寒冷地でのドローンの安全な運用・保守ガイドライン

北村

CATEGORY : 産業用ドローン

UPDATE : 2020/12/25（金）

TAG : Agras T20 Matrice 200/210 Matrice 200/210 V2 Matrice 300 RTK

こんにちは、セキドの北村です。

近年、ドローンは、雪災害救助、雪山捜索救助、高地での調査・マッピングなどのシーンで広く利用されています。これらのシーンでは低温での環境となり、パイロットはもちろんドローンにもさまざまな程度の影響を及ぼします。
そこで今回は、冬のドローンの安全な運用・保守ガイドラインについてお話をさせて頂きます。

※ この記事はDJI社の事例を翻訳再構成しております。

寒冷地でのドローン操作リスク

1. 低温環境は電力システムの出力に影響を与える

ドローンのバッテリーはリチウム電池を使用してます。15°C未満の環境では、バッテリーの化学的活性が大幅に低下し、内部抵抗が増加により放電容量が減少、放電中の電圧降下が大きくなります。バッテリー電圧が大幅に低下（1つのバッテリーセルが3V未満）すると、ドローンは最大推力で高い操縦姿勢を維持できなくなり、低電力飛行を継続すると偶発的な電源障害のリスクが高まります。

図に示すように、バッテリー温度が低いほど、バッテリー電圧が低くなり、飛行時間が短くなります。

また、極端に寒くて湿気の多い場所を飛行すると、モーターまたはプロペラが凍結し、電源システムの操作負荷が増大する可能性があります。

2. 雪と寒さは飛行制御システムに異常を引き起こす可能性がある

飛行制御システムには、ビジョンセンサー、超音波センサー、IMU（ジャイロスコープ、温度計、加速度計、気圧計を含む）などのさまざまなセンサーが含まれています。氷や雪がセンサーを覆ったり塞いだりする可能性があり、さらに雪や大きな温度差がセンサーによって収集される周囲の環境データに影響を及ぼし、それが飛行制御システムの通常の動作に影響を与える可能性があります。

3. 温度変化はジンバルに負荷を与える

動作環境の温度や湿度が変化すると、装着したレンズが曇って撮影効果に影響を与える場合があります。

また、寒い屋外から暖かい部屋に入ると、ジンバルの表面にある水滴が凝縮し、水分が浸透して電子部品に損傷を与える可能性があります。

さらに寒冷環境では、ジンバルダンピングボールのゴムの経年劣化とダンピンググリースの硬化が加速し、ジンバルのダンピング効果に影響を与え、画像が揺れる原因となります。

寒冷地でのドローンの操作と
メンテナンスのガイドライン

1. 離陸前の準備

1. バッテリーをフル充電する

バッテリーが正常な電圧状態にあることを確認するために、離陸する前に必ずバッテリーをフル充電してください。

2. バッテリーをウォームアップする

バッテリーを15°C以上に温め、バッテリーの内部抵抗を減らします。フライトの直前まで車内で保管したり、バッテリー自己発熱機能を使用して予熱することができます。

3. 機体の氷と雪を落とします

機体の表面の雪と氷をきれいに取り除きます。センサー表面に水滴などがある場合は、飛行中の低温による凍結を防ぐためにきれいに拭いてください。

4. 機体を予熱する

ドローンを起動した後、さまざまなセンサーが正常に動作するように、飛行操作を実行する前に約1分間ウォームアップします。装着したレンズ内部が曇っている場合は、予熱によりレンズの水蒸気を放散させることもできます。

■スタッフの準備■

オペレーターは、寒いシーンで作業する場合、柔軟な操作を保つために防寒性の高い衣類など着用してください。また、氷や雪に覆われた環境で作業するときは、太陽光の反射による目の損傷を減らすためにサングラスやゴーグルを装備することをお勧めします。

2. 飛行中に注意が必要な事項

1. ホバリングによるウォームアップ

バッテリーを完全に温めるために、離陸後約1分間ドローンをホバリングさせます。

2. 電力変化に常に注意を払う

寒い環境ではバッテリー電力が急激に低下することがあります。そのため低バッテリー状態での継続的な飛行を避け、通常よりもバッテリー残量に余裕を持ち、作業間でのこまめなバッテリー交換を実施してください。

3. 安定した飛行姿勢を維持する

バッテリー電圧の急激な低下を防ぎ、低温環境で壊れやすいプラスチック部品の損傷を防ぐために、長時間のフライトでは高い高度での使用は控えてください。

4. 飛行環境の変化に注意します

温度が急激に変化する環境での飛行を避けることで、センサーの異常やコンポーネントの氷結、その他の安全上の問題を防ぎます。ビジョンセンサーが異常を防ぐために、深い雪や雪の反射が強い場所からの低高度（5m以内）での飛行は避けてください。

5. 慎重に操作してください

吹雪などの極端な気象情報に注意してください。飛行中にアプリが異常な飛行安全警告を表示する場合は、時間内に着陸してください。深刻な低電圧と低バッテリー状態に陥った際、ドローンは自動帰還/着陸しますので、落ち着いて、パニック状態で操作しないようご注意ください。

■機体の選択■

厳しい寒冷環境では、ドローンのパフォーマンスに対する要件が高くなります。動作の安全性を確保するために、動作環境に応じて適応性と性能の高い機体を選択することをお勧めします。例えば Matrice 300 RTK では、より厳しい低温環境の信頼性テストに合格することが多く、低温環境でのバッテリー寿命が長くなります。

M300RTK低温環境信頼性テスト
※ 試験環境は実験室試験環境です

3. 飛行操作完了後の保管とメンテナンス

1. 乾いた状態に保つために機体を拭く

寒い外から暖かい部屋に入ると、温度差により機体表面、バッテリー、ジンバルなどに水滴が凝縮する場合がありますので、液浸や電子部品の破損を防ぐため、適時に拭いて乾かしてください。

2. 安全な保管

作業終了後は、保護ボックスに保管し、5～20℃の室内環境で保管してください。乾燥した状態を保ち、直射日光を避けてください。

3. 定期的なメンテナンス

低温の氷と雪のフライト環境は、特定のパーツ・部品の経年劣化と損傷を招きます。定期的なプロのメンテナンスにより、普段は気が付かない危険を事前に発見して対処することで、安全なフライトを確保し、冬のドローン操作のリスクを軽減できます。

■DJIのドローンメンテナンスサービス■

DJIはメーカー独自のメンテナンスサービスを提供しています。内容はコンポーネントの検査、アップグレード、キャリブレーション、ディープクリーニング、コンポーネントの交換などの専門的なメンテナンスサービスとなります。産業用ドローン専用に設定された定期的なメンテナンスソリューションで、これによりドローンのフライトが常に効率的で安定したものになります。

出典：https://mp.weixin.qq.com/s/JNJSo0XWmXB32XEvhsAqWw

本記事はDJI社による国外事例をセキドにより翻訳再構成し掲載しています。
機体・ソフトウェア仕様や法令などは海外（中国）のものとなり、日本国内適用についてはセキドまでお問い合わせください。