本發(fā)明涉及無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于電力巡線的無人機(jī)充電方法。

背景技術(shù)：

無人機(jī)具有經(jīng)濟(jì)性、安全性、易操作性等特點(diǎn)，能夠?yàn)槲覀兊纳顜砗芏啾憷?。小型無人機(jī)的真正發(fā)展時(shí)間不超過十年，從有成熟的產(chǎn)品到現(xiàn)在不到四年，而一年以前的相關(guān)產(chǎn)品還相當(dāng)粗糙、沒有完整的安全保護(hù)和數(shù)據(jù)記錄設(shè)備。然而無人機(jī)的發(fā)展速度大大超出人們的預(yù)期，越來越多之前不曾設(shè)想過的領(lǐng)域已經(jīng)開始出現(xiàn)無人機(jī)的應(yīng)用。

目前，無人機(jī)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在諸多領(lǐng)域，包括航拍攝影、電力巡檢、新聞報(bào)道、野生動(dòng)物保護(hù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、快遞送貨等等。相應(yīng)地，無人機(jī)在電網(wǎng)巡檢中具有較好的應(yīng)用前景。截至2013年底，全國(guó)電網(wǎng)220千伏及以上輸電線路長(zhǎng)度達(dá)53.98萬千米，同比增長(zhǎng)6.4%。隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，巡線的工作量也日益加大，100km的巡線工作需要20個(gè)巡線人員工作1天才能完成。因此傳統(tǒng)的巡線方式已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代電力系統(tǒng)的廣泛需求。無人機(jī)巡檢線路具有不受地形環(huán)境限制、費(fèi)用與效率之比較高等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)無需顧慮其意外墜毀可能導(dǎo)致的機(jī)上人員傷亡等問題，因此備受電力行業(yè)的歡迎。2015年4月9日，濟(jì)南供電公司輸電運(yùn)檢室聯(lián)合山東電科院對(duì)四基跨黃河大跨越高塔開展了無人機(jī)巡視工作。無人機(jī)巡視具有不受高度限制、巡視靈活、拍照方便和角度全面的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于大跨越高塔的巡視，彌補(bǔ)了人工巡視的不足。

然而，續(xù)航時(shí)間短是無人機(jī)的主要缺點(diǎn)之一。大多數(shù)廠商采取的解決方案是依靠大容量電池，在電池上做足了功夫，然而依舊是事倍功半，大容量大體積的電池給無人機(jī)額外增加了負(fù)擔(dān)，變相縮短了續(xù)航能力，而還需考慮電量用盡前返回充電，又將理想的航行距離縮短了一半以上。巡線無人機(jī)能以40km/h左右的速度持續(xù)飛行0.5~1小時(shí)，能夠有效地減少人力消耗。但是飛至10km~15km處則必須返回充電，效率較低，因此解決無人機(jī)續(xù)航能力問題迫在眉睫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種基于電力巡線的無人機(jī)充電方法，可利用戶外輸電線路桿塔并結(jié)合無線充電技術(shù)，有效提高無人機(jī)的續(xù)航能力。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于電力巡線的無人機(jī)充電方法，包括在戶外輸電線路桿塔內(nèi)封裝無線充電發(fā)射器，在無人機(jī)上設(shè)置無線充電接收器，具體地，所述基于電力巡線的無人機(jī)充電方法包括：

所述無線充電接收器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無人機(jī)內(nèi)的實(shí)時(shí)電池電量；

當(dāng)實(shí)時(shí)電池電量到達(dá)警報(bào)電量時(shí)，所述無線充電接收器向無線充電發(fā)射器發(fā)射第一充電請(qǐng)求命令，所述第一充電請(qǐng)求命令包括充電請(qǐng)求信息及身份識(shí)別信息；

所述無線充電發(fā)射器實(shí)時(shí)采集并識(shí)別第一充電請(qǐng)求命令，生成并發(fā)送反饋命令至無線充電接收器，所述反饋命令包括標(biāo)識(shí)信息及無線充電發(fā)射器的位置信息；

所述無線充電接收器根據(jù)反饋命令建立與無線充電發(fā)射器的連接，并生成驅(qū)動(dòng)命令，所述驅(qū)動(dòng)命令包括無線充電發(fā)射器的位置信息；

無人機(jī)根據(jù)驅(qū)動(dòng)命令飛行至與其建立連接的無線充電發(fā)射器所對(duì)應(yīng)的戶外輸電線路桿塔的充電區(qū)域內(nèi)；

所述無線充電接收器向與其建立連接的無線充電發(fā)射器發(fā)射第二充電請(qǐng)求命令，所述第二充電請(qǐng)求命令包括標(biāo)識(shí)信息；

所述無線充電發(fā)射器實(shí)時(shí)采集并識(shí)別第二充電請(qǐng)求命令，生成充電命令并為與其建立連接的無線充電接收器充電。

作為上述方案的改進(jìn)，當(dāng)電池電量到達(dá)警報(bào)電量時(shí)，所述無線充電接收器向無線充電發(fā)射器發(fā)射第一充電請(qǐng)求命令，所述無線充電發(fā)射器為距離無線充電接收器最近的無線充電發(fā)射器。

作為上述方案的改進(jìn)，當(dāng)電池電量到達(dá)警報(bào)電量時(shí)，所述無線充電接收器向無線充電發(fā)射器發(fā)射第一充電請(qǐng)求命令，所述無線充電發(fā)射器為預(yù)設(shè)的無線充電發(fā)射器。

作為上述方案的改進(jìn)，無人機(jī)利用GPS設(shè)定巡線路徑，并在巡線路徑上標(biāo)注所有無線充電發(fā)射器的位置。

作為上述方案的改進(jìn)，無人機(jī)采用紅外空間定位技術(shù)并根據(jù)驅(qū)動(dòng)命令飛行至與其建立連接的無線充電發(fā)射器所對(duì)應(yīng)的戶外輸電線路桿塔的充電區(qū)域內(nèi)。

作為上述方案的改進(jìn)，所述無線充電發(fā)射器采用光伏蓄電池供電。

作為上述方案的改進(jìn)，所述無線充電發(fā)射器采用戶外輸電線路供電。

作為上述方案的改進(jìn)，戶外輸電線路桿塔內(nèi)封裝有充電平臺(tái)，當(dāng)無人機(jī)進(jìn)入戶外輸電線路桿塔的充電區(qū)域內(nèi)時(shí)，充電平臺(tái)伸出戶外輸電線路桿塔外表面，無人機(jī)?？坑诔潆娖脚_(tái)上。

作為上述方案的改進(jìn)，所述基于電力巡線的無人機(jī)充電方法還包括：無線充電發(fā)射器實(shí)時(shí)檢測(cè)距離無線充電接收器最近的無線充電發(fā)射器的距離；計(jì)算由當(dāng)前位置飛行至無線充電發(fā)射器的所需電池電量；將所需電池電量與實(shí)時(shí)電池電量相比對(duì)，當(dāng)所需電池電量與實(shí)時(shí)電池電量之差小于預(yù)設(shè)值時(shí)，無人機(jī)尋找無線充電發(fā)射器進(jìn)行充電。

作為上述方案的改進(jìn)，所述基于電力巡線的無人機(jī)充電方法還包括：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無線充電發(fā)射器的工作狀態(tài)以標(biāo)識(shí)故障的無線充電發(fā)射器。

實(shí)施本發(fā)明，具有如下有益效果：

（1）提高續(xù)航能力?，F(xiàn)有的無人機(jī)續(xù)航時(shí)間一般在半小時(shí)左右，而輸電線路很長(zhǎng)，完成巡線十分困難，本發(fā)明在巡線路徑上合理配置無線充電發(fā)射器進(jìn)行無線充電，無需再依靠大容量電池，將對(duì)巡線大有幫助。

（2）自動(dòng)巡線控制。本發(fā)明利用GPS設(shè)定巡線路徑，標(biāo)注巡線路徑上所有無線充電發(fā)射器（戶外輸電線路桿塔）的位置，并采用紅外空間定位技術(shù)將無人機(jī)精確?？繎敉廨旊娋€路桿塔，極大程度地提高了續(xù)航時(shí)間、巡線效率，節(jié)約了時(shí)間、人力、財(cái)力。。

（3）無線充電?，F(xiàn)有的無人機(jī)充電樁大多是有線充電（存在電極的接觸），有許多缺點(diǎn)，本發(fā)明使用無線充電時(shí)，電力傳送元件無外露，因此不會(huì)被空氣中的水分、氧氣等侵蝕；無接點(diǎn)的存在，也因此不會(huì)有在連接與分離時(shí)的機(jī)械磨損及跳火等做成的損耗；無線充電發(fā)射器被封裝在絕緣的戶外輸電線路桿塔內(nèi)，減少了被雷擊的幾率。

（4）清潔環(huán)保。本發(fā)明的無線充電發(fā)射器采用清潔可再生能源供電，無需另外引線。

（5）節(jié)省空間。本發(fā)明不需搭建支架，可直接固定安裝在現(xiàn)有的戶外輸電線路桿塔上，占地面積很小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于電力巡線的無人機(jī)充電方法的實(shí)施例流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。僅此聲明，本發(fā)明在文中出現(xiàn)或即將出現(xiàn)的上、下、左、右、前、后、內(nèi)、外等方位用詞，僅以本發(fā)明的附圖為基準(zhǔn)，其并不是對(duì)本發(fā)明的具體限定。

參見圖1，圖1顯示了本發(fā)明基于電力巡線的無人機(jī)充電方法的具體實(shí)施例。

需要說明的是，現(xiàn)有的無人機(jī)續(xù)航時(shí)間一般在半小時(shí)左右，而輸電線路很長(zhǎng)，完成巡線十分困難。針對(duì)此情況，本發(fā)明在戶外輸電線路桿塔內(nèi)封裝無線充電發(fā)射器，同時(shí)在無人機(jī)上設(shè)置與無線充電發(fā)射器相適配的無線充電接收器，使得無人機(jī)可通過無線充電接收器及無線充電發(fā)射器實(shí)現(xiàn)無線充電。由于戶外輸電線路桿塔檔距一般為500米左右，通過在戶外輸電線路桿塔內(nèi)封裝無線充電發(fā)射器，使得無人機(jī)可沿戶外輸電線路沿線快速充電，無需再依靠大容量電池低效率地提升續(xù)航，極大程度地提高了續(xù)航時(shí)間、巡線效率，節(jié)約了時(shí)間、人力、財(cái)力。

另外，現(xiàn)有的無人機(jī)充電樁大多是有線充電（存在電極的接觸），有許多缺點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中無線充電發(fā)射器封裝于戶外輸電線路桿塔內(nèi)，無人機(jī)無線充電時(shí)，電力傳送元件無外露，因此不會(huì)被空氣中的水分、氧氣等侵蝕；無接點(diǎn)的存在，也因此不會(huì)有在連接與分離時(shí)的機(jī)械磨損及跳火等做成的損耗。同時(shí)，無線充電發(fā)射器被封裝在絕緣的戶外輸電線路桿塔內(nèi)，可減少被雷擊的幾率，也不需搭建支架， 占地面積小，可有效節(jié)省空間。

進(jìn)一步，所述無線充電發(fā)射器采用光伏蓄電池供電，與戶外輸電線路相獨(dú)立，不影響戶外輸電線路的正常供電，安全性高；同時(shí)，采用清潔可再生能源供電，無需另外引線，清潔環(huán)保。

另外，所述無線充電發(fā)射器也可采用戶外輸電線路供電，避免惡劣環(huán)境下無法實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電，靈活性強(qiáng)。

具體地，所述基于電力巡線的無人機(jī)充電方法包括：

S101，無線充電接收器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無人機(jī)內(nèi)的實(shí)時(shí)電池電量。

S102，當(dāng)實(shí)時(shí)電池電量到達(dá)警報(bào)電量時(shí)，所述無線充電接收器向無線充電發(fā)射器發(fā)射第一充電請(qǐng)求命令。所述第一充電請(qǐng)求命令包括充電請(qǐng)求信息及身份識(shí)別信息。

需要說明的是，當(dāng)電池電量到達(dá)警報(bào)電量時(shí)，所述無線充電接收器向無線充電發(fā)射器發(fā)射第一充電請(qǐng)求命令，所述無線充電發(fā)射器為距離無線充電接收器最近的無線充電發(fā)射器。通過向距離最近的無線充電發(fā)射器發(fā)送第一充電請(qǐng)求命令可保證無人機(jī)能最快速地到達(dá)充電地點(diǎn)，更節(jié)省電力。另外，當(dāng)電池電量到達(dá)警報(bào)電量時(shí)，所述無線充電接收器向無線充電發(fā)射器發(fā)射第一充電請(qǐng)求命令，所述無線充電發(fā)射器還可以為預(yù)設(shè)的無線充電發(fā)射器。通過向預(yù)設(shè)的無線充電發(fā)射器發(fā)送第一充電請(qǐng)求命令可在充電過程中加入人為的干預(yù)，實(shí)現(xiàn)巡航的有效調(diào)整及規(guī)劃，靈活性強(qiáng)。

進(jìn)一步，本發(fā)明基于電力巡線的無人機(jī)充電方法中還需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無線充電發(fā)射器的工作狀態(tài)以標(biāo)識(shí)故障的無線充電發(fā)射器，方便管理人員對(duì)故障的無線充電發(fā)射器進(jìn)行維修。

另外，所述基于電力巡線的無人機(jī)充電方法還包括：

A1，無線充電發(fā)射器實(shí)時(shí)檢測(cè)距離無線充電接收器最近的正常的無線充電發(fā)射器的距離。由于無人機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無線充電發(fā)射器的工作狀態(tài)，因此可快速查找電力巡線中的正常的無線充電發(fā)射器，并提取出距離無線充電接收器最近的正常的無線充電發(fā)射器的距離。

A2，計(jì)算由當(dāng)前位置飛行至無線充電發(fā)射器的所需電池電量。

A3，將所需電池電量與實(shí)時(shí)電池電量相比對(duì)，當(dāng)所需電池電量與實(shí)時(shí)電池電量之差小于預(yù)設(shè)值時(shí)，無人機(jī)尋找無線充電發(fā)射器進(jìn)行充電。

需要說明的是，戶外輸電線路桿塔檔距一般為500米左右，而警報(bào)電量一般可維持無人機(jī)飛行600米左右，當(dāng)實(shí)時(shí)電池電量到達(dá)警報(bào)電量時(shí)，則無人機(jī)可正常飛行至附近的戶外輸電線路桿塔進(jìn)行無線充電。當(dāng)時(shí)當(dāng)附近的戶外輸電線路桿塔出現(xiàn)故障時(shí)，則無人機(jī)無法到達(dá)更遠(yuǎn)距離的戶外輸電線路桿塔進(jìn)行充電。因此，無線充電發(fā)射器需實(shí)時(shí)檢測(cè)距離無線充電接收器最近的正常的無線充電發(fā)射器的距離，當(dāng)所需電池電量與實(shí)時(shí)電池電量之差小于預(yù)設(shè)值時(shí)，無人機(jī)尋找正常的無線充電發(fā)射器進(jìn)行充電。

S103，所述無線充電發(fā)射器實(shí)時(shí)采集并識(shí)別第一充電請(qǐng)求命令，生成并發(fā)送反饋命令至無線充電接收器。所述反饋命令包括標(biāo)識(shí)信息及無線充電發(fā)射器的位置信息。

所述無線充電發(fā)射器采集到第一充電請(qǐng)求命令后，識(shí)別出無線充電接收器的身份，若無線充電接收器為合法用戶則生成并發(fā)送反饋命令至無線充電接收器，以通知無線充電接收器本無線充電發(fā)射器可為其充電。

S104，所述無線充電接收器根據(jù)反饋命令建立與無線充電發(fā)射器的連接，并生成驅(qū)動(dòng)命令。所述驅(qū)動(dòng)命令包括無線充電發(fā)射器的位置信息。

無線充電接收器接收到反饋命令后，根據(jù)反饋命令中無線充電發(fā)射器的位置信息生成驅(qū)動(dòng)命令，實(shí)現(xiàn)無線充電接收器與無線充電發(fā)射器之間的定位，方便無線充電接收器飛行至無線充電發(fā)射器附近。

S105，無人機(jī)根據(jù)驅(qū)動(dòng)命令飛行至與其建立連接的無線充電發(fā)射器所對(duì)應(yīng)的戶外輸電線路桿塔的充電區(qū)域內(nèi)。

無人機(jī)采用紅外空間定位技術(shù)并根據(jù)驅(qū)動(dòng)命令飛行至與其建立連接的無線充電發(fā)射器所對(duì)應(yīng)的戶外輸電線路桿塔的充電區(qū)域內(nèi)。

S106，所述無線充電接收器向與其建立連接的無線充電發(fā)射器發(fā)射第二充電請(qǐng)求命令。所述第二充電請(qǐng)求命令包括標(biāo)識(shí)信息。

S107，所述無線充電發(fā)射器實(shí)時(shí)采集并識(shí)別第二充電請(qǐng)求命令，生成充電命令并為與其建立連接的無線充電接收器充電。

無線充電發(fā)射器識(shí)別出第二充電請(qǐng)求命令中的標(biāo)識(shí)信息，并根據(jù)標(biāo)識(shí)信息判斷該無線充電接收器已與其建立連接，可進(jìn)行充電操作，隨即生成充電命令。

進(jìn)一步，戶外輸電線路桿塔內(nèi)封裝有充電平臺(tái)，當(dāng)無人機(jī)進(jìn)入戶外輸電線路桿塔的充電區(qū)域內(nèi)時(shí)，充電平臺(tái)伸出戶外輸電線路桿塔外表面，無人機(jī)可?？坑诔潆娖脚_(tái)上，不需要懸浮與空中，大大地節(jié)省了電量，提高了充電的穩(wěn)定性。

另外，無人機(jī)利用GPS設(shè)定巡線路徑，并在巡線路徑上標(biāo)注所有無線充電發(fā)射器的位置。并采用紅外空間定位技術(shù)精確地?？坑趹敉廨旊娋€路桿塔的充電平臺(tái)上。

由上可知，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）提高續(xù)航能力?，F(xiàn)有的無人機(jī)續(xù)航時(shí)間一般在半小時(shí)左右，而輸電線路很長(zhǎng)，完成巡線十分困難，本發(fā)明在巡線路徑上合理配置無線充電發(fā)射器將對(duì)巡線大有幫助。

（2）自動(dòng)巡線控制。本發(fā)明利用GPS設(shè)定巡線路徑，標(biāo)注巡線路徑上所有無線充電發(fā)射器（戶外輸電線路桿塔）的位置，并采用紅外空間定位技術(shù)將無人機(jī)精確停靠戶外輸電線路桿塔。

（3）無線充電。現(xiàn)有的無人機(jī)充電樁大多是有線充電（存在電極的接觸），有許多缺點(diǎn)，本發(fā)明使用無線充電時(shí)，電力傳送元件無外露，因此不會(huì)被空氣中的水分、氧氣等侵蝕；無接點(diǎn)的存在，也因此不會(huì)有在連接與分離時(shí)的機(jī)械磨損及跳火等做成的損耗；無線充電發(fā)射器被封裝在絕緣的戶外輸電線路桿塔內(nèi)，減少了被雷擊的幾率。

（4）清潔環(huán)保。本發(fā)明的無線充電發(fā)射器采用清潔可再生能源供電，無需另外引線。

（5）節(jié)省空間。本發(fā)明不需搭建支架，可直接固定安裝在現(xiàn)有的戶外輸電線路桿塔上，占地面積很小。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。