ENVIRONMENT / HEAT
高温:在炎热空气和高温设备附近保护无人机的电池与眼睛
盛夏的光伏电站、运行中的装置管道、烟囱上方的排气、刚停机的锅炉。高温会削弱电池、稀释空气,甚至改变相机看到的东西。本文介绍如何趁热检查高温物体。
本页内容
实际发生了什么
高温有两副面孔。一是炎热的环境空气——夏季户外、沙漠中的光伏电站、运行中建筑的内部。二是在高温物体附近飞行——炉窑、管道、火炬塔、烟囱排气。两者都会提高电池、电机和电子设备的温度,并使空气变稀薄,让螺旋桨产生的升力减少。高温表面的辐射热会让机体温度超过气温,就像汽车引擎盖在阳光下发烫一样。
| 情形 | 会发生什么 | 典型结果 |
|---|---|---|
| 盛夏或沙漠 | 电池和电子设备发热;空气稀薄 | 飞行时间缩短;过热警告强制返航 |
| 靠近高温设备 | 辐射热加热机体的一侧 | 塑料部件变形;传感器误差 |
| 烟囱和火炬上方的排气 | 炽热、稀薄的上升气流;湍流 | 突然的爬升或下坠;姿态不稳 |
| 热成像 | 相机和镜头温度变化、反射 | 温度误读、鬼影 |
| 操作人员 | 热应激、屏幕反光 | 决策迟缓、操作失误 |
应对高温的技术
答案是为机体隔热、不靠近也能测量,以及正确测量温度。许多机体规定的最高工作温度在 40–50 °C 左右,超过这个范围就需要隔热措施或改在另一时段飞行。关键传感器是热红外相机,它能从远处发现光伏板上的热斑、受损的炉窑耐火材料和失效的管道保温层。
| 技术 | 工作原理 | 适用场合 | 局限 |
|---|---|---|---|
| 热红外相机 | 根据辐射的红外线绘制温度分布 | 光伏热斑;管道和炉壁的温度不均 | 发射率、反射和天气会使读数偏移 |
| 长焦和变焦 | 从远处拍摄 | 火炬塔、运行中的烟囱 | 细节有限 |
| 隔热罩、反射罩、电池热管理 | 反射辐射热,为电池降温 | 高温设备附近的短时飞行 | 增加重量;无法持久 |
| 选择作业时段 | 在凉爽的清晨或傍晚飞行 | 夏季室外检查 | 光伏热成像需要强烈日照,因此窗口很窄 |
| 带自动返航的温度监测 | 监视电池和电机温度,及时返航 | 所有高温现场 | 对突如其来的辐射热可能反应不及 |
热成像相机报告的温度取决于表面发射率、天空和太阳的反射、距离和湿度。光亮的金属管道读数偏低;涂漆表面读数更接近真实。对于光伏板,国际规范(IEC TS 62446-3)对运行中光伏电站户外热成像的设备、环境条件、程序和报告提出了要求。基本思路是判断“与周围相差多少”,而不是“多少度”。
在哪里会遇到
高温在能源和工业领域很常见:夏季的光伏电站、运行中的工艺装置和装置管道、正在排气的烟囱、停机后仍然滚烫的锅炉和炉窑,以及穿越沙漠和夏季平原的管道。资产停机冷却的代价越高,趁热检查的需求就越强。
选择机型与流程
- 确认最高工作温度:确认机体和电池的上限,并假定在阳光下或设备附近机体温度高于气温。
- 把电池放在阴凉处:切勿放在高温车内或阳光直射下。过热的电池在冷却之前不要使用。
- 按温度确定接近距离:对每个高温资产,确定机体能承受辐射热的最近距离,并在这条线以外使用变焦。
- 读懂排气流向:检查烟囱和火炬处的风向,从上风侧接近。切勿规划穿过烟羽的航线。
- 标准化热成像条件:记录时间、辐照度、风、观察角度和发射率设置,以便与上次结果比较。
- 保护人员免受热应激:在飞行计划中为飞手和观察员安排休息、饮水和遮阳。被高温削弱的判断力会导致事故。
安全与规则
航空法并不直接涉及高温,但装置和烟囱往往集中了危险物品、危险区域划分和高压气体设备。高温遇上可燃气体时,过热的电池可能引发火灾或爆炸。在运行中的装置飞行,前提是遵守运营方的安全管理程序和许可。
尚未跨越的壁垒
- 运行中的炉内:在那样的温度下,人和机体都无法进入。无人机检查大多仍在停机冷却后进行。
- 绝对温度:热像仪擅长比较,但要给出准确的温度,需要发射率和反射修正,而这在现场很难标准化。
- 高温与防爆的矛盾:防爆机体是密封的,会积聚热量。能在高温危险区域作业的机体寥寥无几。
- 炎热国家的正午:当气温接近机体上限时,飞行窗口缩小,且很少与光伏热成像所需的强烈日照重合。
2035年:趁热检查
电站和工厂设有机库,耐热机体在固定时间、相同条件下重复热成像巡检,而无需停产。温度变化会与历史记录自动比较,只有“比平时更热”的地方才会交给人处理。为检查而冷却炉窑的天数已大幅缩短。这是编辑部的展望。
会遇到这种环境的资产
查看来源
规则、数字和案例均基于下列来源。未来情景与设计建议是编辑部的观点。
- IEC TS 62446-3:2017 Photovoltaic (PV) systems — Requirements for testing, documentation and maintenance — Part 3: Photovoltaic modules and plants — Outdoor infrared thermographyIEC · 已读摘要
- 国土交通省:无人航空机的禁飞空域与飞行方法国土交通省航空局 · 已读全文
来源已核对: 2026-10-22
在沙地和雪地上,同样需要保护电池和传感器免受高温和地表温度的影响;参见 拍摄雪与沙(航拍指南内)。
基于真实飞行日志测得的能耗数据,见物流指南的论文卡片 Drone flight data reveal energy and greenhouse gas emissions savings for very small package delivery。