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续航超过3小时,找到杭州金钱豹,大疆在这排不上号

黄山明 电子发烧友网 2022-03-22
电子发烧友网报道(文/黄山明)说起无人机,大多数人脑海中最先浮现的可能小型的消费级航拍无人机,如大疆的产品,一些军事爱好者可能会想到一些军用级的无人机,如国产的彩虹、翼龙、翔龙等,不过这次要聊的是许多人知之甚少的工业级无人机。

如果说消费级无人机是大疆一家独大,那么在工业领域中,则是群雄争霸,同时近几年来, 工业无人机市场规模不断扩大,据FrostSullivan数据显示,2015年工业级无人机在中国无人机市场份额仅为19.31%,到了2020年预计已经达到了45.61%,同时,预测在2025年,中国工业无人机市场规模将达到450亿元。

数据来源:FrostSullivan|电子发烧友整理

工业级无人机是生产力工具


通常而言,一个行业的发展,大多是由军事转为工业级,再转为消费级,如电话、电视等,但无人机市场很不相同,消费级市场反而率先崛起,然后再传导至工业级市场。

消费级无人机,如大疆精灵、零度逗比、昊翔台风等,不过这些产品集中在航拍领域,而其他产品的无人机则更多类似于玩具。但随着国内监管趋严,同时行业中的产品也暴露出安全性不足、稳定性较差、同质化严重的问题,短时间内就让消费级无人机市场似乎陷入了困境,前几年行业翘楚零度智控的大裁员,将这个行业面临的窘境暴露无遗。

消费级无人机所面临的问题在于,许多消费者是以玩具心态来购买产品的,新鲜感过后大多都是放在家中吃灰,只有专业的航拍公司或者需要使用到无人机的婚庆公司,可以依靠无人机进行获益,显然最大的问题在于,消费级无人机对于普通人而言并非是刚需。

而工业级无人机则是切实的为行业赋能更大的价值,提升生产效率,在小编参加完2021深圳国际无人机展览会暨深圳国际无人系统展览会后,这一体验更加深刻。

目前的工业级无人机可以代替人工进行进行许多难度大、高风险以及繁琐的作业,如高空巡检、精准测绘、农业植保、消防、建筑等。

垂直起降固定翼无人机|电子发烧友拍摄

举几个具体例子,如电力巡检。当遇到电力传输发生故障时,断定是电线受损,但不知道具体位置,在过去是需要电力工程师对整个电力传输线路进行检测,确定受损位置,然后进行更换。当然为了提升效率,通常会采用二分法来尽快缩短检测时间,如直接在中间线段进行检测那边有损,缩小检测范围,尽快进行维修。但即便如此,也需要不断的时间,尤其是重要区域的断电,如果能够更短时间进行修复,就能挽回更多的经济损失。

采用无人机巡检,能够让无人机快速对整条线路进行巡航,极大缩短检测所需要的时间。切实解决了人力巡检造成的工作效率低、经济成本低、不能对故障精准定位、安全隐患较大等缺点。

还有如风电设备的智能巡检,目前全国有50000台以上的风电机组,风力发电机组及叶片需要定期巡检,风机叶片的气动效率决定了风力发电机组利用风能的能力。但问题在于,风力发电机通常在偏远地区,风机也比较分散,人工巡检时将会遇到安全性差、工作量大、效率低等问题。同时由于受到观测角度影响,工程师通常很难全面及时的发现问题。

而使用工业无人机,就能够很好的完成这些工作。无人机可以不受地貌限制,进行快速无障碍的巡检,搭配的高清摄像设备,能够对故障进行细节拍摄,工程师根据回传图像快速排出安全故障,让检测效率得到极大的提升,同时节省大量人力、物力,提升检测人员的安全系数。

除了这些明面上的受益以外,加入了无人机检测系统,能够极大提升风电场自动化管理系统的集成度,同时有效促进作业效率的提升。

此外还有无人机测绘,相比过去人工实地测绘,无人机高空测绘搭载高清摄像头,同时长时间在空中悬停,可以更加精准的对地图进行测绘,让效率大大提升。还有环境保护监测、石油天然气管道监测、动植物保护等等。就比如前段时间杭州野生动物园金钱豹走失,便是通过工业无人机帮助相关人员对豹子进行搜索及监测。

过去,无人机在消费领域中仅能作为航拍或者玩具来使用,但玩具很难产生大的价值。如今,许多企业已经明白,人们需要的是一个生产力工具,而不仅仅是个玩具。许多企业开始转型工业级领域,如极飞、大疆、成都纵横、成都飞马、中科灵动甚至海康威视、大华、中海达、顺丰、京东等非无人机企业都开始涉足这一领域,工业无人机市场正在迎来爆发。

续航7小时,旋翼时代到来 ,无人机正在走向辉煌


固然无人机如今能够帮助相关行业提升作业效率,并且极大的降低人力、物力成本以及减少作业人员的安全风险。可以认为这就是一种完美的替代人力解决方案,除了续航。

就像无人机市场是先消费级后工业级一样,在续航上,无人机最先采用的是纯电动方案,但问题在于使用电池进行续航,通常时间仅在数十分钟而已,对于消费级无人机是够了,但工业级无人机而言,显然时间过短。

因此为了无人机更长的续航,许多企业开始八仙过海各显神通。一个是从形态上进行改变,如使用固定翼无人机,相比多旋翼无人机而言,固定翼无人机载重更大、航速更快、拥有更长的续航时间。

但固定翼无人机有一个缺点,对于场地要求较严,如同普通飞机一样,固定翼无人机需要通过长跑道进行滑行才能够起飞,许多场景下并没有这种条件。

因此可以发现,近些年,垂直起降的固定翼无人机正在取代过去的传统固定翼无人机,垂直起降固定翼无人机便是在过去固定翼的基础上添加了几个旋翼,能够让无人机先垂直起降,再转换成固定翼飞行的模式。

据深圳明德新材的相关人士介绍,目前垂直起降固定翼无人机订单火热,即便是现场展示的无人机机架也已经被客户预定,市场行情一片大好。

除了采用固定翼以外,想要更长的续航主要从能源方面着手,一个是改善当前的锂电池性能,但改进的空间有限,另一个则是使用油电混合的方式增加续航时间。

相比电动方式,汽油带来的能源更加高效。如中科灵动的多旋翼无人机在采用油电混合动力,创下了7小时38分钟的航时纪录。其灵动鹰-15能够在加满3L油时,载重3KG续航时间达到2小时,同时还能够抵抗7级大风。

而采用固定翼油电混合无人机,续航时间更长,如厦门汉飞鹰的SD-60B,最大起飞重量可以达到55KG,最大任务载荷(燃油+载荷)达到15KG,在载荷为6KG时,续航时间可达6小时。

各动力对比|氢航科技

除了油电混合动力以外,另一个值得注意的是氢燃料电池,相比锂电池及燃油发电机而言,氢燃料电池在能量密度、使用寿命、使用成本上都具有极高的优势。

在上文提到的杭州金钱豹走失一事,有多家无人机厂商都派出了自己的无人机进行搜寻,但由于续航问题,只能在较短的时间内进行侦测,而氢航科技的无人机使用氢燃料电池能够支持3.5小时的续航,为金钱豹的找回提供了有效的帮助。

采用氢燃料电池的无人机|电子发烧友拍摄

针对氢燃料电池的安全性问题,氢航科技的工作人员对小编介绍到,目前氢燃料电池已经相对较为安全,也做过一些安全性试验。如丰田汽车曾经将两辆装载氢燃料电池的汽车进行对撞,也并没有发生氢燃料电池泄露或者有其他安全问题的情况。

氢航科技也对氢燃料电池进行过安全测试,在空旷场景中,将电池进行穿刺,让氢气泄露,再用明火靠近,也并未发生爆炸等危险情况。据氢航科技人员解释,这是由于氢气一旦泄露在空气中,会迅速扩散上升,氢燃料电池并没有人们想象中的那么危险。

真正困扰氢燃料电池普及的地方在于成本,一个是氢气的运输成本,由于氢分子是最小的分子,再密闭的容器也很难保证不会轻微泄露,只能尽量控制,比如丰田采用的便是70MPa三层结构的高压容器,此外在于氢罐连接的阀门、管路等相比其他燃料要求更高,维护保养成本高昂。

另一个是催化剂,锂电池主要用的是镍钴锰或镍钴铝,而氢燃料电池催化剂则是铂,价格昂贵。同时能源本身也比较贵,能源利用率也仅在50-60%左右。这些问题都在阻碍氢燃料电池的推广。

目前氢航科技正在着手解决氢燃料成本问题,一旦解决,不仅是无人机,汽车、手机、智能家居等用电产品都将迎来新的革命。

小结


随着人们开始意识到无人机并非是一个玩具,而是可以当做生产力工具来使用后,工业级无人机市场开始快速的发展。农林植保、安防巡检等需求也在带动雷达、传感器等市场的发展。同时,由于是无人机,因此可以在其上用更为激进的技术,如氢燃料电池,可以不断进行开发迭代。工业无人机市场,正在迎来黄金时代。


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