架空输电线路机巡光电吊舱技术规范.docx
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架空输电线路机巡光电吊舱技术规范
《架空输电线路机巡光电吊舱技术规范》
（试行）
二〇一四年三月
目次
1前言
为规范架空输电线路有人直升机/无人机巡检用光电吊舱的要求，指导中国南方电网有限责任公司（以下简称“公司”）有人直升机/无人机巡检用光电吊舱的设备选型、试验验收、产品包装运输等方面的工作，依据国家和行业有关标准、规程和规范，特制定本规范。
本规范编写单位：
南方电网科学研究院有限责任公司
本规范主要起草人：
陈晓、张巍、张贵峰、陈鹏、陈艳芳、杨鹤猛、张建民、吴新桥、王英洁、王国利、张拯宁、赵克、袁红卫、李超
本规范由公司生产设备管理部提出并负责解释。
执行中的问题和意见，请及时反馈至公司生产设备管理部。
架空输电线路机巡光电吊舱技术规范
（试行）
1范围
本技术规范（以下简称规范）适用于公司架空输电线路有人直升机、中大型无人机巡检用光电吊舱的选配。
本规范对光电吊舱的组成与分类、功能、性能指标、检测试验、验收交付、包装、运输、贮存、培训、维护和保养等做出了具体说明和要求。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
GB/T658-2012电子测量仪器通用规范
GB/T191包装储运图示标志
DL/T288架空输电线路直升机巡视技术导则
DL/T664带电设备红外诊断应用规范
DL/T345带电设备紫外诊断技术应用导则
QJ2245-1992电子仪器和设备防静电要求
HB6434-2001机载电子设备接口设计基本要求
HB5662-1981飞机设备电磁兼容要求及测试方法
HB6167-1989民用飞机机载设备环境条件和试验方法
GB4208-2008外壳防护等级（IP代码）
RTCA/DO-160FEnvironmentalConditionsandTestProceduresforAirborneEquipment
RTCA/DO-178CSoftwareConsiderationsinAirborneSystemsandEquipmentCertification
3术语及定义
以下术语和定义适用于本标准。
3.1红外热像仪ThermalInfraredImager
将被测物体或目标红外辐射能量分布转换为可见的热分布场图像的成像仪器设备。
3.2紫外成像仪UltravioletImager
能够对被测物体或目标在电晕、闪络或电弧放电过程中辐射的紫外线进行感应，并转换为可见的放电点分布图像的成像仪器设备。
3.3陀螺稳定平台Gyroscope-stabilizedPlatform
用于承载光电传感器并利用陀螺仪保持其稳定的装置。
3.4光电吊舱OptoelectronicPod
将可见光相机、可见光摄像机、红外热像仪、紫外成像仪等一种或多种光电传感器集成于陀螺稳定平台，并可挂载于机体下方的密闭化设备，一般为球形或圆柱形。
3.5显控设备ControlandDisplayEquipment
用于接收和显示光电吊舱状态和数据，并控制光电吊舱执行任务的整套设备，一般包含显示器和控制器。
3.6转接支架AdapterBracket
转接支架（减震支架），是实现吊舱减震器与飞机支架的机械连接的支架，使吊舱安装孔位与飞机安装孔位得以匹配。
4光电吊舱组成与分类
4.1光电吊舱组成
（1）光电吊舱应包括陀螺稳定平台、光电传感器、显控设备和配套软件；
（2）光电传感器应为可见光相机、可见光摄像机、红外热像仪、紫外成像仪等一种或多种组合。
4.2光电吊舱分类
根据光电吊舱的重量和搭载平台分为两大类：
大型光电吊舱、中型光电吊舱。
详见附录A。
5光电吊舱功能要求
5.1可见光相机功能要求
（1）对巡视目标区域进行高清可见光真彩色拍照；
（2）支持手动、自动拍照，具备自动对焦功能；
（3）相机镜头可更换；
（4）照片可在机载端保存并导出。
5.2可见光摄像机功能要求
（1）对巡视目标区域能进行可见光真彩色摄像；
（2）有人直升机搭载的光电吊舱配置高清可见光摄像机；
（3）可实时输出可见光视频；
（4）镜头焦距可调节；
（5）支持曝光补偿、增益、白平衡、聚焦的自动控制和手动控制；
（6）视频应可在机载端保存并导出。
5.3红外热像仪功能要求
（1）可获取巡视目标的红外视频和热图数据；
（2）具备测温功能；
（3）制冷红外热像仪应采用变焦镜头；
（4）具备自动对焦功能；
（5）支持伪彩显示，并可实时输出，在显控设备实时显示时，可标出温度最高点位置及温度值；
（6）红外视频和热图数据可在机载端保存并导出。
5.4紫外成像仪功能要求
（1）对巡视目标能进行紫外和可见光双通道同步成像；
（2）在巡视距离内能探测并捕捉电晕放电和表面局部放电；
（3）可实时输出标清视频；
（4）紫外数据可在机载端保存并可导出。
5.5陀螺稳定平台功能要求
（1）可集成一个或多个光电传感器；
（2）传感器瞄准线相对于陀螺稳定平台的方位角、俯仰角可控制。
（3）陀螺稳定平台应具备自锁功能。
5.6显控设备功能要求
（1）显控设备应与光电吊舱配套，装备于有人直升机机舱或无人机地面站；
（2）显控设备与吊舱直连，实现吊舱全部功能，并能够独立完成对光电吊舱主要功能项的测试；
（3）显控设备通过数据链与吊舱连接，实现吊舱全部功能，并接收和显示光电传感器数据和状态信息；
（4）显示设备应采用高亮屏，并在强光下能清晰显示；
（5）控制器符合人机工程学设计，便于操作；
（6）显示设备宜具有分屏功能，同时显示可见光和红外视频进行对比，便于缺陷识别。
。
5.7其他功能要求
（1）具有手控和自动跟踪模式：
手控模式依据操作人员输入的控制信息，吊舱能够指向巡检目标；自动跟踪模式可实现对巡检目标的锁定和自动跟踪；
（2）在红外和可见光视频上叠加当前日期、时间、经度、纬度、海拔高度、速度、吊舱方位角、俯仰角，具体要求见附录B；
（3）具有自检功能，可在显控设备上显示自检结果；
（4）提供热图数据分析软件，可将热图数据转化为规定格式的文件，具体格式要求见附录C。
6光电吊舱性能指标要求
6.1检测性能要求
（1）可见光图像检测效果要求如下：
表1可见光图像检测效果
序号
光电吊舱种类
搭载飞机平台类型
检测效果
大型
有人直升机/
大型无人直升机
距离目标50m处可清晰反映销钉级缺陷（可清晰识别长度10mm的销钉）
中型
中型无人直升机
距离目标30m处可清晰反映销钉级缺陷（可清晰识别长度10mm的销钉）
中型固定翼无人机
可清晰反映电力通道周边灾情、违章建筑、施工等情况
（2）红外检测效果要求：
巡视距离≥50m时，检测线路设备温度的绝对误差≤2K，并可判别线路设备±0.5K的相对温差；
（3）紫外检测效果要求：
巡视距离≥50m时，可探测并捕捉电晕放电和表面局部放电。
6.2电源及功耗要求
（1）电源电压：
应使用机载发电机供电（28VDC±20%），纹波系数＜3%；
（2）峰值功耗：
低于飞机平台提供的载荷负载功率，大型吊舱＜400W，中型吊舱＜180W；
（3）平均功耗：
低于峰值功耗的80%。
6.3重量和尺寸要求
重量和尺寸要求参见附录A。
6.4维修性要求
（1）平均修复时间（MTTR）≤0.5h；
（2）标准件、通用件具有良好的互换性。
6.5安全性要求
（1）接口有明显的标识标志，防止误接；
（2）符合QJ2245-1992《电子仪器和设备防静电要求》；
（3）软件符合RTCA/DO-178C《SoftwareConsiderationsinAirborneSystemsandEquipmentCertification》。
6.6保障性要求
（1）需要防护的部位应采取相应的防护措施（如窗口盖、布罩等）；
（2）供货方应提供备品备件清单，以表格形式列出备品备件的名称、重要等级、价格、采购周期、采购途径等要素。
6.7使用环境要求
（1）工作温度：
-20℃～+55℃；
（2）贮存温度：
-20℃～+65℃；
（3）相对湿度：
≤90%；
（4）光电吊舱整体防护等级参照GB4208-2008《外壳防护等级（IP代码）》执行，不低于IP54；
（5）可在小雨（雪）环境下短暂使用；
（6）三防（防潮湿、防盐雾、防霉菌）设计符合RTCA/DO-160F《EnvironmentalConditionsandTestProceduresforAirborneEquipment》相关规定。
6.8电磁兼容性要求
（1）电磁兼容设计符合RTCA/DO-160F《EnvironmentalConditionsandTestProceduresforAirborneEquipment》相关规定，在距500kV及以上交直流输电线路20m时应能正常使用；
（2）电缆采取屏蔽措施，高频电缆采用双层屏蔽同轴电缆，传输控制信息的电缆应采用双绞线；
（3）符合HB6167-1989《民用飞机机载设备环境条件和试验方法》中对射频敏感性的相关规定。
6.9可靠性要求
（1）平均无故障时间（MTBF）：
大型吊舱≥300h，中型吊舱≥150h；
（2）连续工作时间：
≥8h；
（3）吊舱整机使用寿命：
≥10年；
（4）电路关键部件、芯片、电机、角度传感器、滑环、陀螺等核心元器件为工业级或以上；
（5）红外制冷器工作时长：
≥2000h；
（6）滑环工作使用寿命：
≥5,000,000转。
6.10陀螺稳定平台性能要求
6.10.1回转范围要求
（1）方位角：
360°连续；
（2）俯仰角：
+15°～-110°（陀螺有效稳定范围为+15°～-85°）。
6.10.2回转速度要求
（1）角速度：
≥60°/s；
（2）角加速度：
≥60°/s2。
6.10.3稳定和跟踪精度要求
（1）大型光电吊舱稳定精度（RMS）：
＜0.025mrad；
（2）中型光电吊舱稳定精度（RMS）：
＜0.2mrad；
（3）测角精度（RMS）：
＜1mrad；
（4）跟踪精度（RMS）：
＜2%视场角。
6.11可见光相机性能要求
（1）光学靶面对角线尺寸：
＞26mm；
（2）有效像素：
＞1600万；
（3）镜头焦距指标要求如下表所示：
表2镜头焦距指标要求
序号
光电吊舱种类
搭载飞机平台类型
镜头焦距要求（定焦）
大型
有人直升机/大型无人直升机
≥120mm
中型
中型无人直升机
≥72mm
中型固定翼无人机
18mm-50mm
（4）图像存储格式为JPEG、JPEG2000。
6.12可见光摄像机性能要求
（1）标清摄像机有效像素：
≥720（H）×576（V）；
（2）高清摄像机有效像素：
≥1920（H）×1080（V）；
（3）帧率：
≥25fps；
（4）灵敏度：
1.1Lux（最大增益，50%视频输出时）；
（5）信噪比：
≥50dB；
（6）光学变焦：
10倍以上；
（7）标清视频输出制式为PAL；
（8）高清视频接口协议应支持HD-SDI、GiGE、CameraLink、YPbPr中的一种。
6.13红外热像仪性能要求
（1）传感器类型：
制冷或非制冷；
（2）有效像素：
制冷型≥320（H）×240（V），非制冷型≥640（H）×480（V）；
（3）帧率：
≥25fps；
（4）制冷型短焦距≤50mm、长焦距≥200mm，非制冷型焦距（定焦）≥35mm；
（5）像元尺寸：
≤30μm；
（6）热灵敏度（NETD）：
制冷型≤50mk；非制冷型≤150mk；
（7）视频输出格式为PAL。
6.14紫外成像仪性能要求
（1）传感器类型：
全日盲型紫外探测器；
（2）最小紫外光灵敏度：
＜3×10-18W/cm2；
（3）紫外/可见光叠加精度：
＜1mrad；
（4）帧率：
≥25fps；
（5）视频输出格式为PAL；
（6）图像存储格式为JPEG。
6.15显控设备性能要求
（1）显示屏尺寸≥10"；
（2）分辨率≥1024×768。
7光电吊舱接口要求
7.1机械接口要求
（1）吊舱转接支架（减震支架）具有震动隔离的作用，机械强度满足吊舱挂装要求；
（2）转接支架（减震支架）在不同飞机平台之间具有通用性和互换性；
（3）电缆走线充分考虑安装及检查的易操作性，布置于吊舱的侧边；
（4）光电吊舱与飞机平台机械接口要求见附录D。
7.2电气接口要求
设计满足HB6434-2001《机载电子设备接口设计基本要求》，吊舱与飞机系统的连接电缆由供货方提供，电气接插件需采用标准航空电连接器，规格要求见附录E。
7.3通信接口要求
通信接口要求详见附录F。
8检测试验与验收交付要求
光电吊舱应通过试验检测后验收交付，性能指标应满足要求。
试验报告应由具备资质的检测机构出具。
8.1出厂检测
出厂检测应出具相应检测报告，报告需清晰说明检测所用设备、检测依据及检测结果。
出厂检测试验必须包含但不限于以下项目：
功能与性能检测
包含物理特性类和应用特性类检测，其中物理特性类包含尺寸、重量、表面喷涂与损伤、气密性、电压、功耗等检测，应用特性类包含可见光、红外等成像效果检测。
环境适应性检测
参照HB6167《民用飞机机载设备环境条件和试验方法》和RTCA/DO-160F《EnvironmentalConditionsandTestProceduresforAirborneEquipment》执行，试验项目必须包含但不限于以下项目：
（1）高低温工作试验；
（2）高低温贮存试验；
（3）振动试验；
（4）湿热试验；
（5）盐雾试验；
（6）霉菌试验；
（7）可靠性拷机试验（连续24h以上）。
电磁兼容试验
参照HB6167《民用飞机机载设备环境条件和试验方法》和RTCA/DO-160F《EnvironmentalConditionsandTestProceduresforAirborneEquipment》的相关规定执行。
成套性检验
检验光电吊舱全系统的完备性，包括吊舱主体、各传感器、显控设备、线缆与接插件、备品备件、其它辅助设备及附件和随机技术文件等组成内容。
8.2验收检测试验
系统适配性检测
光电吊舱（含转接支架）与飞机平台的装调，以及与数据链、地面站的联调（若有）。
适航认证申请（仅对于有人直升机）
光电吊舱（含转接支架）及有人直升机上的固定支架由光电吊舱供货方提供，光电吊舱及固定支架的适航认证由供货方根据用户方指定机型，向中国民用航空局申请适航证书。
作业适用性检测
包括挂飞试验，验证陀螺稳定平台的稳定性能及可见光、红外、紫外等传感器的检测效果。
传感器检校
传感器检校应在交付前进行，试验项目必须包含但不限于以下内容：
（1）可见光相机：
综合畸变差检校；
（2）可见光摄像机：
光轴一致性和视场检校；
（3）红外热像仪：
非均匀校正、测温准确度标定检验、溯源；
（4）紫外成像仪：
同步性校准、视场检验。
8.3验收
（1）供货方需提供用户认可的出厂检测报告；
（2）对于有人直升机使用的光电吊舱，供货方需提供中国民用航空局颁发的适航证书；
（3）供货方需按要求运至指定地点进行验收检测试验（其中，传感器检校试验由用户指定是否在入网验收阶段进行），检测结果合格并得到用户认可；
（4）在验收过程中，任意一项技术要求中的功能或性能指标未通过检测，则该光电吊舱视为不合格。
8.4交付
验收通过后，用户根据供货方提交的全套产品及技术文件交付清单进行清点入库，完成交付。
9标示、包装、运输和贮存要求
（1）光电吊舱及配件的显著位置应有下列永久性标志：
名称、型号、重量、出厂编号、出厂日期和生产厂家；
（2）设备制造完成并通过验收后应及时包装，否则应得到切实的保护，确保其不受污损。
包装应符合铁路、公路和海运部门的有关规定，保证正常运输中不因包装问题而损坏产品。
凡因包装不良所造成产品损坏应由供货方负责；
（3）在包装箱外应标明：
需方的订货号、发货号、产品名称、数量、型号、包装体总重量及制造厂名、发货单位、收货单位及详细地址；
（4）包装应能确保各零部件在运输过程中不致遭到损坏、丢失、变形、受潮和腐蚀；
（5）包装箱上应有明显的包装储运图示标志，注明产品毛重、体积及“小心轻放”、“易碎品”、“向上”、“防潮”等字样及指示标记；
（6）随产品提供的技术资料（产品出厂合格证明书、出厂试验数据及安装使用说明书等）应完整无缺；
（7）设备应存放在环境温度为-35℃～+60℃的无强酸碱及其他有害物质的库房中；
（8）其它包装储运要求参照GB/T191《包装储运图示标志》执行。
10使用培训、维护和保养要求
10.1使用培训
（1）供货方需对用户选派的相关人员进行培训，并配套详细的技术资料、操作使用手册和培训教材。
技术培训应包括设备构成、技术指标、工作原理、设备安装、设备操作、设备维护、注意事项等内容。
培训计划和内容应得到使用单位认可，应在产品交付前完成培训；
（2）在现场使用初期，供货方应为使用单位提供至少5次现场飞行技术指导。
10.2维护与保养
供货方应提供详细的设备维护保养手册，明确光电传感器检校周期。
供货方负责技术支持服务，具体内容包括质量保证期内的服务和寿命期内维修服务。
10.3质量保证期内的服务
（1）质量保证期内（2年及以上，质量保证期应在合同中明确规定），供货方应设立专人提供技术支持与服务，设立维修电话；
（2）设备故障报告后，应在24h内做出响应，必要时48h之内派维修人员到现场处理故障；
（3）设备如需返厂维修，维修时间不超过两周，否则提供替代作业设备；
（4）除未按操作规程要求或人为性造成设备损坏外，质量保证期内应免费修理。
10.4寿命期内维修服务
（1）在质量保证期外，供货方仍需有专业人员对设备提供技术支持与服务；
（2）设备故障报告后，应在24h内做出响应，必要时应派维修人员到现场处理故障。
10.5其它要求
（1）供货方应建立完善的售后服务体系，做好售后服务工作。
当光电吊舱（含转接支架）需适配新的机型时，供货方应配合申请适航证书；
（2）当国家通用航空领域的法律、法规对光电吊舱（含转接支架）的使用提出新的要求时，供货方应配合满足相关规定；
（3）供货方应建立完备的设备档案，包括但不限于已供货的设备硬软件版本、出厂和入网检测报告、历史故障记录、历史维护记录等。
附录A：
光电吊舱分类
（规范性附录）
根据使用条件，任务机型和任务特点，常用的光电吊舱分类如下表所示。
表A.1常用光电吊舱分类
光电吊舱分类
重量G（含转接支架）
光电吊舱组合类型
建议搭载飞行平台
光电吊舱尺寸
球体直径
高度
大型
10kg＜G≤37kg
可见光相机+可见光摄像机+红外热像仪+陀螺稳定平台
可见光摄像机+红外热像仪+陀螺稳定平台
紫外成像仪+陀螺稳定平台
有人直升机/大型无人直升机
≤400mm
≤580mm
中型
G≤10kg
可见光相机+可见光摄像机+陀螺稳定平台
红外热像仪+陀螺稳定平台
红外热像仪+可见光摄像机+陀螺稳定平台
中型无人直升机
≤280mm
≤400mm
可见光相机+可见光摄像机+陀螺稳定平台
可见光相机
可见光摄像机
中型固定翼无人机
注：
上表中光电吊舱载荷尺寸要求均按球形提出，安装面以上部分高度均不超过50mm，若为其它形状按照相应尺寸接近即可。
附录B：
视频显示要求
（规范性附录）
B.1显示格式要求
表B.1显示格式要求
序号
显示信息
显示格式要求
举例
日期
MM/DD/YY
12/15/2014
时间
HH:
MM
14:
20
经度
E:
30°（E东经，W西经）
E:
30.123456°
纬度
S:
40°（S南纬，N北纬）
N:
40.123456°
海拔高度
H:
H:
50m
速度
V:
V:
20m/s
吊舱方位角
A:
A:
50.21°
吊舱俯仰角
P:
P:
60.22°
B.2显示位置要求
图B.1显示位置示意图
附录C：
热图数据转化输出文件格式要求
（规范性附录）
红外热像仪存储的原始热图数据，经配套热图数据分析软件加载，可转化为特定格式的文件输出，其输出文件格式要求为二进制，文件命名要求为（ir_）+（当前日期）+（当前时间）+（_转化输出序号：
1-1000）+（扩展名：
.dat），例如2014年1月6日22时59分03秒转化输出的第10幅红外热图数据，则命名为：
ir_225903_10.dat，转化输出文件格式说明如下表所示。
表C.1热图数据转化输出文件格式
文件组成
占用行号
占用字节数
说明
文件头
0
17
前4个字节为固定文件头0x010xBC0x5A0xF6，接着4个字节自定义，分别为图像有效像素列数（图像长）、图像有效像素行数（图像宽）、像素有效比特数、厂商代号，接着4个字节为保留字节，默认填充0x00，最后1字节为换行符0x0A
有效热图数据
1～图像有效像素行数
图像有效像素列数的2倍+1
每行热图数据依行序转化，每个像元热图数据占用2字节（高比特位补0），则每个图像有效像素行占用2倍的图像有效像素列个字节，最后1字节为换行符0x0A
附录D：
机械接口要求
（规范性附录）
D.1光电吊舱与飞机平台连接方式
光电吊舱与飞机平台连接方式有以下四种：
（1）吊舱与飞机直连安装：
图D.1吊舱与飞机直接连接方式一示意图
（2）吊舱（吊舱顶面高于飞机支架）与飞机直连安装：
图D.2吊舱与飞机直接连接方式二示意图
（3）吊舱通过转接支架与飞机连接安装：
图D.3吊舱通过支架与飞机连接方式一示意图
（4）吊舱（吊舱顶面高于飞机支架）通过转接支架与飞机连接安装：
图D.4吊舱通过支架与飞机连接方式二示意图
本标准规范规定吊舱支架或转接支架与有人直升机飞机支架连接的机械接口要求，主要包括螺钉尺寸、型号及安装孔位置要求。
D.2大型光电吊舱与有人直升机平台机械接口
大型光电吊舱与有人直升机飞机平台的连接方式应包含四个安装孔，安装孔位螺钉要求：
M8内六角圆柱头螺钉，M8自锁螺母或者M8Ⅰ型六角螺母、Φ8平垫和Φ8弹垫组合。
尺寸要求如下图所示：
（1）安装孔之间距离为290mm；
（2）飞机支架中间开口形状不限，可通过直径为300mm的圆；
（3）若吊舱顶面高于飞机支架，直径不大于300mm。
图D.5大型吊舱与有人直升机连接方式示意图
D.3光电吊舱与无人机平台机械接口
光电吊舱与无人机平台之间的机械接口通过转接支架进行连接。
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