一種無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)，包括一個以上用于巡線的無人機、一個以上分別設(shè)置于電網(wǎng)桿塔上的停機坪以及用于控制分析的地面控制中心，所述停機坪包括一用于承載無人機的支撐面板、罩設(shè)于支撐面板上的防雨罩以及設(shè)置于支撐面板上的充電模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊和無線通信模塊，所述充電模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊和無線通信模塊與一設(shè)置于支撐面板上的控制單元電連；所述控制單元經(jīng)無線通信模塊與無人機和地面控制中心相互通信。本發(fā)明的有益效果在于：通過設(shè)置于電網(wǎng)桿塔上的停機坪為無人機巡線的續(xù)航提供了保障，節(jié)省無人機返航與停駐的成本。
【專利說明】
一種無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無人機技術(shù)與電網(wǎng)巡線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)中，架空輸電線路的覆蓋區(qū)域廣且穿越區(qū)域地形復(fù)雜，電力線和桿塔長期暴露在惡劣的自然環(huán)境下。為了電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，掌握輸電線路的運行狀況以及及時排除線路中的安全隱患，電力部門每年都要花費巨大的人力和物力資源進行巡線工作。目前輸電線路的巡檢應(yīng)用最為廣泛的是人工巡視，部分地形區(qū)域需要出動載人直升機進行巡檢。人工定期巡檢這種方式不僅工作強度大、工作環(huán)境條件差、工作效率低下，同時存在人身安全的風(fēng)險，而且某些線路因為地形因素造成巡線困難甚至無法巡檢。而載人直升機受航空管制、天氣、使用成本等因素的制約，不能及時的對事故、異常進行查找，也難以滿足運行規(guī)程規(guī)定的巡檢周期。
[0003]近年來，無人機技術(shù)的發(fā)展給輸電線路巡檢帶來了新的視角和平臺，它擁有機動靈活、懸停穩(wěn)定、操控方便等特點，在巡線工作中漸漸得到推廣應(yīng)用。與人工巡線相比，無人機不受地形限制，可以多角度、近距離的觀察導(dǎo)地線、金具、絕緣子等設(shè)備，提高了巡線效率、降低人工勞動強度、減少作業(yè)風(fēng)險;不受地理環(huán)境、氣候條件限制，在巡檢人員難以到達的區(qū)域，及部分時段由于自然災(zāi)害或惡劣氣候?qū)е氯斯ぱ矙z工作無法正常進行的區(qū)域，利用無人機可以進行日常的巡線工作，安全性及機動性能高;可實現(xiàn)快速巡線，通過無人機的懸停技術(shù)，操作巡檢儀器對輸電線路、桿塔、導(dǎo)地線、金具等元器件存在的缺陷進行監(jiān)測、攝像、拍照，并回傳至地面測控站進行決策分析，為后續(xù)缺陷處理工作提供技術(shù)支持;攜帶、運輸方便、靈活，作業(yè)效率高。多旋翼小型機可以隨身攜帶，其他多旋翼無人機可隨巡線車、巡線人員一起到達現(xiàn)場。作業(yè)準(zhǔn)備時間短，現(xiàn)在80%以上無人機都可實現(xiàn)90秒起飛作業(yè)，作業(yè)完畢后，可快速轉(zhuǎn)移到下一個作業(yè)點；功能擴展豐富。無人機作為一個搭載平臺，通過配備不同的監(jiān)測設(shè)備可使無人機具有豐富的擴展功能，如查找輸電線路基礎(chǔ)、塔身、橫擔(dān)、導(dǎo)地線、絕緣子、金具中存在的缺陷，檢測輸電線路走廊超高樹木、建筑等。
[0004]經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利授權(quán)公告號CN204068025U“無人機平臺電力巡線系統(tǒng)”以及CN202423959U“四旋翼無人機輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)”中都對無人機用于輸電線路巡檢進行了相關(guān)描述。上述研究都取得了一定程度上的有益效果，但仍存在如下不足之處:無人機的續(xù)航能力差，無法巡完一整條輸電線路，導(dǎo)致設(shè)定的巡線范圍有限，每次巡線任務(wù)結(jié)束后都得返回基站充電，限制了無人機的巡線效率;無法對桿塔周圍環(huán)境做到實時的監(jiān)測，不能夠及時掌握桿塔的狀態(tài);現(xiàn)有技術(shù)下，無人機的通信范圍有限，需要地面移動站跟隨無人機進行巡線工作，在大范圍的巡線任務(wù)中還需要添加移動的通信中繼站點，增加了人力以及物力成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對以上不足之處，提供了一種無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)，以實現(xiàn)高效率、精細化、自主的無人機輸電線路巡檢。
[0006]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的方案是:一種無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)，包括一個以上用于巡線的無人機、一個以上分別設(shè)置于電網(wǎng)桿塔上的停機坪以及用于控制分析的地面控制中心，所述停機坪包括一用于承載無人機的支撐面板、罩設(shè)于支撐面板上的防雨罩以及設(shè)置于支撐面板上的充電模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊和無線通信模塊，所述充電模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊和無線通信模塊與一設(shè)置于支撐面板上的控制單元電連;所述控制單元經(jīng)無線通信模塊與無人機和地面控制中心相互通信，所述無人機與地面控制中心相互通信。
[0007]進一步的，電網(wǎng)桿塔上的電壓互感器二次側(cè)部分依次經(jīng)一整流模塊、斬波電路與所述充電模塊相連。
[0008]進一步的，所述無人機包括無人機本體以及設(shè)置于無人機本體上的用于采集電網(wǎng)桿塔周側(cè)狀況的圖像采集模塊、用于檢測無人機內(nèi)電源電量的電量監(jiān)測模塊、電源模塊和無線接收模塊;所述圖像采集模塊、電量監(jiān)測模塊、電源模塊和無線接收模塊與一設(shè)置于無人機本體內(nèi)的無人機控制模塊電連。
[0009]進一步的，所述支撐面板中部設(shè)置有一楔形凹槽，所述充電模塊內(nèi)置于楔形凹槽內(nèi)。
[0010]進一步的，所述電源模塊容置于一與所述楔形凹槽配合的楔形外殼中，并且所述電源模塊外置于所述無人機本體底部。
[0011 ]進一步的，所述圖像采集模塊包括若干個均勻布設(shè)于無人機本體上的攝像頭和紅外傳感器。
[0012]進一步的，所述環(huán)境監(jiān)測模塊包括一溫度傳感器、濕度傳感器、水位傳感器和風(fēng)速傳感器，所述溫度傳感器、濕度傳感器、水位傳感器和風(fēng)速傳感器經(jīng)一 AD轉(zhuǎn)換模塊與所述控制單元電連，所述水位傳感器設(shè)置于集水容器內(nèi)，所述集水容器的下端設(shè)有一排水口，所述排水口上連通設(shè)有一電磁閥，所述電磁閥與所述控制單元電連。
[0013]進一步的，所述地面控制中心包括一PC機以及與PC機相互通信的服務(wù)器。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果:通過設(shè)置于電網(wǎng)桿塔上的停機坪為無人機巡線的續(xù)航提供了保障，無人機在巡線工作中當(dāng)電源模塊中的電量低于預(yù)設(shè)值時即可就近停駐在停機坪上進行充電，通過電網(wǎng)桿塔接力的方式完成整個電力巡線任務(wù)，延長單次巡線距離，提高無人機巡線的安全性和可靠性。通過停機坪上的環(huán)境監(jiān)測模塊實時監(jiān)測桿塔周圍環(huán)境信息，加大電力部門對輸電線路運行狀態(tài)的掌控，預(yù)防桿塔故障點的出現(xiàn)，提高輸電線路的安全穩(wěn)定性。地面控制中心對無人機以及停機坪傳回的數(shù)據(jù)進行分析儲存，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況對無人機的巡線任務(wù)進行規(guī)劃，既可以指派無人機進行日常巡線任務(wù)，也可以指派無人機進行特殊的飛行任務(wù)，提高無人機巡線的靈活性與適應(yīng)性。無人機在巡線任務(wù)完成后駐扎在可防雨的停機坪上，節(jié)省無人機返航與停駐的成本。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利進一步說明。
[0016]圖1為本發(fā)明實施例的無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明實施例的無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖中:1-無人機;2-停機坪;3-電網(wǎng)桿塔。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進一步說明。
[0020]如圖1?2所示，本實施例的一種無人機I自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)，包括一個以上用于巡線的無人機1、一個以上分別設(shè)置于電網(wǎng)桿塔3上的停機坪2以及用于控制分析的地面控制中心，所述停機坪2包括一用于承載無人機I的支撐面板、罩設(shè)于支撐面板上的防雨罩以及設(shè)置于支撐面板上的充電模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊和無線通信模塊，所述充電模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊和無線通信模塊與一設(shè)置于支撐面板上的控制單元電連;所述控制單元經(jīng)無線通信模塊與無人機I和地面控制中心相互通信，所述無人機I與地面控制中心相互通信。
[0021 ]從上述可知，本發(fā)明的有益效果在于:通過無人機1、停車坪和地面控制中心相互通信，實現(xiàn)無人機I自主電網(wǎng)巡線，而且將停車坪設(shè)置于電網(wǎng)桿塔3上用于無人機I充電，提高無人機I巡線的安全性和可靠性。
[0022]在本實施例中，所述充電模塊由其對應(yīng)電網(wǎng)桿塔3的電壓互感器二次側(cè)供電，依次經(jīng)由整流模塊、斬波電路向外部輸送電能。電網(wǎng)桿塔3的高壓電經(jīng)整流模塊、斬波模塊后與充電模塊電連，用于對無人機I進行充電，充電模塊包括設(shè)置于容置槽內(nèi)的兩個充電電極，當(dāng)無人機I?？恐镣C坪2上時，通過充電電極與無人機I電源模塊的電池接觸進行充電，簡單方便，為電網(wǎng)巡檢無人機I可靠持續(xù)工作提供保障。
[0023]
在本實施例中，所述無人機I包括無人機I本體以及設(shè)置于無人機I本體上的用于采集電網(wǎng)桿塔3周側(cè)狀況的圖像采集模塊、用于檢測無人機I內(nèi)電源電量的電量監(jiān)測模塊、電源模塊和無線接收模塊;所述圖像采集模塊、電量監(jiān)測模塊、電源模塊和無線接收模塊與一設(shè)置于無人機I本體內(nèi)的無人機控制模塊電連。
[0024]在本實施例中，所述支撐面板中部設(shè)置有一楔形凹槽，所述充電模塊內(nèi)置于楔形凹槽內(nèi)。
[0025]在本實施例中，所述電源模塊容置于一與所述楔形凹槽配合的楔形外殼中，并且所述電源模塊外置與所述無人機I本體底部。通過楔形凹槽與楔形的電源模塊配合，保證無人機I更好的定點?？?。
[0026]在本實施例中，所述圖像采集模塊包括若干個均勻布設(shè)于無人機I本體上的攝像頭和紅外傳感器?？梢酝ㄟ^圖像采集模塊配合進行定點?？恐列ㄐ伟疾蹆?nèi)。
[0027]在本實施例中，所述環(huán)境監(jiān)測模塊包括一溫度傳感器、濕度傳感器、水位傳感器和風(fēng)速傳感器，所述溫度傳感器、濕度傳感器、水位傳感器和風(fēng)速傳感器經(jīng)一 AD轉(zhuǎn)換模塊與所述控制單元電連，所述水位傳感器設(shè)置于集水容器內(nèi)，所述集水容器的下端設(shè)有一排水口，所述排水口上連通設(shè)有一電磁閥，所述電磁閥與所述控制單元電連。
[0028]在本實施例中，所述地面控制中心包括一PC機以及與PC機相互通信的服務(wù)器。
[0029]下面通過本實施例的具體實施過程對本發(fā)明做進一步的解釋說明。
[0030]在3-5km的電網(wǎng)桿塔3上設(shè)置防雨可充電的停機坪2，無人機I駐扎在停機坪2上自主完成日常巡檢工作，無需人工操作飛行。所述的無人機I為小型電力無人機1，能夠通過桿塔接力方式飛往所要駐扎的停機坪2。所述的無人機I完成當(dāng)日的巡檢任務(wù)時返回停機坪2，通過停機坪2將巡檢數(shù)據(jù)傳回地面控制中心。所述的停機坪2上的環(huán)境監(jiān)測模塊將桿塔周圍溫濕度，雨量，風(fēng)力等信息傳回地面控制中心。所述的數(shù)據(jù)中心還可以指派無人機I執(zhí)行特定的飛行任務(wù)，能夠?qū)o人機I回傳的巡檢數(shù)據(jù)進行分析存儲。
[0031]無人機I飛行過程中電源模塊的電量不足以支撐一個完整的巡線任務(wù)，地面控制中心預(yù)先對巡線任務(wù)所需電量與行程的關(guān)系進行計算，規(guī)劃無人機I在途經(jīng)某個或某幾個桿塔停機坪2時降落修整，利用停機坪2上的充電模塊充電，充電完成后繼續(xù)電網(wǎng)巡線任務(wù)，如此往復(fù)，以電網(wǎng)桿塔3接力的方式完成一個完整的巡線任務(wù)。無人機I結(jié)束巡線任務(wù)后，就地駐扎在任務(wù)終點的桿塔停機坪2，等待下一次的巡線任務(wù)。
[0032]綜上所述，本發(fā)明提供的一種無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)，無人機巡線的續(xù)航提供了保障，節(jié)省無人機返航與停駐的成本。同時，提高了無人機巡檢的靈活性與適應(yīng)性。
[0033]上列較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)，其特征在于:包括一個以上用于巡線的無人機、一個以上分別設(shè)置于電網(wǎng)桿塔上的停機坪以及用于控制分析的地面控制中心，所述停機坪包括一用于承載無人機的支撐面板、罩設(shè)于支撐面板上的防雨罩以及設(shè)置于支撐面板上的充電模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊和無線通信模塊，所述充電模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊和無線通信模塊與一設(shè)置于支撐面板上的控制單元電連;所述控制單元經(jīng)無線通信模塊與無人機和地面控制中心相互通信，所述無人機與地面控制中心相互通信。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)，其特征在于:電網(wǎng)桿塔的電壓互感器二次側(cè)依次經(jīng)一整流模塊、斬波電路與所述充電模塊相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)，其特征在于:所述無人機包括無人機本體以及設(shè)置于無人機本體上的用于采集電網(wǎng)桿塔周側(cè)狀況的圖像采集模塊、用于檢測無人機內(nèi)電源電量的電量監(jiān)測模塊、電源模塊和無線接收模塊;所述圖像采集模塊、電量監(jiān)測模塊、電源模塊和無線接收模塊與一設(shè)置于無人機本體內(nèi)的無人機控制模塊電連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)，其特征在于:所述支撐面板中部設(shè)置有一楔形凹槽，所述充電模塊內(nèi)置于楔形凹槽內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)，其特征在于:所述電源模塊容置于一與所述楔形凹槽配合的楔形外殼中，并且所述電源模塊外置于所述無人機本體底部。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像采集模塊包括若干個均勻布設(shè)于無人機本體上的攝像頭和紅外傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)，其特征在于:所述環(huán)境監(jiān)測模塊包括一溫度傳感器、濕度傳感器、水位傳感器和風(fēng)速傳感器，所述溫度傳感器、濕度傳感器、水位傳感器和風(fēng)速傳感器經(jīng)一 AD轉(zhuǎn)換模塊與所述控制單元電連，所述水位傳感器設(shè)置于集水容器內(nèi)，所述集水容器的下端設(shè)有一排水口，所述排水口上連通設(shè)有一電磁閥，所述電磁閥與所述控制單元電連。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人機自主電網(wǎng)巡線系統(tǒng)，其特征在于:所述地面控制中心包括一 PC機以及與PC機相互通信的服務(wù)器。
【文檔編號】H02G1/02GK106025930SQ201610611615
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月30日
【發(fā)明人】江灝, 莊勝斌, 繆希仁, 鄭躍勝, 陳靜, 張麗萍
【申請人】福州大學(xué)