CN106877468A - 基于电力巡线的无人机充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电力巡线的无人机充电方法，包括：实时监测无人机内的实时电池电量；当实时电池电量到达警报电量时，无线充电接收器向无线充电发射器发射第一充电请求命令；无线充电发射器实时采集并识别第一充电请求命令，生成并发送反馈命令至无线充电接收器；无线充电接收器生成驱动命令；无人机飞行至与户外输电线路杆塔的充电区域内；无线充电接收器向无线充电发射器发射第二充电请求命令；无线充电发射器实时采集并识别第二充电请求命令，生成充电命令并为与其建立连接的无线充电接收器充电。采用本发明，利用户外输电线路杆塔并结合无线充电技术，有效提高无人机的续航能力。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种基于电力巡线的无人机充电方法。
背景技术
无人机具有经济性、安全性、易操作性等特点，能够为我们的生活带来很多便利。小型无人机的真正发展时间不超过十年，从有成熟的产品到现在不到四年，而一年以前的相关产品还相当粗糙、没有完整的安全保护和数据记录设备。然而无人机的发展速度大大超出人们的预期，越来越多之前不曾设想过的领域已经开始出现无人机的应用。
目前，无人机已经被广泛应用在诸多领域，包括航拍摄影、电力巡检、新闻报道、野生动物保护、环境监测、快递送货等等。相应地，无人机在电网巡检中具有较好的应用前景。截至2013年底，全国电网220千伏及以上输电线路长度达53.98万千米，同比增长6.4%。随着电网规模的日益扩大，巡线的工作量也日益加大，100km的巡线工作需要20个巡线人员工作1天才能完成。因此传统的巡线方式已经满足不了现代电力系统的广泛需求。无人机巡检线路具有不受地形环境限制、费用与效率之比较高等优势，同时无需顾虑其意外坠毁可能导致的机上人员伤亡等问题，因此备受电力行业的欢迎。2015年4月9日，济南供电公司输电运检室联合山东电科院对四基跨黄河大跨越高塔开展了无人机巡视工作。无人机巡视具有不受高度限制、巡视灵活、拍照方便和角度全面的优点，特别适合于大跨越高塔的巡视，弥补了人工巡视的不足。
然而，续航时间短是无人机的主要缺点之一。大多数厂商采取的解决方案是依靠大容量电池，在电池上做足了功夫，然而依旧是事倍功半，大容量大体积的电池给无人机额外增加了负担，变相缩短了续航能力，而还需考虑电量用尽前返回充电，又将理想的航行距离缩短了一半以上。巡线无人机能以40km/h左右的速度持续飞行0.5~1小时，能够有效地减少人力消耗。但是飞至10km~15km处则必须返回充电，效率较低，因此解决无人机续航能力问题迫在眉睫。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于电力巡线的无人机充电方法，可利用户外输电线路杆塔并结合无线充电技术，有效提高无人机的续航能力。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于电力巡线的无人机充电方法，包括在户外输电线路杆塔内封装无线充电发射器，在无人机上设置无线充电接收器，具体地，所述基于电力巡线的无人机充电方法包括：
所述无线充电接收器实时监测无人机内的实时电池电量；
当实时电池电量到达警报电量时，所述无线充电接收器向无线充电发射器发射第一充电请求命令，所述第一充电请求命令包括充电请求信息及身份识别信息；
所述无线充电发射器实时采集并识别第一充电请求命令，生成并发送反馈命令至无线充电接收器，所述反馈命令包括标识信息及无线充电发射器的位置信息；
所述无线充电接收器根据反馈命令建立与无线充电发射器的连接，并生成驱动命令，所述驱动命令包括无线充电发射器的位置信息；
无人机根据驱动命令飞行至与其建立连接的无线充电发射器所对应的户外输电线路杆塔的充电区域内；
所述无线充电接收器向与其建立连接的无线充电发射器发射第二充电请求命令，所述第二充电请求命令包括标识信息；
所述无线充电发射器实时采集并识别第二充电请求命令，生成充电命令并为与其建立连接的无线充电接收器充电。
作为上述方案的改进，当电池电量到达警报电量时，所述无线充电接收器向无线充电发射器发射第一充电请求命令，所述无线充电发射器为距离无线充电接收器最近的无线充电发射器。
作为上述方案的改进，当电池电量到达警报电量时，所述无线充电接收器向无线充电发射器发射第一充电请求命令，所述无线充电发射器为预设的无线充电发射器。
作为上述方案的改进，无人机利用GPS设定巡线路径，并在巡线路径上标注所有无线充电发射器的位置。
作为上述方案的改进，无人机采用红外空间定位技术并根据驱动命令飞行至与其建立连接的无线充电发射器所对应的户外输电线路杆塔的充电区域内。
作为上述方案的改进，所述无线充电发射器采用光伏蓄电池供电。
作为上述方案的改进，所述无线充电发射器采用户外输电线路供电。
作为上述方案的改进，户外输电线路杆塔内封装有充电平台，当无人机进入户外输电线路杆塔的充电区域内时，充电平台伸出户外输电线路杆塔外表面，无人机停靠于充电平台上。
作为上述方案的改进，所述基于电力巡线的无人机充电方法还包括：无线充电发射器实时检测距离无线充电接收器最近的无线充电发射器的距离；计算由当前位置飞行至无线充电发射器的所需电池电量；将所需电池电量与实时电池电量相比对，当所需电池电量与实时电池电量之差小于预设值时，无人机寻找无线充电发射器进行充电。
作为上述方案的改进，所述基于电力巡线的无人机充电方法还包括：实时监测无线充电发射器的工作状态以标识故障的无线充电发射器。
实施本发明，具有如下有益效果：
（1）提高续航能力。现有的无人机续航时间一般在半小时左右，而输电线路很长，完成巡线十分困难，本发明在巡线路径上合理配置无线充电发射器进行无线充电，无需再依靠大容量电池，将对巡线大有帮助。
（2）自动巡线控制。本发明利用GPS设定巡线路径，标注巡线路径上所有无线充电发射器（户外输电线路杆塔）的位置，并采用红外空间定位技术将无人机精确停靠户外输电线路杆塔，极大程度地提高了续航时间、巡线效率，节约了时间、人力、财力。。
（3）无线充电。现有的无人机充电桩大多是有线充电（存在电极的接触），有许多缺点，本发明使用无线充电时，电力传送元件无外露，因此不会被空气中的水分、氧气等侵蚀；无接点的存在，也因此不会有在连接与分离时的机械磨损及跳火等做成的损耗；无线充电发射器被封装在绝缘的户外输电线路杆塔内，减少了被雷击的几率。
（4）清洁环保。本发明的无线充电发射器采用清洁可再生能源供电，无需另外引线。
（5）节省空间。本发明不需搭建支架，可直接固定安装在现有的户外输电线路杆塔上，占地面积很小。
附图说明
图1是本发明基于电力巡线的无人机充电方法的实施例流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
参见图1，图1显示了本发明基于电力巡线的无人机充电方法的具体实施例。
需要说明的是，现有的无人机续航时间一般在半小时左右，而输电线路很长，完成巡线十分困难。针对此情况，本发明在户外输电线路杆塔内封装无线充电发射器，同时在无人机上设置与无线充电发射器相适配的无线充电接收器，使得无人机可通过无线充电接收器及无线充电发射器实现无线充电。由于户外输电线路杆塔档距一般为500米左右，通过在户外输电线路杆塔内封装无线充电发射器，使得无人机可沿户外输电线路沿线快速充电，无需再依靠大容量电池低效率地提升续航，极大程度地提高了续航时间、巡线效率，节约了时间、人力、财力。
另外，现有的无人机充电桩大多是有线充电（存在电极的接触），有许多缺点。与现有技术相比，本发明中无线充电发射器封装于户外输电线路杆塔内，无人机无线充电时，电力传送元件无外露，因此不会被空气中的水分、氧气等侵蚀；无接点的存在，也因此不会有在连接与分离时的机械磨损及跳火等做成的损耗。同时，无线充电发射器被封装在绝缘的户外输电线路杆塔内，可减少被雷击的几率，也不需搭建支架， 占地面积小，可有效节省空间。
进一步，所述无线充电发射器采用光伏蓄电池供电，与户外输电线路相独立，不影响户外输电线路的正常供电，安全性高；同时，采用清洁可再生能源供电，无需另外引线，清洁环保。
另外，所述无线充电发射器也可采用户外输电线路供电，避免恶劣环境下无法实现光伏发电，灵活性强。
具体地，所述基于电力巡线的无人机充电方法包括：
S101，无线充电接收器实时监测无人机内的实时电池电量。
S102，当实时电池电量到达警报电量时，所述无线充电接收器向无线充电发射器发射第一充电请求命令。所述第一充电请求命令包括充电请求信息及身份识别信息。
需要说明的是，当电池电量到达警报电量时，所述无线充电接收器向无线充电发射器发射第一充电请求命令，所述无线充电发射器为距离无线充电接收器最近的无线充电发射器。通过向距离最近的无线充电发射器发送第一充电请求命令可保证无人机能最快速地到达充电地点，更节省电力。另外，当电池电量到达警报电量时，所述无线充电接收器向无线充电发射器发射第一充电请求命令，所述无线充电发射器还可以为预设的无线充电发射器。通过向预设的无线充电发射器发送第一充电请求命令可在充电过程中加入人为的干预，实现巡航的有效调整及规划，灵活性强。
进一步，本发明基于电力巡线的无人机充电方法中还需实时监测无线充电发射器的工作状态以标识故障的无线充电发射器，方便管理人员对故障的无线充电发射器进行维修。
另外，所述基于电力巡线的无人机充电方法还包括：
A1，无线充电发射器实时检测距离无线充电接收器最近的正常的无线充电发射器的距离。由于无人机实时监测无线充电发射器的工作状态，因此可快速查找电力巡线中的正常的无线充电发射器，并提取出距离无线充电接收器最近的正常的无线充电发射器的距离。
A2，计算由当前位置飞行至无线充电发射器的所需电池电量。
A3，将所需电池电量与实时电池电量相比对，当所需电池电量与实时电池电量之差小于预设值时，无人机寻找无线充电发射器进行充电。
需要说明的是，户外输电线路杆塔档距一般为500米左右，而警报电量一般可维持无人机飞行600米左右，当实时电池电量到达警报电量时，则无人机可正常飞行至附近的户外输电线路杆塔进行无线充电。当时当附近的户外输电线路杆塔出现故障时，则无人机无法到达更远距离的户外输电线路杆塔进行充电。因此，无线充电发射器需实时检测距离无线充电接收器最近的正常的无线充电发射器的距离，当所需电池电量与实时电池电量之差小于预设值时，无人机寻找正常的无线充电发射器进行充电。
S103，所述无线充电发射器实时采集并识别第一充电请求命令，生成并发送反馈命令至无线充电接收器。所述反馈命令包括标识信息及无线充电发射器的位置信息。
所述无线充电发射器采集到第一充电请求命令后，识别出无线充电接收器的身份，若无线充电接收器为合法用户则生成并发送反馈命令至无线充电接收器，以通知无线充电接收器本无线充电发射器可为其充电。
S104，所述无线充电接收器根据反馈命令建立与无线充电发射器的连接，并生成驱动命令。所述驱动命令包括无线充电发射器的位置信息。
无线充电接收器接收到反馈命令后，根据反馈命令中无线充电发射器的位置信息生成驱动命令，实现无线充电接收器与无线充电发射器之间的定位，方便无线充电接收器飞行至无线充电发射器附近。
S105，无人机根据驱动命令飞行至与其建立连接的无线充电发射器所对应的户外输电线路杆塔的充电区域内。
无人机采用红外空间定位技术并根据驱动命令飞行至与其建立连接的无线充电发射器所对应的户外输电线路杆塔的充电区域内。
S106，所述无线充电接收器向与其建立连接的无线充电发射器发射第二充电请求命令。所述第二充电请求命令包括标识信息。
S107，所述无线充电发射器实时采集并识别第二充电请求命令，生成充电命令并为与其建立连接的无线充电接收器充电。
无线充电发射器识别出第二充电请求命令中的标识信息，并根据标识信息判断该无线充电接收器已与其建立连接，可进行充电操作，随即生成充电命令。
进一步，户外输电线路杆塔内封装有充电平台，当无人机进入户外输电线路杆塔的充电区域内时，充电平台伸出户外输电线路杆塔外表面，无人机可停靠于充电平台上，不需要悬浮与空中，大大地节省了电量，提高了充电的稳定性。
另外，无人机利用GPS设定巡线路径，并在巡线路径上标注所有无线充电发射器的位置。并采用红外空间定位技术精确地停靠于户外输电线路杆塔的充电平台上。
由上可知，本发明具有以下有益效果：
（1）提高续航能力。现有的无人机续航时间一般在半小时左右，而输电线路很长，完成巡线十分困难，本发明在巡线路径上合理配置无线充电发射器将对巡线大有帮助。
（2）自动巡线控制。本发明利用GPS设定巡线路径，标注巡线路径上所有无线充电发射器（户外输电线路杆塔）的位置，并采用红外空间定位技术将无人机精确停靠户外输电线路杆塔。
（3）无线充电。现有的无人机充电桩大多是有线充电（存在电极的接触），有许多缺点，本发明使用无线充电时，电力传送元件无外露，因此不会被空气中的水分、氧气等侵蚀；无接点的存在，也因此不会有在连接与分离时的机械磨损及跳火等做成的损耗；无线充电发射器被封装在绝缘的户外输电线路杆塔内，减少了被雷击的几率。
（4）清洁环保。本发明的无线充电发射器采用清洁可再生能源供电，无需另外引线。
（5）节省空间。本发明不需搭建支架，可直接固定安装在现有的户外输电线路杆塔上，占地面积很小。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于电力巡线的无人机充电方法，其特征在于，在户外输电线路杆塔内封装无线充电发射器，在无人机上设置无线充电接收器，所述基于电力巡线的无人机充电方法包括：
所述无线充电接收器实时监测无人机内的实时电池电量；
当实时电池电量到达警报电量时，所述无线充电接收器向无线充电发射器发射第一充电请求命令，所述第一充电请求命令包括充电请求信息及身份识别信息；
所述无线充电发射器实时采集并识别第一充电请求命令，生成并发送反馈命令至无线充电接收器，所述反馈命令包括标识信息及无线充电发射器的位置信息；
所述无线充电接收器根据反馈命令建立与无线充电发射器的连接，并生成驱动命令，所述驱动命令包括无线充电发射器的位置信息；
无人机根据驱动命令飞行至与其建立连接的无线充电发射器所对应的户外输电线路杆塔的充电区域内；
所述无线充电接收器向与其建立连接的无线充电发射器发射第二充电请求命令，所述第二充电请求命令包括标识信息；
所述无线充电发射器实时采集并识别第二充电请求命令，生成充电命令并为与其建立连接的无线充电接收器充电。
2.如权利要求1所述的基于电力巡线的无人机充电方法，其特征在于，当电池电量到达警报电量时，所述无线充电接收器向无线充电发射器发射第一充电请求命令，所述无线充电发射器为距离无线充电接收器最近的无线充电发射器。
3.如权利要求1所述的基于电力巡线的无人机充电方法，其特征在于，当电池电量到达警报电量时，所述无线充电接收器向无线充电发射器发射第一充电请求命令，所述无线充电发射器为预设的无线充电发射器。
4.如权利要求1所述的基于电力巡线的无人机充电方法，其特征在于，无人机利用GPS设定巡线路径，并在巡线路径上标注所有无线充电发射器的位置。
5.如权利要求1所述的基于电力巡线的无人机充电方法，其特征在于，无人机采用红外空间定位技术并根据驱动命令飞行至与其建立连接的无线充电发射器所对应的户外输电线路杆塔的充电区域内。
6.如权利要求1所述的基于电力巡线的无人机充电方法，其特征在于，所述无线充电发射器采用光伏蓄电池供电。
7.如权利要求1所述的基于电力巡线的无人机充电方法，其特征在于，所述无线充电发射器采用户外输电线路供电。
8.如权利要求1所述的基于电力巡线的无人机充电方法，其特征在于，户外输电线路杆塔内封装有充电平台，当无人机进入户外输电线路杆塔的充电区域内时，充电平台伸出户外输电线路杆塔外表面，无人机停靠于充电平台上。
9.如权利要求1所述的基于电力巡线的无人机充电方法，其特征在于，还包括：
无线充电发射器实时检测距离无线充电接收器最近的无线充电发射器的距离；
计算由当前位置飞行至无线充电发射器的所需电池电量；
将所需电池电量与实时电池电量相比对，当所需电池电量与实时电池电量之差小于预设值时，无人机寻找无线充电发射器进行充电。
10.如权利要求1~9任一项所述的基于电力巡线的无人机充电方法，其特征在于，还包括：实时监测无线充电发射器的工作状态以标识故障的无线充电发射器。
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