CN107380440A - 一种磁悬浮式巡线无人机 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及输电线路检测技术领域，尤其涉及一种用于超导输电线路的磁悬浮式巡线无人机。所述无人机包括：磁铁底座、图像获取装置、动力装置和供电装置。所述图像获取装置设置于所述磁铁底座的下底面，所述图像获取装置包括主控单元，与所述主控单元连接的亮度传感器、摄像头、通信单元和云台，所述亮度传感器和所述摄像头均设置于所述云台上。所述动力装置包括螺旋桨和电机，所述螺旋桨设置于所述磁铁底座的下底面，并与所述电机连接，所述电机与所述主控单元连接；所述供电装置包括电池，所述电池与所述图像获取装置和所述动力装置连接。该无人机可直接悬浮于超导输电线的上方，具有能耗低，续航时间长的优点。

Description

一种磁悬浮式巡线无人机
技术领域
本申请涉及输电线路检测技术领域，尤其涉及一种用于超导输电线路的磁悬浮式巡线无人机。
背景技术
我国的输电线路跨区分布，所处地形复杂、环境恶劣，输电线路长期暴露在户外，易出现破损、断裂或倒塔等线路问题，因此，对输电线路进行定期的巡视，对于保证输电线路安全具有十分重要的作用。
近年来，无人机巡视技术在输电线路巡视领域得到了广泛应用，特别是在一些地形复杂区域，无人机巡检极大地提高了巡视效率。目前，常用的巡线无人机主要为多旋翼无人机，该多旋翼无人机主要是在通过在现有的无人机上安装摄像头，在无人机沿输电线路飞行的过程中，通过摄像头获取输电线路的图像信息，技术人员通过对该图像信息进行分析，即可获得输电线路的状态。
然而，该多旋翼无人机主要是通过多个机翼不断的旋转，产生向上的升力，使无人机悬浮于输电线路的上方。机翼的不段旋转需要消耗大量的电能，所以，该类多旋翼无人机的续航时间普遍较短，不利于开展大规模的巡线工作。因此亟待提供一种能够长时间续航的巡线无人机。
发明内容
本申请提供一种磁悬浮式巡线无人机，以解决现有的无人机续航时间短的问题。
一种磁悬浮式巡线无人机，包括：磁铁底座、图像获取装置、动力装置和供电装置；
所述图像获取装置设置于所述磁铁底座的下底面，所述图像获取装置包括主控单元，和与所述主控单元连接的亮度传感器、摄像头、通信单元和云台，所述亮度传感器和所述摄像头均设置于所述云台上；
所述动力装置包括螺旋桨和电机，所述螺旋桨设置于所述磁铁底座的下底面，并与所述电机连接，所述电机与所述主控单元连接；
所述供电装置包括电池，所述电池与所述图像获取装置和所述动力装置连接。
可选的，所述螺旋桨包括第一螺旋桨、第二螺旋桨和第三螺旋桨，所述第一螺旋桨设置于所述磁铁底座的端部，所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨设置于所述磁铁底座(1)的两侧；
所述电机包括第一电机、第二电机和第三电机；所述第一电机、第二电机和第三电机分别与所述第一螺旋桨、第二螺旋桨和第三螺旋桨连接。
可选的，所述供电装置还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板设置于所述磁铁底座的上底面。
可选的，所述太阳能电池板为曲面太阳能电池板。
可选的，所述磁铁底座为梭形。
可选的，所述摄像头包括可见光摄像头和红外线摄像头。
可选的，所述图像获取装置还包括定位单元。
可选的，所述图像获取装置还包括存储单元，用于临时存储所述摄像头获取的图像信息。
可选的，所述无人机还包括终端，用于获取图像获取装置采集的图像信息，以及向所述动力装置发送控制指令。
本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：
该磁悬浮式巡线无人机包括磁铁底座、图像获取装置、动力装置和供电装置。该磁铁底座能够在超导材料抗磁性的作用下悬浮于超导输电线路的上方，并在动力装置的作用下沿着输电线路运动。在运动的过程中，该图像获取装置能够通过摄像头获取输电线路的图像信息，并将图像信息传输给终端，技术人员通过对该图像信息进行分析，即可获得输电线路的状态。该无人机可直接悬浮于超导输电线路的上方，具有能耗低，续航时间长的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种磁悬浮式巡线无人机的俯视图。
图2为本申请实施例提供的一种磁悬浮式巡线无人机的侧视图。
图3为本申请实施例提供的一种磁悬浮式巡线无人机的连接框图。
附图标记说明：
1、磁铁底座；2、图像获取装置；21、主控单元；22、亮度传感器；23、摄像头；231、可见光摄像头；232、红外线摄像头；24、通信单元；25、定位单元；26、存储单元；27、云台；3、动力装置；31、螺旋桨；311、第一螺旋桨；312、第二螺旋桨；313、第三螺旋桨；32、电机；321、第一电机；322、第二电机；323、第三电机；4、供电装置；41、电池；42、太阳能电池板。
具体实施方式
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
随着高温超导技术的研究，超导技术的应用成本也不断地降低，铺设超导输电线路也成为可能。超导输电线路是由超导材料制成的。超导材料具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质。电阻等于零的性能称为超导性，排斥磁力线的性能则称为抗磁性。
当超导材料具有抗磁性时，置于超导材料上方的磁体的磁力线不能穿过超导体，磁体和超导体之间会产生排斥力，使磁体悬浮在超导体的上方。基于超导材料的抗体性，本申请提供一种用于超导输电线路的磁悬浮式巡线无人机。
图1为本申请实施例提供的一种磁悬浮式巡线无人机的俯视图。参见图1，该磁悬浮式巡线无人机，包括：磁铁底座1、图像获取装置2、动力装置3和供电装置4。
该磁铁底座1为片状结构，包括但不限于圆形、正方形、长方形、三角形和菱形等多种结构。在本实施例中，该磁铁底座的结构为菱形。该磁铁底座1在超导材料抗磁性的作用下，能够悬浮于超导输电线路的上方。
需要说明的是，该片状结构无论为哪种具体形状，都应尽量保持该磁铁底座1的几何中心和重心重合，以保证该无人机在飞行过程中的稳定性。
该图像获取装置2设置于该磁铁底座1的下底面，该图像获取装置2包括主控单元21、亮度传感器22、摄像头23、通信单元24和云台27。该亮度传感器22、摄像头23、通信单元24和云台27均与主控单元21连接。该亮度传感器22和摄像头23均设置于云台27上。
该摄像头23用于获取输电线路的图像信息，包括视频信息和图片信息。可选的，该摄像头23包括可见光摄像头231和红外线摄像头232。该可见光摄像头231能够在光线充足的情况下拍摄到清楚的图像信息。而当夜晚或者恶劣天气环境到来时，整个无人机的检测环境的光线均较暗，可见光摄像头231已经无法拍摄到清楚的图像信息了。而红外线摄像头232在夜晚等可见光微弱的情况下，也能够获取清晰的图像信息。
该亮度传感器22用于检测无人机当前环境的亮度值，在当前环境的亮度值大于亮度临界值时，该亮度传感器22向主控单元21发送高电平信号；在当前环境的亮度值小于亮度临界值时，该亮度传感器22向主控单元21发送低电平信号。在本实施例中，该亮度临界值为5lux，当然，也可以根据需要进行调节。
当主控单元21接收到高电平信号时，说明此时无人机的巡线环境光线充足，此时主控单元21控制可见光摄像头231打开，红外线摄像头232关闭。当主控单元21接收到低电平信号时，说明此时无人机的巡线环境光线匮乏，此时主控单元21控制红外线摄像头232打开，可见光摄像头231关闭。
该通信单元24用于将摄像头23获取的图像信息发送给终端。该终端为具有数据处理功能的设备，包括但不限于手机、笔记本电脑和平板电脑等。通过终端对图像信息进行处理，即可获得输电线路的状态。需要说明的是，该通信单元24为无线通信单元24，包括但不限于GSM通信等。
另外，该终端还能够向该无人机发送控制指令，以控制其运行。例如，在巡线过程中，遇到雷暴天气，技术人员可以通过终端将无人机停靠在铁塔上不易引起雷击尖端放电的部位，该无人机通过磁铁底座1吸附在铁塔上，不易发生掉落。或者，技术人员在使用无人机巡视的过程中，若发现输电线路有疑似缺陷，需返航再次拍摄确认，则控制该无人机转向，针对有疑似缺陷的部位进行再次拍摄，直到确认缺陷。
可选的，该图像获取装置2还包括存储单元26，用于临时存储该摄像头23获取的图像信息。在一种可能的情况下，通信信号较差，图像信息无法及时传输给终端，为了避免数据丢失，可临时存储于该存储单元26中，待通信信号稳定之后再进行传输。
可选的，该图像获取装置2还包括定位单元25，用于获取无人机当前时刻的位置信号，例如经度和纬度。通过该位置信号，操作人员即可快速地了解到无人机所处的位置。
该动力装置3包括螺旋桨31和电机32，该螺旋桨31设置于磁铁底座1的下底面，并与电机32连接，该电机与主控单元21连接。
可选的，该螺旋桨31包括第一螺旋桨311、第二螺旋桨312和第三螺旋桨313，该第一螺旋桨311设置于该磁铁底座1的端部，该第一螺旋桨311和该第二螺旋桨312设置于该磁铁底座1的两侧。该电机32包括第一电机321、第二电机322和第三电机323。该第一电机321、第二电机322和第三电机323分别与该第一螺旋桨311、第二螺旋桨312和第三螺旋桨313连接。
当主控单元21通过第一电机321、第二电机322和第三电机323控制第一螺旋桨311、第二螺旋桨312和第三螺旋桨313同时转动时，推进无人机沿超导输电线路快速前进。当主控单元21通过第一电机321和第二电机322控制第一螺旋桨311和第二螺旋桨312工作时，无人机处于转动状态，如顺时针旋转。当主控单元21通过第一电机321和第三电机323控制第一螺旋桨311和第三螺旋桨313工作时，无人机处于与上述转动状态相反的转动状态，如顺时针旋转。
由于磁铁底座1悬浮于超导输电线路的上方，螺旋桨31仅需要通过转动向无人机提供前进或者转动的动力即可。而不需要通过转动给该无人机提供一个向上的升力，以抵消无人机自身的重力，使无人机悬浮于空中。因此，该无人机的能耗非常低，一次充电之后即可保证该无人机长时间的续航。
该供电装置4包括电池41，该电池41与该图像获取装置2和该动力装置3连接，向该无人机提供电能。
可选的，参见图2，本申请实施例提供的一种磁悬浮式巡线无人机的侧视图。该供电装置4还包括太阳能电池板42，该太阳能电池板42设置于该磁铁底座1的上底面。并且该太阳能电池板42和磁铁底座1之间通过防水胶连接，以避免雨水通过二者的连接缝隙进入太阳能电池板42壳体内部。
在阳光充足的时候，该太阳能电池板42能够充分吸收太阳能，将其存储于电池41中，不仅节能环保，还减少了对无人机的充电次数，延长其续航时间。
可选的，该太阳能电池板42为曲面太阳能电池板42。曲面的设计能够增加太阳能电池板42的吸热面积，提高电池41的充电效率。
综上所述，本申请实施例提供的一种磁悬浮式巡线无人机包括磁铁底座1、图像获取装置2、动力装置3和供电装置4。该磁铁底座1能够在超导材料抗磁性的作用下使无人机悬浮于超导输电线路的上方，并在动力装置3的作用下沿着输电线路运动，运动的过程中，该图像获取装置2能够通过摄像头23获取输电线路的图像信息，并将图像信息传输给终端，技术人员通过对该图像信息进行分析，即可获得输电线路的状态。该无人机可直接悬浮于超导输电线的上方，具有能耗低，续航时间长的特点。
需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种磁悬浮式巡线无人机，其特征在于，包括：磁铁底座(1)、图像获取装置(2)、动力装置(3)和供电装置(4)；
所述图像获取装置(2)设置于所述磁铁底座(1)的下底面，所述图像获取装置(2)包括主控单元(21)，与所述主控单元(21)连接的亮度传感器(22)、摄像头(23)、通信单元(24)和云台(27)，所述亮度传感器(22)和所述摄像头(23)均设置于所述云台(27)上；
所述动力装置(3)包括螺旋桨(31)和电机(32)，所述螺旋桨(31)设置于所述磁铁底座(1)的下底面，并与所述电机(32)连接，所述电机(32)与所述主控单元(21)连接；
所述供电装置(4)包括电池(41)，所述电池(41)与所述图像获取装置(2)和所述动力装置(3)连接。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮式巡线无人机，其特征在于，所述螺旋桨(31)包括第一螺旋桨(311)、第二螺旋桨(312)和第三螺旋桨(313)，所述第一螺旋桨(311)设置于所述磁铁底座(1)的端部，所述第一螺旋桨(311)和所述第二螺旋桨(312)设置于所述磁铁底座(1)的两侧；
所述电机(32)包括第一电机(321)、第二电机(322)和第三电机(323)；所述第一电机(321)、第二电机(322)和第三电机(323)分别与所述第一螺旋桨(311)、第二螺旋桨(312)和第三螺旋桨(313)连接。
3.根据权利要求1所述的磁悬浮式巡线无人机，其特征在于，所述供电装置(4)还包括太阳能电池板(42)，所述太阳能电池板(42)设置于所述磁铁底座(1)的上底面。
4.根据权利要求3所述的磁悬浮式巡线无人机，其特征在于，所述太阳能电池板(42)为曲面太阳能电池板。
5.根据权利要求1所述的磁悬浮式巡线无人机，其特征在于，所述磁铁底座(1)为梭形。
6.根据权利要求1所述的磁悬浮式巡线无人机，其特征在于，所述摄像头(23)包括可见光摄像头(231)和红外线摄像头(232)。
7.根据权利要求1所述的磁悬浮式巡线无人机，其特征在于，所述图像获取装置(2)还包括定位单元(25)。
8.根据权利要求1所述的磁悬浮式巡线无人机，其特征在于，所述图像获取装置(2)还包括存储单元(26)，用于临时存储所述摄像头(23)获取的图像信息。
9.根据权利要求1所述的磁悬浮式巡线无人机，其特征在于，还包括终端，用于获取图像获取装置(2)采集的图像信息，以及向所述动力装置(3)发送控制指令。
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