CN106553755B - 一种自主灭火电力巡检无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自主灭火电力巡检无人机，包括有机体、设于机体后端的旋桨；所述机体内设有干粉存储腔，干粉存储腔内存储有干粉；机体腹部还设有开门，开门由一个电磁阀开关控制打开和闭合；所述机体内设有巡检电路，巡检电路包括有主控单元、航拍摄像头、通信装置；所述通信装置、航拍摄像头、电磁阀开关均与主控单元信号连接；通信装置包括有设于机体头部的机载天线以及与机载天线信号连接的通信芯片；将无人机与火灾处理设备融为一体，使得无人机在巡检的时候对着火点能及时的处理，防止火灾蔓延，提高实用效率，而且装载新式天线，远程通信质量更佳。
Description
技术领域
本发明涉及一种自主灭火电力巡检无人机。
背景技术
目前，电力巡检中会越来越重视无人机的使用，当无人机使用的时候，发现火灾或者烟雾点的时候会通过通信装置进行反馈，使得工作人员与消防人员取得联系，再进行地点前往灭火，这种方式非常浪费时间，导致起火地点本身不大却因为时间耽误而变大，因此解决这个问题就变得非常紧要。
发明内容
本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种自主灭火电力巡检无人机。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：一种自主灭火电力巡检无人机，包括有机体、设于机体后端的旋桨；所述机体内设有干粉存储腔，干粉存储腔内存储有干粉；机体腹部还设有开门，开门由一个电磁阀开关控制打开和闭合；所述机体内设有巡检电路，巡检电路包括有主控单元、航拍摄像头、通信装置；所述通信装置、航拍摄像头、电磁阀开关均与主控单元信号连接；通信装置包括有设于机体头部的机载天线以及与机载天线信号连接的通信芯片；
还包括有太阳能板，所述太阳能板设于机体顶面，用于给巡检电路提供辅助电源；所述巡检电路还包括有均与主控单元信号连接的烟雾探测器、GPS定位器、红外探测器；烟雾探测器、红外探测器设于机体腹部。
其中，所述航拍摄像头罩设有高清玻璃罩。
其中，所述机体采用铝合金机体。
其中，所述机体前端还设有壁障超声波感应器；所述壁障超声波感应器与主控单元信号连接。
其中，所述机载天线包括有六边形的反射板，反射板上设有两个呈中心对称的辐射单元。
其中，每个所述辐射单元包括有一个矩形馈电臂、以及一端与馈电臂连接且垂直的第一辐射带，所述第一辐射带另一端延伸出有一个与反射板对应边平行的第二辐射带，第二辐射带远离第一辐射带的一端向下延伸出有第三辐射带，第一辐射带与第三辐射带平行；第三辐射带自由端延伸出有与反射板对应的边平行的第四辐射带，所述第四辐射带的远离第三辐射带的一侧还延伸出有L形的第五辐射带，所述第五辐射带远离第四辐射带的一边与第四辐射带平行。
其中，所述第二辐射带朝向第三辐射带的一侧设有多个平行四边形的第一整流缺口；第一辐射带与第二辐射带还连接有一弧形的分流辐射臂；第二辐射带上沿着第二辐射带设有多个六边形的阻流孔；第三辐射带，其靠近反射板的一侧设有矩形辐射桥杆，其远离反射板的一侧设有T形辐射桥杆；所述第三辐射带与第四辐射带连接处设有扇形过渡臂。
其中，还包括有平行四边形的寄生振子片，所述寄生振子臂设于第三辐射带和第一辐射带之间，且平行与第二辐射带；T形辐射桥杆的顶面设有弧形缺口；所述阻流孔数量为四个，第一整流缺口的数量为五个；
本发明的有益效果为：将无人机与火灾处理设备融为一体，使得无人机在巡检的时候对着火点能及时的处理，防止火灾蔓延，提高实用效率，而且装载新式天线，远程通信质量更佳。
附图说明
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的机体的截面图；
图3是本发明巡检电路的原理图；
图4是本发明的本机载天线的结构示意图；
图5是本发明的辐射单元的结构示意图；
图6是本机载天线的回波损耗测试图；
图7是本机载天线的隔离度性能测试图；
图8是本机载天线的2.4GHz时的方向图；
图9是本机载天线的5.0GHz时的方向图；
图1至图9中的附图标记说明：
1-机体；11-机载天线；2-旋桨；3-航拍摄像头；4-太阳能板；5-干粉存储腔；51-电磁阀开关；52-开门；
n1-反射板；n2-馈电臂；n21-分流辐射臂；n3-第一辐射带；n31-第一整流缺口；n4-第二辐射带；n41-阻流孔；n5-第三辐射带；n51-T形辐射桥杆；n52-矩形辐射桥杆；n6-第四辐射带；n61-过渡臂；n7-第五辐射带；n8-寄生振子片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
如图1至图9所示，本实施例所述的一种自主灭火电力巡检无人机，包括有机体1、设于机体1后端的旋桨2；所述机体1内设有干粉存储腔5，干粉存储腔5内存储有干粉；机体1腹部还设有开门52，开门52由一个电磁阀开关51控制打开和闭合；所述机体1内设有巡检电路，巡检电路包括有主控单元、航拍摄像头3、通信装置；所述通信装置、航拍摄像头3、电磁阀开关51均与主控单元信号连接；通信装置包括有设于机体1头部的机载天线11以及与机载天线11信号连接的通信芯片；当巡检工作人员通过摄像头看到火灾起火点的时候，可以直接控制电磁阀开关51，让开门52打开，将干粉灯灭火材料铺设到起火点，第一时间控制火情，简单高效。因此，本发明将无人机与火灾处理设备融为一体，使得无人机在巡检的时候对着火点能及时的处理，防止火灾蔓延，提高实用效率，而且装载新式天线，远程通信质量更佳！
本实施例所述的一种自主灭火电力巡检无人机，还包括有太阳能板4，所述太阳能板4设于机体1顶面，用于给巡检电路提供辅助电源；所述巡检电路还包括有均与主控单元信号连接的烟雾探测器、GPS定位器、红外探测器；烟雾探测器、红外探测器设于机体1腹部。这样，一来可以实现自动搜寻并且投放，即当烟雾探测器或者红外探测器探测到起火点后马上进行自主的扑火撒粉，极大的提高了无人机的实用性。
本实施例所述的一种自主灭火电力巡检无人机，所述航拍摄像头3罩设有高清玻璃罩。本实施例所述的一种自主灭火电力巡检无人机，所述机体1采用铝合金机体1。轻巧耐用。
本实施例所述的一种自主灭火电力巡检无人机，所述机体1前端还设有壁障超声波感应器；所述壁障超声波感应器与主控单元信号连接。可以有效壁障。
本实施例所述的一种自主灭火电力巡检无人机，所述机载天线11包括有六边形的反射板n1，反射板n1上设有两个呈中心对称的辐射单元。本实施例所述的一种自主灭火电力巡检无人机，每个所述辐射单元包括有一个矩形馈电臂n2、以及一端与馈电臂n2连接且垂直的第一辐射带n3，所述第一辐射带n3另一端延伸出有一个与反射板n1对应边平行的第二辐射带n4，第二辐射带n4远离第一辐射带n3的一端向下延伸出有第三辐射带n5，第一辐射带n3与第三辐射带n5平行；第三辐射带n5自由端延伸出有与反射板n1对应的边平行的第四辐射带n6，所述第四辐射带n6的远离第三辐射带n5的一侧还延伸出有L形的第五辐射带n7，所述第五辐射带n7远离第四辐射带n6的一边与第四辐射带n6平行。
通过不小于1000次的微带电路结构设计，以及通过不低于1000次仿真试验和参数调整下，最终确定了上述天线结构；本天线在馈电耦合后，其在2.4GHz和5.0GHz表现出优异电气性能，在该频段附近带宽下平均达到9.7dBi；
具体实际测试结果如下表HFSS软件仿真得到：
而其他电气性能也有较为优异的结果，其回波损耗在2.4-2.48GHz频段以及5.15-5.875GHz频段的回波损耗均优于-10dB；而隔离度由于设置的隔离带K2等原因，其在2.4-2.48GHz和5.15-5.875GHz频段的隔离损耗都优于-18dB；证明该天线本身具备较好的性能；本天线其方向性也好，如图8和图9所示，其两个频率下均为全向性天线。
本实施例所述的一种自主灭火电力巡检无人机，所述第二辐射带n4朝向第三辐射带n5的一侧设有多个平行四边形的第一整流缺口n31；第三辐射带n5，其靠近反射板n1的一侧设有矩形辐射桥杆n52，其远离反射板n1的一侧设有T形辐射桥杆N51；所述第三辐射带n5与第四辐射带n6连接处设有扇形过渡臂n61。设置这些附加结构，能有效抑制电流毛边，降低驻波比，实际证明其关键电气性能均提升10%左右，驻波比降至1.05左右，全向性也有所提升，基本达到全向天线要求。其回波损耗和隔离度均表现出更佳的性能，具体如图6，其回波损耗在2.4-2.48GHz频段以及5.15-5.875GHz频段的回波损耗均优于-15dB；如图7，隔离度在2.4-2.48GHz和5.15-5.875GHz频段的隔离损耗都优于-20dB。
第一辐射带n3与第二辐射带n4还连接有一弧形的分流辐射臂n21；第二辐射带n4上沿着第二辐射带n4设有多个六边形的阻流孔n4；该结构的设置非常巧妙，实验发现，在强电磁环境下，模拟高空巡检环境，当设有分流辐射臂n21、阻流孔n4的时候，天线的隔离度有一定增加，驻波比降低了0.15左右，由于电流长度规则变化，增益增加2.5dBi，这里需要说明的是，当分流辐射臂n21、阻流孔n4设置其他天线相同、相似位置上时、且在强电磁环境下，仅仅能增加隔离度，不能增加天线其他性能，可见分流辐射臂n21、阻流孔n4的设置满足了与天线的性能匹配，独特的改善了天线电流平均值，设置一起达到了更优化的结果，彼此互相支持。
本实施例所述的一种自主灭火电力巡检无人机，还包括有平行四边形的寄生振子片n8，所述寄生振子臂设于第三辐射带n5和第一辐射带n3之间，且平行与第二辐射带n4；T形辐射桥杆N51的顶面设有弧形缺口；所述阻流孔n41数量为四个，第一整流缺口n31的数量为五个；该数据能有效提高整流效果，增加带宽，降低驻波比。如果符合上述规格，天线的性能将更加优化，尤其在回波损耗方面，其回波损耗在2.4-2.48GHz频段以及5.15-5.875GHz频段的回波损耗均优于-17dB。
如果需要更佳稳定的性能时，本天线的具体尺寸可以优化为：反射板n1的边长为19.4mm，矩形馈电臂的长为4.1mm，宽为1.9mm；矩形馈电臂下边设有一缺口，缺口的长为3.2mm，宽为0.3mm；第一辐射带线宽为2.2mm，第一辐射带的下部为楔形，锐角为30度。第三辐射带和第二辐射带的线宽为3.0mm；第二辐射带的靠近反射板一边的边长为13.2mm；第三辐射带的靠近反射板一边的边长为14.0mm；第四辐射带的线宽为1.4mm，外边长为11.3mm；第五辐射带的纵臂边长为1.9mm，横臂边长5.6mm，线宽不超过1.5mm；第一整流缺口的数量为5个，线宽为0.42mm；边长为1.1mm；两个第一整流缺口相距不超过1.0mm；矩形辐射桥杆的线宽为1.2mm，横向宽为1.3mm，高为7.2mm：T形辐射桥杆的线宽为2.0mm，其纵臂的长为5.5mm，横臂的宽为0.6mm：扇形过渡臂的半径为1.7mm；分流辐射臂的线宽为0.3mm，内径为：4.6mm；阻流孔的有四个，边长为0.58mm，相邻两个的中心相距12mm。
以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。
Claims (5)
1.一种自主灭火电力巡检无人机，其特征在于：包括有机体（1）、设于机体（1）后端的旋桨（2）；所述机体（1）内设有干粉存储腔（5），干粉存储腔（5）内存储有干粉；机体（1）腹部还设有开门（52），开门（52）由一个电磁阀开关（51）控制打开和闭合；所述机体（1）内设有巡检电路，巡检电路包括有主控单元、航拍摄像头（3）、通信装置；所述通信装置、航拍摄像头（3）、电磁阀开关（51）均与主控单元信号连接；通信装置包括有设于机体（1）头部的机载天线（11）以及与机载天线（11）信号连接的通信芯片；
还包括有太阳能板（4），所述太阳能板（4）设于机体（1）顶面，用于给巡检电路提供辅助电源；所述巡检电路还包括有均与主控单元信号连接的烟雾探测器、GPS定位器、红外探测器；烟雾探测器、红外探测器设于机体（1）腹部；
所述机载天线（11）包括有六边形的反射板（n1），反射板（n1）上设有两个呈中心对称的辐射单元；每个所述辐射单元包括有一个矩形馈电臂（n2）、以及一端与馈电臂（n2）连接且垂直的第一辐射带（n3），所述第一辐射带（n3）另一端延伸出有一个与反射板（n1）对应边平行的第二辐射带（n4），第二辐射带（n4）远离第一辐射带（n3）的一端向下延伸出有第三辐射带（n5），第一辐射带（n3）与第三辐射带（n5）平行；第三辐射带（n5）自由端延伸出有与反射板（n1）对应的边平行的第四辐射带（n6），所述第四辐射带（n6）的远离第三辐射带（n5）的一侧还延伸出有L形的第五辐射带（n7），所述第五辐射带（n7）远离第四辐射带（n6）的一边与第四辐射带（n6）平行。
2.根据权利要求1所述一种自主灭火电力巡检无人机，其特征在于：所述航拍摄像头（3）罩设有高清玻璃罩。
3.根据权利要求1所述一种自主灭火电力巡检无人机，其特征在于：所述机体（1）采用铝合金机体（1）。
4.根据权利要求1所述一种自主灭火电力巡检无人机，其特征在于：所述机体（1）前端还设有壁障超声波感应器；所述壁障超声波感应器与主控单元信号连接。
5.根据权利要求1所述一种自主灭火电力巡检无人机，其特征在于：所述第二辐射带（n4）朝向第三辐射带（n5）的一侧设有多个平行四边形的第一整流缺口（n31）；第一辐射带（n3）与第二辐射带（n4）还连接有一弧形的分流辐射臂（n21）；第二辐射带（n4）上沿着第二辐射带（n4）设有多个六边形的阻流孔（n41）；第三辐射带（n5），其靠近反射板（n1）的一侧设有矩形辐射桥杆（n52），其远离反射板（n1）的一侧设有T形辐射桥杆（N51）；所述第三辐射带（n5）与第四辐射带（n6）连接处设有扇形过渡臂（n61）。
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