遙控飛行器檢修高空天線可行性探討

曹小兵

摘要：運(yùn)用遙控飛行器對(duì)高空天線進(jìn)行測(cè)試、拍照檢查和實(shí)時(shí)攝像和噴膠密封等簡(jiǎn)單的維修技術(shù)，非常實(shí)用并且能夠降低成本，保障安全。

關(guān)鍵詞：高空天線檢修 遙控飛行器 定位攝像

由于沒有天線工，吉安八四一臺(tái)對(duì)于高空天線的檢查、接口密封常規(guī)檢修和天線滲水搶修，只能高價(jià)外請(qǐng)廠家來檢修。為此，我們?cè)囼?yàn)采用遙控飛行器對(duì)鐵塔上的天線進(jìn)行測(cè)試、拍照檢查，實(shí)時(shí)進(jìn)行攝像和噴膠密封等簡(jiǎn)單維修，操作簡(jiǎn)單實(shí)用，降低了成本，保障了安全播出。

高塔天線檢查對(duì)飛行器基本要求

吉安八四一臺(tái)的天線安裝在120米的鐵搭上，每月需要進(jìn)行檢修，包括檢查天線振子是否變形，檢查接頭處是否開裂，檢查緊固件是否銹蝕等情況，每年還要進(jìn)行一次對(duì)接頭處封膠，防止進(jìn)水。因此，我們采用遙控飛行器攜帶數(shù)碼相機(jī)，對(duì)天線振子、饋線接頭和緊固件進(jìn)行拍照和攝像，然后通過照片和視頻清楚檢查這些部件是否正常。由于天線懸掛在高塔上，天線部件的空隙不超過一米，所以對(duì)遙控飛行器的外形尺寸、控制穩(wěn)定性等技術(shù)參數(shù)提出了要求：

外形尺寸：L（長(zhǎng)）≤500mm，W（寬）≤200mm，H（高）≤300mm；

重量要求：G（總重量）≤1500g；

螺旋槳長(zhǎng)：R（半徑長(zhǎng)）≤150mm，軸距長(zhǎng)L≤350mm；

遙控距離：L>200米；

電池時(shí)間：T>30分鐘；

空中定點(diǎn)：垂直精度≤±0.1 m，水平精度≤±0.3 m，可傾斜角>36°，可旋轉(zhuǎn)角180°/s；

可載重量：G>2kg；

承受風(fēng)速：K>10 m/s。

外形尺寸要求是保證遙控飛行器可以進(jìn)入天線振子的間距空間進(jìn)行拍照；對(duì)遙控距離和電池續(xù)航時(shí)間要求是保證飛行器的操控范圍和運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)；對(duì)空中懸停精度等數(shù)據(jù)要求是保障遙控飛行器空中穩(wěn)定，可載重和抗風(fēng)速也是穩(wěn)定性的基本要求。

根據(jù)上述要求，我們選用了大疆Phantom 4 Pro無人機(jī)（遙控飛行器），該機(jī)具有四旋翼，能夠在狹窄的場(chǎng)地上起飛，空中穩(wěn)定性好。大疆Phantom 4 Pro遙控飛行器基本參數(shù)是：重量（含電池及槳）1388g，軸距350mm，最大上升速度5m/s，最大下降速度4m/s最大飛行時(shí)間約30分鐘。大疆Phantom 4 Pro遙控飛行器配有GPS/GLONASS雙模的衛(wèi)星定位模塊。在穩(wěn)定性方面，大疆Phantom 4 Pro遙控飛行器空中懸停，垂直方向精度小于50公分，水平方向小于30公分。

大疆Phantom 4 Pro遙控飛行器可采用Drone Deploy和Site Scan遙控軟件，是成熟的航路導(dǎo)航技術(shù)運(yùn)用，而且該機(jī)配置有碰撞傳感器，能對(duì)障礙物進(jìn)行探測(cè)。我們?cè)诖蠼甈hantom 4 Pro遙控飛行器懸掛4k攝像機(jī)。

大疆Phantom 4 Pro遙控飛行器滿足了我們的基本要求，我們第一次在中波拉線塔繞行試飛中就成功避免了撞擊拉線的情況。接下來在100米高度的自立塔繞圈飛行，進(jìn)行空中懸停等都達(dá)到預(yù)定的要求。

高塔天線檢查對(duì)攝像機(jī)的要求

由于空中維修時(shí)，需要實(shí)時(shí)攝像，并且把圖片實(shí)時(shí)傳回地面的監(jiān)控電腦中，這些就是對(duì)攝像機(jī)的基本要求，這點(diǎn)數(shù)碼攝像機(jī)都能達(dá)到。而我們?cè)谶b控飛行器上搭載攝像機(jī)，并且使用無線傳送模塊把攝像機(jī)和筆記本電腦連接起來。我們選用了佳能Utility攝像機(jī)。其基本參數(shù)為影像傳感器1英寸，CMOS有效像素2000萬；鏡頭FOV 84° 8.8 mm/24 mm；ISO范圍視頻：100—3200（自動(dòng)），100—6400（手動(dòng)）；照片：100—3200（自動(dòng)），100—12800（手動(dòng)）；機(jī)械快門速度8—1/2000 s，電子快門速度8—1/8000s。

從上述參數(shù)可以看出，佳能Utility攝像機(jī)拍攝的照片或視頻完全可以滿足我們的要求，清晰度可以分辨出5毫米的螺絲螺母松動(dòng)情況，可以完全滿足檢查或勘察天線和鐵塔變化，以及銹蝕、螺絲松動(dòng)等情況。

密封膠噴射器

在檢查出天線和饋線接頭處開裂時(shí)，需要進(jìn)行重新密封。我們計(jì)劃采用遙控飛行器懸掛微型噴霧泵，用噴霧泵噴射液體密封膠進(jìn)行裂口密封。我們選用東莞市深鵬電子公司生產(chǎn)的P3004微型直流無刷水泵——高性能的微型高壓水泵HSP系列，其主要特點(diǎn)是：有直流12V；壓力超高（11公斤MAX），流量大（7L/MIN），吸程高（1米），低噪音；具備穩(wěn)定自吸功能，不需先加“引水”，自吸速度極快。

該高壓水泵具有過壓、過熱雙自動(dòng)保護(hù)開關(guān)，輸出壓力超出最大壓力時(shí)自動(dòng)停機(jī)保護(hù)；溫度過高時(shí)自動(dòng)保護(hù)。兩種接口可分別接軟、硬管，配有金屬接頭，不易損壞。該高壓水泵具物理特性是耐酸、耐堿、耐腐蝕；泵體與電機(jī)分離，工作介質(zhì)不與電機(jī)接觸。泵體內(nèi)無機(jī)械部件，不存在機(jī)械磨損。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可以空轉(zhuǎn)，使用壽命極長(zhǎng)。

總結(jié)

通過組合，我們采用大疆Phantom 4 Pro無人機(jī)攜帶無線攝像機(jī)和微型噴射泵，可以進(jìn)行高鐵天饋系統(tǒng)的全方位檢查和接口密封，完成了發(fā)射天線的日常檢修工作。每年節(jié)省了外請(qǐng)?zhí)炀€工人費(fèi)用成本近10萬元，不用擔(dān)心高空作業(yè)出現(xiàn)危險(xiǎn)情況，既產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，又確保了安全播出。

（作者單位：吉安八四一臺(tái)）