CN110323791A - 无人机供电系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种无人机供电系统，包括无人机调度中心、多个高压线路取电装置和无人机补电平台。多个高压线路取电装置分别安装在间隔预设距离的架空线杆塔上，高压线路取电装置包括高压引流线、电压互感器取电模块、第一开关、感应线圈取电模块、第二开关和AC/DC转换器；无人机补电平台包括停机场，停机场内部设置有DC/DC转换器和第一定位模块，停机场的第一充电输入端与AC/DC转换器连接，供电输出端与无人机的取电输入端相匹配；无人机设置有第二定位模块，无人机、无人机补电平台均与无人机调度中心无线通信连接，无人机调度中心根据无人机和多个无人机补电平台的相对位置控制无人机取电。本申请解决了无人机续航不足的问题。

Description

无人机供电系统
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机供电系统。
背景技术
随着无人机技术的不断发展，无人机在军用、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄、物流等各行各业行业已经得到了广泛应用。在电力行业，使用无人机开展电力线路巡检工作逐渐成为电力科研人员的重要研究方向。
无人机的动力来源主要为电池和汽油，其中，在电力线路巡检中使用的无人机，其动力来源多为电池，受无人机体积和重量的限制，无人机的电池容量有限，导致进行电力线路巡检的无人机所巡检的电力线路距离较短，相关技术中，需要控制无人机在电力不足时及时控制无人机返航进行充电，充完电后再飞往电力线路附近进行巡检，电力线路巡检工作的效率较低。
发明内容
本申请提供了一种无人机供电系统，以解决无人机在电力线路巡检工作时续航不足的技术问题。
本申请提供了一种无人机供电系统，该系统包括：无人机调度中心、多个高压线路取电装置和无人机补电平台，其中，
多个所述高压线路取电装置分别安装在间隔预设距离的架空线杆塔上，所述高压线路取电装置包括高压引流线、电压互感器取电模块、第一开关、感应线圈取电模块、第二开关和AC/DC转换器，所述高压线路取电装置与所述架空线杆塔上的三相输电线路中的任一相输电线路电连接，所述电压互感器取电模块的输入端与高压引流线连接，所述电压互感器取电模块的输出端与第一开关连接，所述感应线圈取电模块的一次线圈与高压引流线连接，所述感应线圈取电模块的二次线圈的一端接地，另一端与第二开关连接，所述第一开关和第二开关分别与所述AC/DC转换器连接；
多个所述无人机补电平台分别安装在安装有所述高压线路取电装置的架空线杆塔上，所述无人机补电平台位于所述高压线路取电装置下方，所述无人机补电平台包括停机场，所述停机场内部设置有DC/DC转换器和第一定位模块，所述停机场的第一充电输入端与所述AC/DC转换器连接，所述停机场的供电输出端与无人机的取电输入端相匹配；
所述无人机设置有第二定位模块，所述无人机、无人机补电平台均与所述无人机调度中心无线通信连接，所述无人机调度中心根据所述无人机和多个所述无人机补电平台的相对位置控制所述无人机取电。
可选地，还包括太阳能发电装置、第三开关和线路取电开关，所述太阳能发电装置安装在安装有所述高压线路取电装置的架空线杆塔上，所述太阳能发电装置与第三开关连接，所述第三开关与所述停机场的第二充电输入端连接，所述停机场的第一充电输入端与AC/DC转换器之间连接有所述线路取电开关。
可选地，还包括风能发电装置和第四开关，所述风能发电装置安装在安装有所述高压线路取电装置的架空线杆塔上，所述风能发电装置与第四开关连接，所述第四开关与所述停机场的第三充电输入端连接。
可选地，所述第一开关和第二开关均为电子开关，所述无人机补电平台根据所述无人机调度中心的电源切换信号控制所述第一开关接通、第二开关断开，或控制所述第一开关断开、第二开关接通。
可选地，所述无人机补电平台包括直充模块与储能模块，所述储能模块包括备用电池，所述直充模块的供电输出端与所述无人机的取电输入端相匹配，所述储能模块的供电输出端与所述备用电池的取电输入端相匹配。
本申请提供的无人机供电系统的有益效果包括：
本申请实施例提供的无人机供电系统，可从架空线杆塔上的输电线路上取电，通过降压传至无人机补电平台为无人机供电，解决了无人机在电力线路巡检工作时续航不足的技术问题，由于电网已经覆盖各村各户，故利用本申请实施例提供的无人机供电系统，方便且经济，使得无人机运输距离将得到极大地提升。本申请实施例从输电线路上取电的方式包括有线取电和无线取电，有线取电具有取电效率高的优点，无线取电具有安全性高的优点，本申请实施例通过设置第一开关和第二开关可选择取电方式为有线取电或无线取电，相较于单一取电方式，具有灵活性高，可靠性强的优点。无人机补电平台还设置有备用电池，通过为备用电池充电进行电力储蓄，提高了供电稳定性。本申请实施例还可通过太阳能、风能方式进行多能源同时取电，扩大了取电来源，进一步增强了取电稳定性。
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无人机供电系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种多能源取电示意图；
图3为本申请实施例提供的一种无人机补电平台的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
参见图1，为本申请实施例提供的一种无人机供电系统的结构示意图，如图1所示，本申请实施例提供的无人机供电系统，包括：无人机调度中心3、多个高压线路取电装置1和无人机补电平台2。
多个高压线路取电装置1分别安装在间隔预设距离的架空线杆塔4上，无人机补电平台2位于高压线路取电装置1下方。图1中，每隔一个架空线杆塔4安装有一个高压线路取电装置1，可根据无人机5的分布密度，具体设置高压线路取电装置1的安装间距。
高压线路取电装置1包括高压引流线11，通过高压引流线11从A相输电线路、B相输电线路、C相输电线路中的任一相输电线路电取电并转换为低压直流电后，将低压直流电经低压充电引流线18传输至无人机补电平台2，利用无人机调度中心3控制无人机5飞往无人机补电平台2进行补电。
从输电线路取电可包括有线取电及无线取电，另外，除了输电线路取电，本申请还提供了其他取电方式，参见图2，为本申请实施例提供的一种多能源取电示意图，如图2所示，输电线路上的有线取电包括电压互感器取电和感应线圈取电。为实现有线取电和感应线圈取电，除了高压引流线11，高压线路取电装置1还包括电压互感器取电模块12、第一开关13、感应线圈取电模块14、第二开关15和AC/DC转换器16和线路取电开关17。
电压互感器取电模块12的输入端与高压引流线11连接，电压互感器取电模块12的输出端与第一开关13连接，电压互感器取电模块12从高压引流线11上进行有线取电，输出低压交流电，第一开关13与AC/DC转换器16连接，第一开关13打开，则电压互感器取电模块12取的电传输至AC/DC转换器16。
感应线圈取电模块14的一次线圈与高压引流线11连接，感应线圈取电模块14从高压引流线11上进行无线取电，输出低压交流电，感应线圈取电模块14的二次线圈的一端接地，另一端与第二开关15连接，第二开关15与AC/DC转换器16连接，第二开关打开，则感应线圈取电模块14取的电传输至AC/DC转换器16。
电压互感器取电模块12和感应线圈取电模块14不同时取电，避免交流反送电。因此，第一开关13和第二开关15不同时开启。
电压互感器取电模块12或感应线圈取电模块14经AC/DC转换器16转换为直流电后，经线路取电开关17送入无人机补电平台2的DC/DC转换器22，经DC/DC转换器22转换为匹配无人机5的充电电压和电流后，送入无人机补电平台2的直充模块24供无人机5进行充电。
线路取电开关17可控制是否通过输电线路进行取电，除了输电线路取电，图2中还示出了通过太阳能发电装置6进行取电，通过第三开关61控制是否通过太阳能发电装置6进行取电。太阳能发电装置6安装在设置有无人机补电平台2的架空线杆塔4上。
太阳能发电装置6包括太阳能电池板及相应的用于实现太阳能取电的电路结构，太阳能发电装置6取的电同样送入无人机补电平台2的DC/DC转换器22，经DC/DC转换器22转换为匹配无人机5的充电电压和电流后，送入无人机补电平台2的直充模块24供无人机5进行充电。
除了通过直充模块24为无人机5进行供电，本申请实施例在无人机补电平台2还设置了储能模块25进行储蓄供电。无人机补电平台2的结构可参见图3，为本申请实施例提供的一种无人机补电平台的结构示意图，如图3所示，本申请实施例提供的无人机补电平台2，包括停机场21、DC/DC转换器22、第一定位模块23、直充模块24、储能模块25和控制模块26。
停机场21为无人机5停放的平台，DC/DC转换器22、第一定位模块23、直充模块24、储能模块25和控制模块26均设置在停机场21内部。停机场21设置有第一充电输入端和第二充电输入端，第一充电输入端和和第二充电输入端均与DC/DC转换器22连接，第一充电端通过线路取电开关17从AC/DC转换器16进行输电线路取电，第二充电端通过第三开关61从太阳能发电装置6进行取电。
DC/DC转换器22分别与直充模块24和储能模块25连接，直充模块24设置有与无人机5的取电输入端相匹配的供电输出端口，该供电输出端口称为直充端口。直充端口位于停机场21预设充电位置的外表面，当无人机5停靠在停机场21的预设充电位置时，无人机5的取电输入端能够通过直充端口进行取电。
储能模块25包括备用电池，储能模块25设置有与备用电池的取电输入端相匹配的供电输出端，该供电输出端口称为备用电池充电端口。通过备用电池充电端口为备用电池进行充电，备用电池可作为储备能源，为无人机5进行供电。
第一定位模块23可实现无人机补电平台2的定位，无人机补电平台2还包括第一无线通信模块(未示出)，无人机补电平台2通过第一无线通信模块与无人机调度中心3无线通信连接，将自己的定位信息发送到无人机调度中心3，无人机5内设置有第二定位模块和第二无线通信模块，无人机5通过第二无线通信模块与无人机调度中心3无线通信连接，将自己的定位信息发送到无人机调度中心3，无人机调度中心3根据无人机补电平台2的定位信息和无人机5的定位信息，可选择无人机5就近的或空闲的无人机补电平台2作为无人机5的取电平台，控制无人机5飞往取电平台进行补电。其中，判断无人机补电平台2是否空闲，可根据该无人机补电平台2的定位信息是否与其中一个无人机5的定位信息相同或差距在预设范围内来进行，该预设范围可根据无人机补电平台2和无人机5的尺寸等信息进行具体设置。
控制模块26可对无人机补电平台2内各模块实现其功能的工作过程进行具体控制。
除了上述取电方式，还可利用风能取电方式，风能发电装置可安装在设置有无人机补电平台2的架空线杆塔4上，设置第四开关控制从风能发电装置取电，风能发电装置与第四开关连接，第四开关与停机场21另外设置的第三充电输入端连接。
线路取电、太阳能取电和风能取电可同时运行，即可同时打开线路取电开关17、第三开关61和第四开关。
本申请实施例中的开关，如第一开关13、第二开关15、线路取电开关17、第三开关61和第四开关均可为电子开关，无人机补电平台2根据无人机调度中心3的电源切换信号控制第一开关13接通、第二开关15断开，或控制第一开关13断开、第二开关15接通，以及控制线路取电开关17、第三开关61和第四开关的接通或断开。
由上述实施例可见，本申请实施例提供的无人机供电系统，可从架空线杆塔上的输电线路上取电，通过降压传至无人机补电平台为无人机供电，解决了无人机在电力线路巡检工作时续航不足的技术问题，由于电网已经覆盖各村各户，故利用本申请实施例提供的无人机供电系统，方便且经济，使得无人机运输距离将得到极大地提升。本申请实施例从输电线路上取电的方式包括有线取电和无线取电，有线取电具有取电效率高的优点，无线取电具有安全性高的优点，本申请实施例通过设置第一开关和第二开关可选择取电方式为有线取电或无线取电，相较于单一取电方式，具有灵活性高，可靠性强的优点。无人机补电平台还设置有备用电池，通过为备用电池充电进行电力储蓄，提高了供电稳定性。本申请实施例还可通过太阳能、风能方式进行多能源同时取电，扩大了取电来源，进一步增强了取电稳定性。
由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
需要说明的是，在本说明书中，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，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。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电路结构、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电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (5)

1.一种无人机供电系统，其特征在于，包括：无人机调度中心(3)、多个高压线路取电装置(1)和无人机补电平台(2)，其中，
多个所述高压线路取电装置(1)分别安装在间隔预设距离的架空线杆塔(4)上，所述高压线路取电装置(1)包括高压引流线(11)、电压互感器取电模块(12)、第一开关(13)、感应线圈取电模块(14)、第二开关(15)和AC/DC转换器(16)，所述高压线路取电装置(1)与所述架空线杆塔(4)上的三相输电线路中的任一相输电线路电连接，所述电压互感器取电模块(12)的输入端与高压引流线(11)连接，所述电压互感器取电模块(12)的输出端与第一开关(13)连接，所述感应线圈取电模块(14)的一次线圈与高压引流线(11)连接，所述感应线圈取电模块(14)的二次线圈的一端接地，另一端与第二开关(15)连接，所述第一开关(13)和第二开关(15)分别与所述AC/DC转换器(16)连接；
多个所述无人机补电平台(2)分别安装在安装有所述高压线路取电装置(1)的架空线杆塔(4)上，所述无人机补电平台(2)位于所述高压线路取电装置(1)下方，所述无人机补电平台(2)包括停机场(21)，所述停机场(21)内部设置有DC/DC转换器(22)和第一定位模块(23)，所述停机场(21)的第一充电输入端与所述AC/DC转换器(16)连接，所述停机场(21)的供电输出端与无人机(5)的取电输入端相匹配；
所述无人机(5)设置有第二定位模块，所述无人机(5)、无人机补电平台(2)均与所述无人机调度中心(3)无线通信连接，所述无人机调度中心(3)根据所述无人机(5)和多个所述无人机补电平台(2)的相对位置控制所述无人机(5)取电。
2.如权利要求1所述的无人机供电系统，其特征在于，还包括太阳能发电装置(6)、第三开关(61)和线路取电开关(17)，所述太阳能发电装置(6)安装在安装有所述高压线路取电装置(1)的架空线杆塔(4)上，所述太阳能发电装置(6)与第三开关(61)连接，所述第三开关(61)与所述停机场(21)的第二充电输入端连接，所述停机场(21)的第一充电输入端与AC/DC转换器(16)之间连接有所述线路取电开关(17)。
3.如权利要求1所述的无人机供电系统，其特征在于，还包括风能发电装置和第四开关，所述风能发电装置安装在安装有所述高压线路取电装置(1)的架空线杆塔(4)上，所述风能发电装置与第四开关连接，所述第四开关与所述停机场(21)的第三充电输入端连接。
4.如权利要求1所述的无人机供电系统，其特征在于，所述第一开关(13)和第二开关(15)均为电子开关，所述无人机补电平台(2)根据所述无人机调度中心(3)的电源切换信号控制所述第一开关(13)接通、第二开关(15)断开，或控制所述第一开关(13)断开、第二开关(15)接通。
5.如权利要求1所述的无人机供电系统，其特征在于，所述无人机补电平台(2)包括直充模块(24)与储能模块(25)，所述储能模块(25)包括备用电池，所述直充模块(24)的供电输出端与所述无人机(5)的取电输入端相匹配，所述储能模块(25)的供电输出端与所述备用电池的取电输入端相匹配。
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