CN104002963A - 一种输电线路无人巡视机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输电线路无人巡视机，它包括有飞机主体、摄像系统、云台、纳米电池、飞机控制系统、无线发射系统、GPS定位系统和地面接收控制处理系统，本发明具有四个副翼，四个副翼对称安装在主梁的两侧，飞行稳定，飞行速度快、灵活性高，载重量大，前、后梁分段设计便于调节便于走线。副翼的副翼杆通过螺栓活动连接在副翼固定架上，副翼固定架上安装有折叠定位座，副翼杆以螺栓为中心旋转，并通过折叠定位座限位，该结构使副翼经折叠后能够平行靠拢在主梁上，体积小，便于携带。前、后副翼杆打开后，前、后副翼杆上的四个电机的中心点连线为正方形，该结构能够使飞行器保持平衡飞行，减少电流损失，飞行时间长。

Description

一种输电线路无人巡视机

技术领域

本发明涉及一种飞机，尤其是涉及一种输电线路无人巡视机。

背景技术

输电线路因途经地形复杂多样，自然环境恶劣，长期暴露于野外，在持续的机械张力及冰灾、风灾、雷击、鸟害等外界因素的影响下遭到破坏，因此应按规程规定对输电线路进行定期巡视以及时掌握其运行状态。传统的人工巡检方式因其效率低、耗时费力、安全风险大，且容易受到气候、交通和地形等因素的限制，已经难以适应电力系统稳定运行的需要。而较为先进的是采用大型直升机和无人机进行巡检，该巡检方式虽然较传统的人工巡检方式巡检效率大大提高，对于山区人员难以到达的地区降低了巡检难度，但是由于使用的直升机或无人机体积庞大，难以靠近观测目标对其进行精确观测。并且由于大型飞机在驾驶员的操作下飞行速度快、稳定性不足，使得采集回的观测数据难以全面、细微的反映观测目标。再加上大型飞机飞行成本高，已难以满足线路巡检的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输电线路无人巡视机，该巡视机体积小、重量轻、结构简单、可折叠、携带方便，能够大幅提高输电线路巡查效率，节约人工成本，提高工作人员巡线的安全性。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

一种输电线路无人巡视机，包括有飞机主体、摄像系统、云台、纳米电池、飞机控制系统、无线发射系统、GPS定位系统、地面接收控制处理系统，所述的飞机主体包括有主梁、尾梁、前副翼固定架、中部固定架、尾部固定架、两个前副翼和两个后副翼，主梁的前端与前副翼固定架相连，主梁的后端与中部固定架相连，尾梁的前端与中部固定架相连，尾梁的尾端与尾部固定架相连，两个前副翼对称安装在前副翼固定架的两侧，两个后副翼对称安装在中部固定架的两侧，所述的前副翼包括有副翼杆、前起落架、电机和螺旋桨，副翼杆的前端与前副翼固定架相连，副翼杆尾端与前起落架相连，前起落架上安装有电机固定座，电机固定在电机固定座上，螺旋桨与电机相连，所述的后副翼包括有副翼杆、电机和螺旋桨，副翼杆的前端连接在中部固定架上，副翼杆尾端安装有电机固定座，电机固定在电机固定座上，螺旋桨与电机相连，纳米电池、无线发射系统和GPS定位系统均安装在尾部固定架上，尾部固定架的底部安装有后起落架；中部固定架上安装有飞机控制系统，前副翼固定架上安装有云台，云台上安装有摄像机。

所述的副翼杆通过螺栓活动连接在前副翼固定架或中部固定架的两侧，前副翼固定架与中部固定架的两侧均安装有折叠定位座，副翼杆以螺栓为中心旋转，并通过折叠定位座限位。

所述的前、后副翼杆打开后，前、后副翼杆上的四个电机的中心点连线为正方形。

所述的云台包括有云台控制系统和云台调节装置，所述的云台调节装置包括有云台调节装置主调节架、云台调节装置固定架、副调节架、调节电机和减震缓冲块，所述的云台控制系统安装在前副翼固定架的后部，云台调节装置固定架安装在前副翼固定架上，云台调节装置固定架上设置有孔，减震缓冲块的一端插在孔中，减震缓冲块的另一端插在缓冲块安装板上，缓冲块安装板通过螺栓与云台调节装置主调节架的一端相连，云台调节装置主调节架的另一端通过平衡电机与副调节架的一端相连，副调节架的另一端通过调节电机与摄像机固定架相连，云台姿态传感器安装在摄像机固定架上。

本发明所具有的优点与效果是：

1、本发明具有四个副翼，四个副翼对称安装在主梁的两侧，飞行稳定，飞行速度快、灵活性高，载重量大，前、后梁分段设计便于调节便于走线。副翼的副翼杆通过螺栓活动连接在副翼固定架上，副翼固定架上安装有折叠定位座，副翼杆以螺栓为中心旋转，并通过折叠定位座限位，该结构使副翼经折叠后能够平行靠拢在主梁上，体积小，便于携带。前、后副翼杆完全打开后，前、后副翼杆上的四个电机的中心点连线为正方形，该结构能够使飞行器保持平衡飞行，减少电流损失，飞行时间长。

2、本发明云台控制系统安装在前副翼固定架的后部，云台调节装置固定架安装在前副翼固定架上，云台调节装置固定架与云台调节装置主调节架之间设置有减震缓冲块，云台调节装置主调节架与副调节架相连，副调节架通过调节电机与摄像机固定架相连，云台姿态传感器安装在摄像机固定架上。该结构使得云台重量轻、调节速度快、减震效果好、平衡力好。

3、本发明体积小、飞行姿态稳定、可控性强，对狭小场地及空间适用性强。结构简单、体积小、重量轻、可折叠、携带方便，飞机整体采用碳纤维材料，可承受飞行过程中的软性碰撞，有利于近距离监测被观测目标，适合在山区、林区等空间狭小区域使用。本发明能够大幅提高输电线路巡查效率，节约人工成本，提高工作人员巡线的人身安全性。副翼电机在飞机控制系统的控制下能够进行无级调速，最大输出速度为6600rad/min，保证了飞机机体的姿态稳定性，飞机飞行速度最大为80km/h，保证了快捷的线路巡检效率。本发明飞机能够在地面站及飞机控制系统的控制下具备按照预定航线半自主飞行能力，能迅速飞行到达预定观测目标，单程不间断飞行能够完成长度为3km的输电线路的巡视任务。具备远距离无线传输能力，有效可控距离在5km以内。

附图说明

     图1为本发明一种输电线路无人巡视机原理图；

     图2为本发明整体结构示意图；

     图3为本发明的前副翼固定架及云台结构示意图；

     图4为本发明的云台调节装置结构示意图；

图5为本发明的中部固定架结构示意图；

图6为本发明的尾部固定架结构示意图。

图中：电机1、中部固定架2、前副翼3、尾部固定架4、纳米电池5、无线发射系统6、GPS定位系统7、螺旋桨8、尾梁9、飞机控制系统10、云台控制系统11、主梁12、前副翼固定架13、云台14、摄像机15、前起落架16、副调节架17、调节电机18、减震缓冲块19、云台调节装置主调节架20、云台调节装置固定架21、缓冲块安装板22、云台姿态传感器23、摄像机固定架24、平衡电机25、尾梁安装架26、飞机控制系统安装座27、副翼杆安装架28、主梁安装架29、后副翼30、副翼杆31、电机固定座32、后起落架33、折叠定位座34、电池安装座35、无线发射系统安装座36、GPS安装座37、飞机主体100。

具体实施方式

 如图2所示：一种输电线路无人巡视机，包括有飞机主体100、摄像系统、云台14、纳米电池5、飞机控制系统10、无线发射系统6、GPS定位系统7、地面接收控制处理系统，所述的飞机主体100包括有主梁12、尾梁9、前副翼固定架13、中部固定架2、尾部固定架4、两个前副翼3和两个后副翼30，整体采用纯碳纤维材料制成。

如图5所示，所述的中部固定架2的前端设置有主梁安装架29，后端设置有尾梁安装架26，中部固定架2的顶端设置有飞机控制系统安装座27，中部固定架2的两侧设置有副翼杆安装架28。

主梁12的前端与前副翼固定架13相连，主梁的后端与主梁安装架29相连，尾梁9的前端与尾梁安装架26相连，尾梁9的尾端与尾部固定架4相连，两个前副翼3对称安装在前副翼固定架的两侧，两个后副翼30对称安装在副翼杆安装架28上，所述的前副翼3包括有副翼杆31、前起落架16、电机1和螺旋桨8，副翼杆31的前端与前副翼固定架相连，副翼杆31尾端与前起落架16相连，前起落架16上安装有电机固定座32，电机1固定在电机固定座32上，螺旋桨8与电机1相连，所述的后副翼30包括有副翼杆31、电机1和螺旋桨8，副翼杆31的前端连接在副翼杆安装架28上，尾端安装有电机固定座32，电机1固定在电机固定座32上，螺旋桨8与电机1相连。如图6所示，所述的尾部固定架包括有电池安装座35、无线发射系统安装座36、GPS安装座37和后起落架33。纳米电池5安装在纳米电池安装座35上，无线发射系统6安装在无线发射系统安装座36上，GPS定位系统7安装在GPS安装座37上。尾部固定架4的底部安装有后起落架33；飞机控制系统10安装在飞机控制系统安装座27上，前副翼固定架上安装有云台14，摄像机15固定在云台14上。无线发射系统6为5.8g无线发射器。无线发射系统6通过数据线与飞机控制系统相连以接收控制系统输出的飞机检测信号及发送地面站传来的控制指令信号，并从飞机搭载的纳米电池取电作为供电电源。所述的飞机控制系统包括主控器、GPS模块、GPS支架。所述主控器包括惯性的测量单元（IMU）、三轴加速度计、三轴陀螺仪、气压高度计、数据叠加模块、监测模块和接收模块。所述惯性测量单元（IMU）通过对三轴陀螺仪及一轴加速度计采集数据的分析与处理获得飞机在三维空间内的角速度和加速度值，从而获知飞机的飞行姿态及飞行路径。所述三轴陀螺仪同时测量飞机在六个方向运动的角度。三轴加速度计包括检测质量、支承装置、电位器、弹簧、阻尼器和壳体，用于测量飞机飞行过程中的线加速度。气压加速度计是利用大气压与高度的关系将测得的气压值转换为高度值提供给惯性测量单元，从而获知飞机飞行高度。GPS模块为飞机控制系统提供了飞行方向与所处位置数据。GPS支架用于固定安装GPS模块。所述的接收模块是接收到地面的操控指令来完成飞机的控制飞行和云台的调节控制。数据叠加模块是依据云台摄像机传出的视频信号通过数据线传送给数据叠加模块，主控数据一并传送给数据叠加模块进行叠加并通过无线发射系统发回地面，监测模块是通过主控上的LED灯的闪烁方式来判断飞机当前的飞行模式和监测结果。

所述的副翼杆31通过螺栓活动连接在前副翼固定架或者中部固定架的两侧，前副翼固定架和中部固定架的两侧均安装有折叠定位座34，副翼杆31能够以螺栓为中心进行旋转，并通过折叠定位座限位。

所述的前、后副翼杆完全打开后，前、后副翼杆上的四个电机1的中心点连线为正方形。

如图3、4所示，所述的云台14包括有云台控制系统11和云台调节装置，所述的云台调节装置包括有云台调节装置主调节架20、云台调节装置固定架21、副调节架17、调节电机18和减震缓冲块19，所述的云台控制系统11安装在前副翼固定架的后部，云台调节装置固定架21安装在前副翼固定架上，云台调节装置固定架21上设置有孔，减震缓冲块19的一端插在孔中，减震缓冲块19的另一端插在缓冲块安装板22上，缓冲块安装板通过螺栓与云台调节装置主调节架20的一端相连，云台调节装置主调节架20的另一端通过平衡电机25与副调节架17的一端相连，实现对摄像机在机体水平面内的调节，副调节架17的另一端通过调节电机18与摄像机固定架24相连，用于调节摄像机与机体水平面所成的夹角，实现观测画面仰俯角的变化，云台姿态传感器23安装在摄像机固定架24上，用于监测摄像机的姿态。

本发明的工作原理如下：

如图1所示：地面站以接收到的无人巡视机飞行检测信号为依据，线路运维工作人员通过遥控器发射无线信号，接收模块接收信号，接收模块将接收到的信号传送给飞机控制系统和云台控制系统，GPS定位系统同时也将GPS数据传送给飞机控制系统，飞机控制系统将接收到的数据和信号进行处理分析，根据分析结果对前、后副翼的电机进行控制，使飞机按照操控状态飞行。接收模块将接收到的信号传送云台控制系统，云台控制系统将接收到的信号进行分析后传给云台的调节电机和平衡电机，云台姿态传感器将数据传给云台控制系统，保证云台如终处于水平状态。摄像机将AV信号传送给飞机控制系统，飞机控制系统进行叠加后传送给无线发射系统，无线发射系统将接收到的信号发射回地面站，地面接收控制处理系统将接收的视频信号与检测信号分离在屏幕上显示，运维人员通过对视频观察查找线路故障，同时将监测信号作为地面站对飞机的控制依据。

Claims (4)

1.一种输电线路无人巡视机，包括有飞机主体、摄像系统、云台、纳米电池、飞机控制系统、无线发射系统、GPS定位系统、地面接收控制处理系统，其特征在于：所述的飞机主体包括有主梁、尾梁、前副翼固定架、中部固定架、尾部固定架、两个前副翼和两个后副翼，主梁的前端与前副翼固定架相连，主梁的后端与中部固定架相连，尾梁的前端与中部固定架相连，尾梁的尾端与尾部固定架相连，两个前副翼对称安装在前副翼固定架的两侧，两个后副翼对称安装在中部固定架的两侧，所述的前副翼包括有副翼杆、前起落架、电机和螺旋桨，副翼杆的前端与前副翼固定架相连，副翼杆尾端与前起落架相连，前起落架上安装有电机固定座，电机固定在电机固定座上，螺旋桨与电机相连，所述的后副翼包括有副翼杆、电机和螺旋桨，副翼杆的前端连接在中部固定架上，副翼杆尾端安装有电机固定座，电机固定在电机固定座上，螺旋桨与电机相连，纳米电池、无线发射系统和GPS定位系统均安装在尾部固定架上，尾部固定架的底部安装有后起落架；中部固定架上安装有飞机控制系统，前副翼固定架上安装有云台，云台上安装有摄像机。

2.根据权利要求1所述的一种输电线路无人巡视机，其特征在于所述的副翼杆通过螺栓活动连接在前副翼固定架或中部固定架的两侧，前副翼固定架与中部固定架的两侧均安装有折叠定位座，副翼杆以螺栓为中心旋转，并通过折叠定位座限位。

3.根据权利要求1所述的一种输电线路无人巡视机，其特征在于所述的前、后副翼杆打开后，前、后副翼杆上的四个电机的中心点连线为正方形。

4.根据权利要求1所述的一种输电线路无人巡视机，其特征在于所述的云台包括有云台控制系统和云台调节装置，所述的云台调节装置包括有云台调节装置主调节架、云台调节装置固定架、副调节架、调节电机和减震缓冲块，所述的云台控制系统安装在前副翼固定架的后部，云台调节装置固定架安装在前副翼固定架上，云台调节装置固定架上设置有孔，减震缓冲块的一端插在孔中，减震缓冲块的另一端插在缓冲块安装板上，缓冲块安装板通过螺栓与云台调节装置主调节架的一端相连，云台调节装置主调节架的另一端通过平衡电机与副调节架的一端相连，副调节架的另一端通过调节电机与摄像机固定架相连，云台姿态传感器安装在摄像机固定架上。