CN106025930B - 一种无人机自主电网巡线系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机自主电网巡线系统，包括一个以上用于巡线的无人机、一个以上分别设置于电网杆塔上的停机坪以及用于控制分析的地面控制中心，所述停机坪包括一用于承载无人机的支撑面板、罩设于支撑面板上的防雨罩以及设置于支撑面板上的充电模块、环境监测模块和无线通信模块，所述充电模块、环境监测模块和无线通信模块与一设置于支撑面板上的控制单元电连；所述控制单元经无线通信模块与无人机和地面控制中心相互通信。本发明的有益效果在于：通过设置于电网杆塔上的停机坪为无人机巡线的续航提供了保障，节省无人机返航与停驻的成本。

Description

一种无人机自主电网巡线系统

技术领域

本发明涉及无人机技术与电网巡线技术领域，尤其涉及一种无人机自主电网巡线系统。

背景技术

在电力系统中，架空输电线路的覆盖区域广且穿越区域地形复杂，电力线和杆塔长期暴露在恶劣的自然环境下。为了电力系统的安全和稳定，掌握输电线路的运行状况以及及时排除线路中的安全隐患，电力部门每年都要花费巨大的人力和物力资源进行巡线工作。目前输电线路的巡检应用最为广泛的是人工巡视，部分地形区域需要出动载人直升机进行巡检。人工定期巡检这种方式不仅工作强度大、工作环境条件差、工作效率低下，同时存在人身安全的风险，而且某些线路因为地形因素造成巡线困难甚至无法巡检。而载人直升机受航空管制、天气、使用成本等因素的制约，不能及时的对事故、异常进行查找，也难以满足运行规程规定的巡检周期。

近年来，无人机技术的发展给输电线路巡检带来了新的视角和平台，它拥有机动灵活、悬停稳定、操控方便等特点，在巡线工作中渐渐得到推广应用。与人工巡线相比，无人机不受地形限制，可以多角度、近距离的观察导地线、金具、绝缘子等设备，提高了巡线效率、降低人工劳动强度、减少作业风险；不受地理环境、气候条件限制，在巡检人员难以到达的区域，及部分时段由于自然灾害或恶劣气候导致人工巡检工作无法正常进行的区域，利用无人机可以进行日常的巡线工作，安全性及机动性能高；可实现快速巡线，通过无人机的悬停技术，操作巡检仪器对输电线路、杆塔、导地线、金具等元器件存在的缺陷进行监测、摄像、拍照，并回传至地面测控站进行决策分析，为后续缺陷处理工作提供技术支持；携带、运输方便、灵活，作业效率高。多旋翼小型机可以随身携带，其他多旋翼无人机可随巡线车、巡线人员一起到达现场。作业准备时间短，现在80%以上无人机都可实现90秒起飞作业，作业完毕后，可快速转移到下一个作业点；功能扩展丰富。无人机作为一个搭载平台，通过配备不同的监测设备可使无人机具有丰富的扩展功能，如查找输电线路基础、塔身、横担、导地线、绝缘子、金具中存在的缺陷，检测输电线路走廊超高树木、建筑等。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利授权公告号CN204068025U“无人机平台电力巡线系统”以及CN202423959U“四旋翼无人机输电线路杆塔智能巡检系统”中都对无人机用于输电线路巡检进行了相关描述。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处：无人机的续航能力差，无法巡完一整条输电线路，导致设定的巡线范围有限，每次巡线任务结束后都得返回基站充电，限制了无人机的巡线效率；无法对杆塔周围环境做到实时的监测，不能够及时掌握杆塔的状态；现有技术下，无人机的通信范围有限，需要地面移动站跟随无人机进行巡线工作，在大范围的巡线任务中还需要添加移动的通信中继站点，增加了人力以及物力成本。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种无人机自主电网巡线系统，以实现高效率、精细化、自主的无人机输电线路巡检。

本发明解决技术问题所采用的方案是：一种无人机自主电网巡线系统，包括一个以上用于巡线的无人机、一个以上分别设置于电网杆塔上的停机坪以及用于控制分析的地面控制中心，所述停机坪包括一用于承载无人机的支撑面板、罩设于支撑面板上的防雨罩以及设置于支撑面板上的充电模块、环境监测模块和无线通信模块，所述充电模块、环境监测模块和无线通信模块与一设置于支撑面板上的控制单元电连；所述控制单元经无线通信模块与无人机和地面控制中心相互通信，所述无人机与地面控制中心相互通信。

进一步的，电网杆塔上的电压互感器二次侧部分依次经一整流模块、斩波电路与所述充电模块相连。

进一步的，所述无人机包括无人机本体以及设置于无人机本体上的用于采集电网杆塔周侧状况的图像采集模块、用于检测无人机内电源电量的电量监测模块、电源模块和无线接收模块；所述图像采集模块、电量监测模块、电源模块和无线接收模块与一设置于无人机本体内的无人机控制模块电连。

进一步的，所述支撑面板中部设置有一楔形凹槽，所述充电模块内置于楔形凹槽内。

进一步的，所述电源模块容置于一与所述楔形凹槽配合的楔形外壳中，并且所述电源模块外置于所述无人机本体底部。

进一步的，所述图像采集模块包括若干个均匀布设于无人机本体上的摄像头和红外传感器。

进一步的，所述环境监测模块包括一温度传感器、湿度传感器、水位传感器和风速传感器，所述温度传感器、湿度传感器、水位传感器和风速传感器经一AD转换模块与所述控制单元电连，所述水位传感器设置于集水容器内，所述集水容器的下端设有一排水口，所述排水口上连通设有一电磁阀，所述电磁阀与所述控制单元电连。

进一步的，所述地面控制中心包括一PC机以及与PC机相互通信的服务器。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：通过设置于电网杆塔上的停机坪为无人机巡线的续航提供了保障，无人机在巡线工作中当电源模块中的电量低于预设值时即可就近停驻在停机坪上进行充电，通过电网杆塔接力的方式完成整个电力巡线任务，延长单次巡线距离，提高无人机巡线的安全性和可靠性。通过停机坪上的环境监测模块实时监测杆塔周围环境信息，加大电力部门对输电线路运行状态的掌控，预防杆塔故障点的出现，提高输电线路的安全稳定性。地面控制中心对无人机以及停机坪传回的数据进行分析储存，结合当地实际情况对无人机的巡线任务进行规划，既可以指派无人机进行日常巡线任务，也可以指派无人机进行特殊的飞行任务，提高无人机巡线的灵活性与适应性。无人机在巡线任务完成后驻扎在可防雨的停机坪上，节省无人机返航与停驻的成本。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为本发明实施例的无人机自主电网巡线系统的组成结构示意图。

图2为本发明实施例的无人机自主电网巡线系统的电路结构框图。

图中：1-无人机；2-停机坪；3-电网杆塔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1～2所示，本实施例的一种无人机1自主电网巡线系统，包括一个以上用于巡线的无人机1、一个以上分别设置于电网杆塔3上的停机坪2以及用于控制分析的地面控制中心，所述停机坪2包括一用于承载无人机1的支撑面板、罩设于支撑面板上的防雨罩以及设置于支撑面板上的充电模块、环境监测模块和无线通信模块，所述充电模块、环境监测模块和无线通信模块与一设置于支撑面板上的控制单元电连；所述控制单元经无线通信模块与无人机1和地面控制中心相互通信，所述无人机1与地面控制中心相互通信。

从上述可知，本发明的有益效果在于：通过无人机1、停车坪和地面控制中心相互通信，实现无人机1自主电网巡线，而且将停车坪设置于电网杆塔3上用于无人机1充电，提高无人机1巡线的安全性和可靠性。

在本实施例中，所述充电模块由其对应电网杆塔3的电压互感器二次侧供电，依次经由整流模块、斩波电路向外部输送电能。电网杆塔3的高压电经整流模块、斩波模块后与充电模块电连，用于对无人机1进行充电，充电模块包括设置于容置槽内的两个充电电极，当无人机1停靠至停机坪2上时，通过充电电极与无人机1电源模块的电池接触进行充电，简单方便，为电网巡检无人机1可靠持续工作提供保障。

在本实施例中，所述无人机1包括无人机1本体以及设置于无人机1本体上的用于采集电网杆塔3周侧状况的图像采集模块、用于检测无人机1内电源电量的电量监测模块、电源模块和无线接收模块；所述图像采集模块、电量监测模块、电源模块和无线接收模块与一设置于无人机1本体内的无人机控制模块电连。

在本实施例中，所述支撑面板中部设置有一楔形凹槽，所述充电模块内置于楔形凹槽内。

在本实施例中，所述电源模块容置于一与所述楔形凹槽配合的楔形外壳中，并且所述电源模块外置与所述无人机1本体底部。通过楔形凹槽与楔形的电源模块配合，保证无人机1更好的定点停靠。

在本实施例中，所述图像采集模块包括若干个均匀布设于无人机1本体上的摄像头和红外传感器。可以通过图像采集模块配合进行定点停靠至楔形凹槽内。

在本实施例中，所述环境监测模块包括一温度传感器、湿度传感器、水位传感器和风速传感器，所述温度传感器、湿度传感器、水位传感器和风速传感器经一AD转换模块与所述控制单元电连，所述水位传感器设置于集水容器内，所述集水容器的下端设有一排水口，所述排水口上连通设有一电磁阀，所述电磁阀与所述控制单元电连。

在本实施例中，所述地面控制中心包括一PC机以及与PC机相互通信的服务器。

下面通过本实施例的具体实施过程对本发明做进一步的解释说明。

在3-5km的电网杆塔3上设置防雨可充电的停机坪2，无人机1驻扎在停机坪2上自主完成日常巡检工作，无需人工操作飞行。所述的无人机1为小型电力无人机1，能够通过杆塔接力方式飞往所要驻扎的停机坪2。所述的无人机1完成当日的巡检任务时返回停机坪2，通过停机坪2将巡检数据传回地面控制中心。所述的停机坪2上的环境监测模块将杆塔周围温湿度，雨量，风力等信息传回地面控制中心。所述的数据中心还可以指派无人机1执行特定的飞行任务，能够对无人机1回传的巡检数据进行分析存储。

无人机1飞行过程中电源模块的电量不足以支撑一个完整的巡线任务，地面控制中心预先对巡线任务所需电量与行程的关系进行计算，规划无人机1在途经某个或某几个杆塔停机坪2时降落修整，利用停机坪2上的充电模块充电，充电完成后继续电网巡线任务，如此往复，以电网杆塔3接力的方式完成一个完整的巡线任务。无人机1结束巡线任务后，就地驻扎在任务终点的杆塔停机坪2，等待下一次的巡线任务。

综上所述，本发明提供的一种无人机自主电网巡线系统，无人机巡线的续航提供了保障，节省无人机返航与停驻的成本。同时，提高了无人机巡检的灵活性与适应性。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无人机自主电网巡线系统，其特征在于：包括一个以上用于巡线的无人机、一个以上分别设置于电网杆塔上的停机坪以及用于控制分析的地面控制中心，所述停机坪包括一用于承载无人机的支撑面板、罩设于支撑面板上的防雨罩以及设置于支撑面板上的充电模块、环境监测模块和无线通信模块，所述充电模块、环境监测模块和无线通信模块与一设置于支撑面板上的控制单元电连；所述控制单元经无线通信模块与无人机和地面控制中心相互通信，所述无人机与地面控制中心相互通信；电网杆塔的电压互感器二次侧依次经一整流模块、斩波电路与所述充电模块相连；所述无人机包括无人机本体以及设置于无人机本体上的用于采集电网杆塔周侧状况的图像采集模块、用于检测无人机内电源电量的电量监测模块、电源模块和无线接收模块；所述图像采集模块、电量监测模块、电源模块和无线接收模块与一设置于无人机本体内的无人机控制模块电连；所述支撑面板中部设置有一楔形凹槽，所述充电模块内置于楔形凹槽内；所述电源模块容置于一与所述楔形凹槽配合的楔形外壳中，并且所述电源模块外置于所述无人机本体底部；所述无人机自主电网巡线系统的具体实施流程如下：在3-5km的电网杆塔上设置防雨可充电的停机坪，无人机驻扎在停机坪上自主完成日常巡检工作；所述的无人机通过杆塔接力方式飞往所要驻扎的停机坪；所述的无人机完成当日的巡检任务时返回停机坪，通过停机坪将巡检数据传回地面控制中心；所述的停机坪上的环境监测模块将杆塔周围温湿度，雨量，风力信息传回地面控制中心；所述的地面控制中心还可以指派无人机执行特定的飞行任务，能够对无人机回传的巡检数据进行分析存储。

2.根据权利要求1所述的一种无人机自主电网巡线系统，其特征在于：所述图像采集模块包括若干个均匀布设于无人机本体上的摄像头和红外传感器。

3.根据权利要求1所述的一种无人机自主电网巡线系统，其特征在于：所述环境监测模块包括一温度传感器、湿度传感器、水位传感器和风速传感器，所述温度传感器、湿度传感器、水位传感器和风速传感器经一AD转换模块与所述控制单元电连，所述水位传感器设置于集水容器内，所述集水容器的下端设有一排水口，所述排水口上连通设有一电磁阀，所述电磁阀与所述控制单元电连。

4.根据权利要求1所述的一种无人机自主电网巡线系统，其特征在于：所述地面控制中心包括一PC机以及与PC机相互通信的服务器。