ENVIRONMENT / WATER
水、水雾与湿度:无人机在水面上、水雾中和雾中会遇到什么麻烦
跨河桥梁、大坝坝面、码头、海上风机:如此多的资产紧邻水边,而水会浸泡电子设备、欺骗传感器,并吞没一切落入其中的东西。本文介绍如何在水边飞行。
本页内容
实际发生了什么
水会带来三类麻烦:被淋湿(雨水、水雾和冷凝水侵入电子设备和电机)、被欺骗(水面的反射和透射让相机和测距仪误判高度和速度)、被吞没(落入水中的东西很难打捞或调查)。在海边,盐分还会使金属部件和触点缓慢腐蚀。
| 情形 | 会发生什么 | 典型结果 |
|---|---|---|
| 水面低空飞行 | 下视相机找不到纹理;超声波/ToF 受波浪干扰 | 位置保持漂移;高度判断错误 |
| 平静如镜的水面 | 倒映出天空和结构物 | 相机“看到”水下有物体;落水 |
| 溢洪道泄流、水雾、降雨 | 机身沾水 | 电机或电路板故障;镜头上的水滴毁掉图像 |
| 雾和高湿度 | 能见度下降、结露 | 视频朦胧;从冷处移到暖处时镜头起雾 |
| 靠近海边 | 盐分沉积 | 接插件和轴承腐蚀,寿命缩短 |
应对水的技术
答案分为三部分:保护机体不受水侵、使用不会被水面欺骗的定位方式、把水下工作交给另一种机器。防水性能以 IP 等级(IEC 60529)表示,有些机体具备雨中飞行的等级。但等级是有条件的,它并不保证机体能在持续的水雾或浸没中幸存。
| 技术 | 工作原理 | 适用场合 | 局限 |
|---|---|---|---|
| 密封设计(IP 防护等级) | 密封外壳、受保护的接插件 | 小雨中的检查 | 超出防护等级条件的进水;密封件随维护而老化 |
| RTK-GNSS + 气压高度 | 不依赖观察水面即可获得位置和高度 | 开阔的河流和海面 | 卫星被遮挡的桥下 |
| 雷达高度计 | 用无线电测量到水面的距离 | 波浪上方的低空飞行 | 增加重量;难以安装到小型机体 |
| 浮筒/可水上降落的机体 | 等待回收期间漂浮在水面 | 海上或湖泊上空的长时间飞行 | 在波浪中翻覆;电子设备仍会进水 |
| 水下无人机(ROV) | 系留式水下机器人 | 大坝进水口、水下码头岸壁、船体 | 浑浊、水流、系留缆绳的处理 |
| 疏水涂层、镜头加热器 | 防止水滴和起雾 | 雾或水雾中的拍摄 | 应付不了大雨 |
水面之上用空中无人机,水面之下用水下无人机(ROV)。无线电几乎无法穿透水,所以 ROV 通常带缆作业。在大坝和码头,请计划同一天两者并用,并在水线处把记录拼接起来。
在哪里会遇到
检查工作中处处有水:河上桥梁的下方和周围、边坡、堤防和河流、大坝坝面和泄水设施、潮湿的下水道、海上风力发电机、港口和码头沿线,以及船舶和海上构筑物。离水越近,劣化越快,也越难到达。
选择机型与流程
- 确定水面飞行方式:贴近水面低空掠过时,选择不依赖下视传感器的设置(GNSS 和气压保持),或手动保持充足的高度。
- 读懂 IP 防护等级背后的条件:查看厂商关于雨中作业的规定,而不只是数字。飞进正在泄流的大坝水雾中完全是另一回事。
- 为落水做好准备:在水面作业时准备好船只或浮具用于回收,并决定在什么情况下放弃机体。落水的电池本身也可能构成危险。
- 冲洗盐分和水:在海边飞行后,擦拭机体并检查接插件和活动部件。切勿在潮湿状态下存放。
- 防止温差结露:从低温车厢进入潮湿空气,或从寒冷的水边进入温暖的建筑物,先让机体在箱内适应温度再开箱。
- 水下部分交给 ROV 或潜水员:对于跨越水线的构件,在记录中将空中和水下的视角对应起来。
安全与规则
在日本,航空法并不一律禁止在河流或海面上空飞行。但水域有各自的管理者——河川管理者、港口管理机构、海上保安厅——根据地点和时间,可能需要许可或备案。航道、渔业区域和已公告的大坝泄洪尤其需要注意。
水下无人机不在航空法范围内,但在港口和航道中适用船舶安全规则。相关:风与紊流、GNSS 拒止、低温与结冰、世界各国法规。
尚未跨越的壁垒
- 持续降雨或大量水雾中的检查:即使机体能飞,镜头上的水滴也常常毁掉图像。归根结底仍要等待干燥天气。
- 浑浊的水:河流和水库往往浑浊,水下相机必须非常靠近。声呐能显示形状,但难以测量裂缝宽度。
- 水线处的构件:飞溅区被波浪反复浸湿和晾干,腐蚀最快,却无论从空中还是水下都难以成像。
- 海上作业:从船上起降、涌浪和盐分。海上检查的天气窗口狭窄,仍然高度依赖人员后勤。
2035年:水边的检查
空中无人机和水下无人机一同出动,把水面上下记录为一个连续的三维模型。耐雨机体和疏水镜头缩短了等待晴天的时间,港口和海上场站设有机库,机体返回后在那里晾干、充电。无需任何人出船,水边资产也能得到定期监测。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 60529:1989+AMD1:1999+AMD2:2013 CSV — Degrees of protection provided by enclosures (IP Code)国际电工委员会 · 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
反光、水雾和返程规划对拍摄同样重要;相关内容请见航拍指南的 顺着水的节奏拍摄海岸。