T/CES 183-2022 架空输电线路固定翼无人机激光扫描数据采集技术规范

以下是针对“架空输电线路固定翼无人机激光扫描数据采集技术规范”（T/CES 183-2022）的主要内容的详细总结。该标准旨在规范使用垂直起降固定翼无人机进行架空输电线路激光扫描数据采集的技术要求，确保作业安全、高效和数据质量。总结结构丰富，分为多个核心部分，包括标准背景、关键定义、作业要求、作业流程、安全保障、数据管理及附录支持等。文档中仅包含一个图片（附录A的流程图），我将根据其原始描述（作业流程部分）在相关位置嵌入该图片标签。所有内容基于文档原文，无虚构信息。

​​1. 标准背景与适用范围​​

• ​​目的与背景​​：该标准为规范架空输电线路固定翼无人机激光扫描数据采集技术而制定，旨在提高作业安全性和效率。基于现有作业经验，并借鉴GB/T、DL/T等国家标准和行业规范（如GB/T 1.1-2020）。由中国电工技术学会提出，多家电网公司参与起草。
• ​​适用范围​​：适用于110kV（66kV）及以上架空输电线路的固定翼无人机激光扫描作业，其他无人机作业可参照执行。标准强调对输电线路点云数据采集的完整性和精度要求。
• ​​关键参考文件​​：引用了多个规范性文件，包括：
  • GB/T 18314（GPS测量规范）
  • GB/T 26859（电力安全工作规程）
  • DL/T 1482（无人机巡检技术导则）
  • CH/T 8024（机载激光雷达数据获取技术规范）等。

​​2. 关键术语与定义​​

标准明确定义了核心概念，确保作业统一性：

• ​​垂直起降固定翼无人机（VTOL UAV）​​：结合旋翼垂直起降和固定翼巡航模式，降低起降场地限制。
• ​​激光扫描仪​​：通过发射和接收激光脉冲测定目标距离，获取三维坐标点云数据。
• ​​点云​​：三维空间中离散、不规则点的集合，点密度单位（pts/m²）。
• ​​有效测距​​：激光扫描设备探测距离应大于300m。
• ​​CORS系统​​：连续运行GNSS参考站网络，提供实时定位服务。
• ​​POS系统​​：由GNSS接收机和IMU（惯性测量单元）组成，测量空间位置和姿态角（俯仰角、侧滚角、航偏角），IMU误差要求小于0.01°~0.02°。

​​3. 作业要求​​

作业需满足严格的人员、设备和飞行条件，确保安全和数据质量。

• ​​人员要求​​：
  • 作业人员须持对应机型无人机执照（符合中国民航局资质），熟悉飞行操作、激光扫描技术及应急处置。
  • 团队配置：至少2名专业人员，包括工作负责人（机长）和操控员。机长负责总体协调和应急处理，操控员负责飞行安全及终止作业权。
  • 健康与状态：作业前8小时禁酒，精神状态良好，熟悉GB/T 26859安全规程。
• ​​设备要求​​：
  • ​​无人机分系统​​：需第三方检测合格，工作环境温度-25°C~50°C。具体要求：
    • 类型：垂直起降固定翼，纯电驱动，巡航速度≥70km/h，续航时间≥90min，最大载重>3kg。
    • 配置：装载飞行指示灯、追踪器和记录仪；高海拔作业时需更换高原桨，飞行高度不超过理论升限。
    • GNSS接收机：双频动态测量型，采样率≥2Hz；IMU频率≥128Hz。
  • ​​激光扫描系统​​：符合DL/T 2101，不超无人机载重，抗震性好、拆装方便。点频设置需结合地形和线路电压等级。
  • ​​通信分系统​​：包括通信链路和地面GNSS基站。基站要求：
    • GNSS接收机：双频实时静态，采样率不低于机载设备。
    • 覆盖范围：大于作业区，距离最近站点不超过30km。
  • ​​综合保障​​：包括供电设备、备用电池、充电器及储运车辆，电池需定期充放电维护。
• ​​飞行要求​​：
  • ​​环境条件​​：宜在良好天气作业，避免雨雪、相对湿度>80%、大风（7级以上）、能见度<3km等恶劣天气。特殊区域（如狭长地带或大落差区）需评估可行性。
  • ​​航线规划​​：
    • 高度：不低于150m，避开线路正上方，位于导地线侧上方。
    • 安全距离：远离人群，直线飞行时间≤30min；转角>30°或连续飞行>30min时需外侧飞出重入航线。
    • 实时监控：飞行中需监控高度、航速、电源、卫星数量等参数，确保导航稳定。

​​4. 作业准备与数据采集流程​​

作业前需系统准备，确保流程规范。标准附录A提供了详细作业流程图，我将该流程图嵌入在流程描述部分，紧邻原始描述以增强直观性。

• ​​作业准备步骤​​：
  1. ​​资料收集与踏勘​​：收集线路台账、平断面和气象数据。现场踏勘选定起降点（长≥5m、宽≥4m），出航方向700m×200m内无高障碍物，优选任务区中部位置。
  2. ​​空管报批​​：合法申请空域，向军民航部门报批飞行计划并备案。
  3. ​​任务规划与应急设置​​：依据地形、气象规划航线，避开人口密集区和高速交通。设置一键返航、链路中断返航等应急措施。
  4. ​​设备检查​​：作业前核实无人机状态、电池电量（附录B列出工器具清单，如激光扫描仪、基站、电池等），并进行安全交底。
• ​​数据采集流程​​：
  • ​​GNSS参考站布设​​：无CORS站时，布设地面基站。站点需开阔，卫星数≥6颗，高度角≥15°，距离作业点≤30km。开机时间比起飞提前5分钟，记录于附录C观测记录单。
  • ​​系统调试​​：激光扫描设备接线正确后初始化，检查存储容量和参数。
  • ​​采集执行​​：
    • 起飞远离人群，避免GNSS干扰。
    • 起飞后飞“8字”航线校准IMU，再进入任务航线。
    • 实时监控数据采集（点云、影像、GNSS/IMU），填写附录D设备操作记录单。
    • 降落后先关扫描系统，再关无人机。
    • 质量要求：点云密度≥100点/m²（杆塔区），导地线连续缺失≤5m/10m；影像重叠度>30%。数据缺失需补飞。

​​5. 安全保障要求​​

作业全程强调安全，制定应急和故障处置机制：

• ​​设备安全​​：运输时防震防潮；存储温度10°C~40°C、湿度≤80%；电池按存储电压存放；基站专人看守，防雨防雷。
• ​​作业安全​​：飞行中监控设备状态；远离干扰源（如大功率电台）；设置警示区；航线保持安全侧向距离。
• ​​应急处置​​：天气突变时返航或就近降落；遇其他飞行器优先避让；人员不适时替换或终止作业。
• ​​故障处置​​：机械故障（如失去动力）在安全区紧急降落；通信中断时根据最后坐标追踪；设备故障中止作业；坠机后按预案处理残骸，防止次生灾害。

​​6. 数据整理与移交​​

确保数据完整性和可追溯性：

• ​​数据预处理​​：
  • POS数据与地面GNSS联合解算航迹。
  • 点云处理符合CH/T 8023和DL/T 1346，检查覆盖完整性（杆塔点云清晰，导地线无大段缺失）。
• ​​数据备份​​：按日期架次分类存储（点云、影像、GNSS），双备份至不同介质。填写附录E激光扫描作业数据记录单。
• ​​成果资料​​：包括激光点云、航迹数据、GNSS时间文件等。原始和中间数据分类保存，便于移交分析。

​​7. 附录支持工具​​

标准提供实用性附录，辅助作业执行：

• ​​附录A​​：作业流程图（已嵌入）。
• ​​附录B​​：工器具清单（如无人机、激光扫描仪、基站电池等）。
• ​​附录C-E​​：记录单模板（GNSS观测、设备操作、数据记录），确保过程可追溯。

​​总结要点​​：该技术规范系统化地覆盖了架空输电线路无人机激光扫描的全生命周期，从人员设备要求到数据采集、安全及后处理。核心在于通过标准化流程（如附录A流程图）提升作业安全性和数据质量，适用于高压输电线路巡检。所有要求均基于实际经验，强调合规性和可操作性。