架空输电线路机巡无人直升机技术规范征求意见稿.docx
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架空输电线路机巡无人直升机技术规范征求意见稿
架空输电线路机巡无人直升机技术规范
1范围
本规范对无人直升机的组成、功能、性能指标、外部接口、检测试验、验收交付、包装运输、培训和维护保养等进行了具体要求。
本技术规范（以下简称规范）适用于南方电网公司架空输电线路机巡无人直升机的选型。
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/T191包装储运图示标志
GJB/Z105电子产品防静电放电控制手册
GJB2347无人机通用规范
HB6167民用飞机机载设备环境条件和试验方法
HB6434机载电子设备接口设计基本要求
RTCA/DO-178C机载系统和设备合格审定中的软件考虑
RTCA/DO-160FEnvironmentalConditionsandTestProceduresforAirborneEquipment
架空输电线路无人机巡检测控通信设备技术规范
架空输电线路无人机巡检系统性能检测规范
架空输电线路无人机巡检系统维护保养导则
3术语及定义
以下术语和定义适用于本规范。
3.1任务模式TaskMode
无人机在不同任务性质下的不同飞行模式，如巡航、定点悬停、兴趣点环绕等。
3.2执行机构Actutor
无人机上利用某种驱动能源并在某种控制信号下提供直线或旋转运动的驱动装置。
4无人直升机的组成和分类
无人直升机应由机体、动力系统、传动系统、旋翼系统和航电设备组成。
无人直升机按照《架空输电线路机巡技术标准体系总则》中依据起飞重量分为中型无人直升机和大型无人直升机。
5无人直升机功能要求
5.1飞行功能
（1）应支持半自主和自主控制模式，允许无人直升机在半自主模式和自主模式间自由无缝切换，且飞行状态不应发生明显变化；
（2）应具备航迹规划与三维程控飞行功能，无人直升机能够按照预先制定的三维航线和任务模式进行自主飞行和作业，中型无人直升机可编辑航点数量应不少于100个，大型无人直升机可编辑航点数量应不少于200个；
（3）程控飞行过程中应支持人工更改预设飞行航线和任务模式；
（4）应能够根据巡检作业需求对任务模式进行灵活配置，如定点悬停持续时间、平飞速度等；
（5）在无操控人员干预下应能够完成自主起飞和降落。
5.2监控显示和数据存储功能
（1）应能显示实时回传的无人直升机系统工作状态，工作状态信息至少包括经纬度、高度、速度、姿态、飞行轨迹、飞控供电电压、发动机转速、GPS卫星数量；
（2）应能显示和存储实时回传的机载视频；
（3）应能对飞行数据进行记录和回放；
（4）应清晰显示航向；
（5）应能够加载地图作为航迹显示界面的底图，地图应可升级；
（6）软件界面应使用中文。
5.3安全保护功能
（1）开机时应自动对全机各分系统的工作状态进行检查并定位故障位置，自检项目至少包括飞行控制模块及传感器、舵机、操控设备、测控通信链路信号，自检时任一模块异常，系统应自动锁死，无法放飞；
（2）地面站应全程对无人直升机状态数据进行监测，异常时应发出明显声或光警报；
（3）应具备一键返航功能，无人直升机在任何飞行状态下都应能按照预先制定的安全策略自动返航；
（4）应具备失控保护功能，数据链中断超过预设时间时，无人直升机应能够按照预先制定的安全策略自动返航；
（5）宜具备自动避障功能；
（6）宜装配惯性导航设备；
（7）宜具备信标定位功能。
6中型无人直升机性能要求
6.1使用环境要求
（1）工作温度：
-10℃~+55℃；
（2）贮存温度：
-20℃~+65℃；
（3）相对湿度：
≤95%（+25℃）；
（4）风速：
≤8m/s（距地面2m高，瞬时风速）；
（5）电磁环境：
距离500kV交直流线路10m的电磁场环境中；
（6）能在小雨（雪）环境条件下短暂飞行；
（7）三防（防潮湿、防盐雾、防霉菌）设计宜符合RTCA/DO-160F相关规定。
6.2飞行性能要求
（1）最大载荷重量：
≥5kg；
（2）续航时间：
≥1h；
（3）巡航速度：
40km/h~70km/h；
（4）悬停升限：
≥1300m，动升限：
≥1800m；
（5）抗风能力：
≥8m/s（距离地面2m高，瞬时风速）；
（6）航程：
≥30km，测控通信距离：
满足《架空输电线路无人机巡检测控通信设备技术规范》对超近程测控通信设备的最大测控距离要求；
（7）飞行中水平位置控制精度：
≤5m，飞行中垂直位置控制精度：
≤10m；
（8）起降场地：
≤5m×5m平坦地面。
6.3电磁兼容性要求
（1）应符合HB6167中对射频敏感性的相关规定。
（2）防静电措施应符合GJB/Z105相关规定；
（3）电磁兼容设计符合RTCA/DO-160F相关规定，在距500kV及以上交直流输电线路10m时应能正常使用；
（4）电缆应采取屏蔽措施，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。
6.4可靠性要求
（1）整机平均无故障时间：
≥50h；
（2）发动机平均无故障时间：
≥100h；
（3）飞行控制系统平均无故障时间：
≥600h；
（4）执行机构平均无故障时间：
≥400h；
（5）发动机使用寿命：
≥600h或使用6年（以先到的为准）；
（6）软件安全性措施方面应符合RTCA/DO-178C相关规定。
6.5操作性要求
（1）系统展开时间：
≤30min；
（2）系统撤收时间：
≤15min；
（3）零部件更换应方便、快捷；
（4）电气接口应有明显标识，防止误接；
（5）旋翼等可更换部件应有明显标识，以指示是否正确安装。
6.6维修性要求
（1）应提供适当的工作部位和操作空间，满足可达性要求；
（2）应尽量采用标准件和模块化设计，提高设备、组件的互换性；
（3）应尽可能降低维修技能要求，除少数故障需要专业人员外，其它故障均可由用户完成维修；
（4）其它维修性要求应参考GJB2347的有关规定。
7大型无人直升机性能要求
7.1使用环境要求
（1）工作温度：
-10℃~+55℃；
（2）贮存温度：
-20℃~+65℃；
（3）相对湿度：
≤95%（+25℃）；
（4）风速：
≤10m/s（距地面2m高，瞬时风速）；
（5）电磁环境：
距离500kV交直流线路10m的电磁场环境中；
（6）能在小雨（雪）环境条件下短暂飞行；
（7）三防（防潮湿、防盐雾、防霉菌）设计宜符合RTCA/DO-160F相关规定。
7.2飞行性能要求
（1）最大载荷重量：
≥10kg；
（2）续航时间：
≥2.5h；
（3）巡航速度：
70km/h~100km/h；
（4）悬停升限：
≥2500m，动升限：
≥3000m；
（5）抗风能力：
≥10m/s（距地面2m高，瞬时风速）；
（6）航程：
≥170km，测控通信距离：
满足《架空输电线路无人机巡检测控通信设备技术规范》对近程测控通信设备的最大测控距离要求；
（7）飞行中水平位置控制精度：
≤5m；
（8）飞行中垂直位置控制精度：
≤10m；
（9）起降场地：
≤15m×15m平坦地面。
7.3电磁兼容性要求
（1）应符合HB6167中对射频敏感性的相关规定。
（2）防静电措施应符合GJB/Z105相关规定；
（3）电磁兼容设计符合RTCA/DO-160F相关规定，在距500kV及以上交直流输电线路10m时应能正常使用；
（4）电缆应采取屏蔽措施，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。
7.4可靠性要求
（1）整机平均无故障时间：
≥80h；
（2）发动机平均无故障时间：
≥200h；
（3）飞行控制系统平均无故障时间：
≥1000h；
（4）执行机构平均无故障时间：
≥600h；
（5）发动机使用寿命：
≥1000h或使用10年（以先到的为准）；
（6）软件安全性措施方面应符合RTCA/DO-178C相关规定。
7.5操作性要求
（1）系统展开时间：
≤60min；
（2）系统撤收时间：
≤30min；
（3）零部件更换应方便、快捷。
（4）电气接口应有明显标识，防止误接；
（5）旋翼等可更换部件应有明显标识，以指示是否正确安装。
7.6维修性要求
（1）应提供适当的工作部位和操作空间，满足可达性要求；
（2）应尽量采用标准件和模块化设计，提高设备、组件的互换性；
（3）应尽可能降低维修技能要求，除少数故障需要专业人员外，其它故障均可由用户完成维修；
（4）其它维修性要求应参考GJB2347的有关规定。
8无人直升机外部接口要求
8.1机械接口要求
机械接口应满足尺寸、重量、受力、使用环境等方面的要求。
8.2通信接口要求
通信接口应满足频率、带宽要求及实时性、可靠性和安全性的要求。
8.3电气接口要求
（1）电气接口应采用标准航空接插件；
（2）电气接口规格应满足电源接口、模拟信号、数字信号、离散开关量信号等要求；
（3）无人直升机与其它电子设备之间的电气接口设计应满足HB6434的相关要求。
9试验与验收交付要求
9.1型式试验
（1）无人直升机应通过具有省部级及以上认证资质的第三方检测试验，并提供相同型号/规格的完整第三方试验检测报告复印件；
（2）具体的试验项目应包括但不限于：
外观质量检验、刚度试验、疲劳试验、电磁兼容性试验、可靠性试验、维修性试验、运输试验、环境适应性试验（高低温贮存、高低温工作、湿热、淋雨、振动）、拉距试验、功能测试和性能指标验证试验（最大平飞速度、巡航速度、最大使用高度、实用升限、最大巡航时间、测控距离）、地面站和飞控系统等软件的软件测试（产品登记类）。
9.2出厂检验
应由供货方对无人直升机进行逐架出厂检验，并出具检验报告和质量合格证明。
出厂检验内容应至少包含如下内容：
外观质量检验、性能指标检验、功能指标检验、环境适应性检验、成套性检验等。
（1）外观质量检验：
直升机表面光洁，无明显划痕、无掉漆现象，喷漆和涂覆应均匀；无针孔、凹陷、擦伤、畸变等损坏情况；金属件无机械损伤、裂痕、锈蚀和其它伤痕；部件、插件连接紧固，标识清晰；
（2）性能指标检验：
应至少包含任务载重、巡航速度、飞行高度（升限）、续航时间、航程、位置控制精度等；
（3）功能指标检验：
应至少包含系统在线自检、自主起降、三维程控飞行、安全策略等；
（4）环境适应性检验：
应至少包含高低温工作、高低温贮存、冲击、振动、电磁兼容性等；
（5）成套性检验：
无人直升机、辅助设备、备品备件和随机文件等，随机文件应至少包含使用说明、维护保养手册、无人直升机履历书等。
9.3验收测试
（1）由使用单位和供货方根据本规范和实际条件共同制定《验收测试大纲》，确定需进行现场验收测试的项目和物品成套性要求；
（2）由供货方按合同要求将无人直升机运至使用单位指定地点；
（3）由使用单位对无人直升机进行现场验收测试，实施细则可参考《架空输电线路无人机巡检系统性能检测规范》相关内容；任意一项在《验收测试大纲》中声明的指标未通过测试，则该无人直升机视为不合格；
（4）由使用单位对交付物进行成套性检验，应至少包括无人直升机、辅助设备、备品备件、档案资料等，其中档案资料应至少包括出厂检验报告、使用说明、维护保养手册、无人直升机履历书等；任意一项在《验收测试大纲》中声明的交付物出现缺失，则该无人直升机视为不合格；
（5）无人直升机经验收合格后方能交付。
9.4交付
（1）属使用单位自提方式的：
根据使用单位要求装箱，现场交付给使用单位，并协助使用单位完成装车发运工作；
（2）属委托物流供货方代送方式的：
由供货方相关人员通知使用单位，有使用单位安排物流供货方的车辆，按双方协商的规格、型号、数量进行交付，物流供货方代使用单位签收后，装车发运；
（3）属供货方直接发货方式的：
由供货方相关人员与使用单位协商，确认交付的时间、规格、数量、运输方式、下货方式、交付地点和联系人等情况，安排供货方车辆和相关送货人员，按确定的交付时间按时送达，由使用单位或使用单位指定人员签收；
（4）当出现其他方式时，按双方协定的协议要求执行；
（5）产品发货人员应按照装箱清单要求装箱，包装箱内应放有装箱单及使用单位要求提供的其它文件资料，包装箱上要写明交付地址、收货人姓名和供货方地址等内容；
（6）交付前要在产品包装箱上按防护要求做好必要的防护措施；
（7）产品交付后，出现使用单位未收到产品或产品丢失的情况，由供货方相关人员向有关单位进行查询或索赔。
10包装和运输要求
10.1包装要求
（1）无人直升机的包装应符合牢固、美观和经济的要求，做到结构合理、紧凑、防护可靠，在正常储运、装卸条件下，保证产品不致因包装不善而引起设备损坏、性能降低、散失、锈蚀和长霉等；
（2）整机在储运状态下，能承受运输和贮存中所遇到的加速度、冲击、振动和淋雨等；
（3）设备包装时，周围环境及包装箱内应清洁、干燥、无有害气体、无异物；
（4）设备装箱后，其包装件重心应尽量靠下且居中，产品在箱内必须予以支撑、垫平、卡紧，设备可移动的部分应移至使产品具有最小外形尺寸，并加以固定；
（5）设备如有突出部分，在不影响其性能的条件下，应拆卸包装，以缩小包装件体积；
（6）包装箱必须符合有关标准规定的要求，必须有良好的生产工艺性，形成包装件后应能满足运输部门对尺寸、重量、重心以及堆码等方面的限制；
（7）包装箱必须符合现实的装卸、存储和运输条件，且可重复利用；
（8）内装物之间及内装物与包装箱之间不应发生任何物理和化学作用而损坏内装物或包装箱；
（9）应在包装箱外配备铭牌，至少注明产品名称、型号、编号、毛重、体积等信息；
（10）“向上”、“重心”、“由此吊起”、“怕雨”等包装储运图示，图示的使用应符合GB/T191的有关规定。
10.2运输要求
（7）建议由专用的储运车辆进行运输；
（8）提供设备装运状态下的固定装置，用汽车装载时应将包装箱固定于车厢内壁；
（9）运输时应派专人押运，负责运输过程中设备的安全；
（10）装载时，符合公路对货物高度、宽度界限的规定；
（11）满足特定区域、路段对货物的装载限制；
（12）提供专用、通用的装卸或拆装工具。
11培训、维护保养和技术服务要求
11.1培训要求
（1）供货方每供货一套无人直升机系统，即负责对使用单位指定的机组人员进行培训，参加培训人数可由双方协定；
（2）供货方应制定明确的培训计划，各项培训内容有对应的培训教材和课程安排，培训计划和内容应得到使用单位认可；
（3）培训内容应至少包括理论培训、模拟飞行训练、实际操作、维护保养等；
（4）培训应在产品交付至使用单位前完成；
（5）培训技术后，供货方宜发放民航总局认可的资格证书，若条件允许，由使用单位进行培训成果验收。
11.2维护保养要求
（1）在质保期内，供货方应负责无人直升机的维修保养工作，如出现非使用单位原因导致的损坏，供货方应负责无偿修复；
（2）使用寿命期内，如出现异常，供货方应积极配合，协助查找原因；
（3）使用寿命期内，供货方应能提供足够数量的备品备件；
（4）维护保养应能参照《架空输电线路无人机巡检系统维护保养导则》的相关要求执行。
11.3技术服务
（1）供货方应提供终身技术支持，建立完善的无人直升机档案，包括软硬件版本信息、出厂检验报告、无人直升机履历等；
（2）供货方应提供至少一年质量保证期的无偿服务，质量保证期外为有偿服务；
（3）供货方应提供每周7天、每天24小时远程电话技术支持。
供货方得到故障报告后，在24h内对故障提出响应，必要时应48h之内派维修人员到现场处理故障。
《架空输电线路机巡无人直升机技术规范》
编写说明
1任务来源及工作过程
为规范架空输电线路巡检无人直升机系统的应用，指导中国南方电网有限责任公司（以下简称“公司”）巡检用无人直升机的设备选型、试验验收、产品包装运输等方面的工作，公司生产设备管理部提出编制《架空输电线路机巡无人直升机技术规范》。
2014年1月南方电网科学研究院有限责任公司、天津航天中为数据系统科技有限公司成立了编写小组，2014年2月至2014年3月，编写小组调研了南京总参六十所、中航工业直升机所、北京七维航测、北京中航智等国内主流无人直升机生产或代理厂家，了解了当前设备的技术发展现状和未来发展趋势；2014年3月至2014年4月，与国家电网公司进行交流，熟悉了当前电网无人直升机应用状况；2014年4月至2014年5月，与超高压公司、广州供电局、云南电网公司等线路运维单位进行沟通和交流，了解了无人直升机巡检系统的巡检应用需求；调研了直升机/无人机电力作业技术支持系统，了解了后端系统对巡检数据的要求；2014年6月至今，在调研成果基础上对本技术规范的编写原则和主要内容等问题进行了研讨，并依据国家和行业有关标准、规程和规范，形成了《架空输电线路机巡无人直升机技术规范》初稿。
2014年11月1日邀请公司设备部、超高压公司、云南电网公司、广州供电局、广东电科院等设备使用单位、国家电网公司进行外部评审，2014.11.2-2014.11.9根据评审意见对标准进行了修订。
2编写原则
本标准在遵循与国家和行业有关标准、规程协调一致的基础上，结合国内外无人直升机研制能力以及技术水平，根据架空输电线路无人直升机巡检的实际需求而制定。
在无人直升机的技术要求上，主要考虑以下几方面：
（1）.配置及参数满足现场实际巡检需求；
（2）.设计合理，性能稳定，维护便利，使用寿命满足要求；
（3）.保证巡检作业的安全性。
3主要内容
本规范共11章，分别是：
第1章为适用范围。
第2章为规范性引用文件。
第3章为术语及定义，确立和定义适用于本规范的相关术语。
第4章为无人直升机的组成和分类，明确了无人直升机的组成部分和分类依据。
第5章为无人直升机功能要求，对两类无人直升机需满足的的功能要求进行规定。
第6、7章为中、大型无人直升机性能要求，考虑到架空输电线路巡检作业的需求和环境，对性能指标进行规定。
第8章为无人直升机外部接口要求，对无人直升机与外部设备（主要是测控通信设备和光电吊舱）间的各类型接口进行规定。
第9章为检测试验与验收交付要求，对型式试验、出厂检验、验收与交付内容进行规定。
第10章为包装和运输要求，主要对设备的包装、运输进行规定。
第11章为培训、维护保养和技术服务要求，主要对培训、维护保养、质量保证和技术支持进行规定。
4无人直升机的组成和分类说明
机体、动力系统、传动系统、旋翼系统和航电设备是组成无人直升机的必需基本部件，分别解释如下：
（1）机体包括机身外罩和机身框架，用于支持和固定直升机的其他部件，并形成一个气动力体；
（2）动力系统是直升机的动力来源；
（3）传动系统能够实现动力系统输出功率的离与合，并将功率传输和分配至全机需要的部位；
（4）旋翼系统包括主旋翼系统和尾旋翼系统，是气动力的主要来源，实现直升机的空中飞行；
（5）航电设备由机载电源系统和飞行控制系统组成，负责全机电气设备的供电和对无人直升机实现全权限控制与管理，对无人直升机的功能和性能起关键、决定性作用。
无人直升机参照《架空输电线路机巡技术标准体系总则》对中、大型无人机的定义进行了相应分类。
5无人直升机功能要求说明
中、大型无人直升机在功能要求方面一致。
5.1飞行功能
（1）无人直升机在人工起降阶段使用半自主模式，在航线飞行阶段使用自主模式，半自主模式和自主模式的无缝切换可增加无人直升机使用中的安全性和易用性；因手动模式操控难度较大，实际中不常用，故不做要求。
（2）航迹规划和三维程控是无人机自主飞行作业的必备功能。
由于架空输电线路巡检一般要求直升机进行低空慢速平飞以及悬停转向，该飞行状态相对于巡航状态时的飞行速度较低、油耗较高，该状态下的可用航程约为巡航航程的80%。
100个可编辑航点可满足该飞行状态下平均每240米设定一个航点，能够满足一般使用需求。
对于航时较长的大型无人直升机，可编辑航点数量要求加倍。
（3）在线修改航线和任务模式的目的是让直升机巡线作业形式更加灵活多变，应对任务过程中出现的临时状况和需求。
（4）任务模式灵活配置使得巡检系统更加贴近作业人员的应用需求，获取的数据更加有效，提高了巡线作业的效率。
（5）自主起降功能可有效提高巡检系统的易用性，降低人员操作失误的风险，但其使用条件较为苛刻，要求良好的起降环境。
5.2监控显示和数据存储功能
地面站监控显示和数据存储功能皆为必备的基础功能，中文界面和地图的加载可增加易用性。
5.3安全保护功能
（1）整机自检能有效降低因人为检查疏忽导致事故的风险，故障的定位能极大缩短系统展开时间和故障排查时。
（2）声或光警报能在第一时间提醒操作人员采取应对措施。
（3）一键返航可省去操作上的繁琐，增加易用性。
（4）链路中断后的失控保护功能为必备的安全策略，防止无人直升机因链路故障发生致命事故。
（5）避障系统、惯导设备和信标机都能在一定程度上提升无人直升机的安全性，条件允许下可选择配备，但需考虑无人机的载重能力。
6无人直升机性能要求说明
6.1使用环境要求
使用环境根据南方五省的气候特点（季风、潮湿、高低温）和可能的作业条件（输电线路电磁场）进行了贮存和工作温度、风速、湿度以及电磁场环境方面的规定，其中低温贮存和工作未做过高要求；“能在小雨（雪）环境条件下短暂飞行”主要考虑到飞行过程中如遇突变天气，无人机直升机能够安全回收；对“三防”提出了一定要求。
6.2飞行性能要求
（1）续航时间和巡航速度根据国内外该重量级无人直升机的相关性能指标统计而成。
（2）南方五省较高山区的海拔可达到2500米，且山区的风力和风向变化无常，升限和抗风能力要求使得大型无人直升机在山区具备一定的作业能力，而中型无人机在山区的使用将会有一定局限性。
（3）航程=续航时间×巡航速度。
（4）航迹及位置控制精度的要求根据当前国内外无人直升机飞行控制系统的性能指标统计而成，能够使得光电吊舱的拍摄更加精确，同时也能增加安全性。
（5）当前主流GPS定位精度为米级，起降场地的大小应满足无人直升机自主起降的位置误差和安全方面的要求。
6.3电磁兼容性要求
电磁兼容性方面的要求直接引用现有标准规范。
6.4可靠性要求
可靠性方面提出可靠性工作和可靠性设计，从管理和设计两方面对可靠性进行规定。
GJB450A《装备可靠性工作通用要求》“规定了装备寿命周期内开展可靠性工作的一般要求和工作项目”，因此可靠性工作应该参考GJB450A，HB7372-95“规定了战斗机主要系统（机体结构除外）在研制阶段进行可靠性设计的要求”，可以作为无人直升机可靠性设计的参考。
目前国内尚无有关无人机可靠性参数选择和指标确定要求方面的国军标；在对无人机提出可靠性定量要求时，可参见GJB1909.5-94《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求军用飞机》。
中型无人直升机因起飞重量的限制，因此在可靠性设计上会有一定保留；而大型直升机具备较充分的余度设计，可靠性指标会较高。
发动机是限制整机使用寿命的最主要因素，考虑到国外主流小型航空发动机（Rotax、3W、林巴贺等）的技术水平，中型无人直升机和大型无人直升机的使用寿命分别为600h和1000h，飞控系统在全寿命周期内不应故障，执行机构允许非致命故障并可更换。
6.5操作性要求
系统展开过程包括无人机的装配、地面站的架设、任务载荷的安装等，依据系统的简繁程度需要耗费一定时间；而撤收工作相对较为容易，耗时可减半。
7无人直
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