、冻胀剥蚀和止水结构破坏等；库盆外侧山体的渗漏、出水、塌陷等DL/T3021—20269附录B（资料性）无人机巡检最远拍摄距离计算方法B.1巡检成果的精度要求应根据辨识缺陷的需要确定，针对不同的缺陷宜符合以下规定：a）辨识混凝土裂缝、结构缝错动等条状缺陷，拍摄的图像精度要求不宜低于0.2mm/pix，并宜采用增强或降噪等处理措施提高图像精度；b）辨识混凝土面状渗水、析出物、表面破损等面状缺陷，拍摄的图像精度不宜低于2mm/pix；c）辨识边坡宽大裂缝、塌陷等缺陷，拍摄的图像精度不宜低于5mm/pix。B.2无人机巡检拍摄距离计算示意图见图B.1，巡检拍摄距离宜根据拍摄图像精度要求和任务设备参数按公式（B.1、B.2）进行计算：d=f⋅WwW=e⋅p (B.2)式中：d-巡检拍摄距离，单位为毫米（mm）f-任务设备焦距，单位为毫米（mm）W-图像尺寸，单位为毫米（mm）w-像场尺寸，单位为毫米（mm）e-图像精度要求，单位为毫米每像素点（mm/pix）p-图像像素，单位为像素点（pix）图B.1无人机巡检拍摄距离计算示意图B.3无人机巡检拍摄距离计算示例对于辨识混凝土裂缝、结构缝错动等条状缺陷，要求拍摄的图像精度不低于0.2mm/pix，若采用任务设备参数为4800万有效像素、1/1.32英寸CMOS传感器、24mm等效焦距，计算最远拍摄距离如下：有效像素为4800万，对应宽度方向图像像素p为8000pix，传感器型号为1/1.32英寸CMOS，对应宽10DL/T3021-2026度方向像场尺寸w为4.54mm，等效焦距为24mm，则根据式（B.2-1）、式（B.2-2）可计算出拍摄距离为8.46m。对于辨识混凝土面状渗水、析出物、表面破损等块状缺陷，要求拍摄的图像精度不低于2mm/pix，若采用任务设备参数为2000万有效像素、4/3英寸CMOS传感器、24mm等效焦距，计算最远拍摄距离如下：有效像素为2000万，对应宽度方向图像像素p为5160pix，传感