CN110471449A - 一种检测电力线缆故障的无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测电力线缆故障的无人机，该无人机配置有摄像头、前置超声波测距模块和下置超声波测距模块，可以实现低成本的巡线，使用时，只需要按下功能按钮起飞或者遥控器操作起飞，无人机自主起飞到线缆所在高度后，便开始恒定高度飞行，根据线缆位置自动调整高度和巡线路径沿线移动，当摄像头检测到线缆断路或冒烟起火等异常状况时可以自动拍照并通过GPS模块记录当前位置，工作人员可以控制拍摄照片和视频，存储在SD卡里面，用于记录故障情况，判定故障类别。此外激光可以用于指示飞机位置，支持一键返航功能，无人机可以自动回到原来的起点降落。
Description
技术领域
本发明涉及四旋翼无人机电力巡线领域，特别涉及一种基于视觉和超声波测距模块的电力线缆检测无人机。
背景技术
目前电力行业发展迅速，引入了大量智能移动终端，用于代替人工实现自动检查电力线缆状况。电力线缆巡检距离远，位置高，在高电压下危险系数大，而人工巡检耗时耗力，效率较低。由于巡检的结果需及时存储，工作人员常携带照相机和GPS导航仪等设备，上传至电力维修中心存档，这在交通不发达的地方无疑增加巡检难度，同时电力线缆故障不明，人工巡线检查十分危险，也易造成人员受伤。目前无人机行业发展迅猛，它在电力巡线上面也有着很多的应用，但普遍方案所使用的双目视觉系统和机载多线雷达过于昂贵，增加了巡检成本。针对上述问题，电力行业急需一种检测电力线缆故障的无人机。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种检测电力线缆故障的无人机，可以有效解决背景技术当中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种检测电力线缆故障的无人机，特点是它包括四轴机架，在四轴机架上表面固定有上底板，上底板与四轴机架之间采用短立柱连接，四轴机架下表面固定有下底板，下底板与四轴机架之间采用长立柱连接；在所述四轴机架的四轴端部分别连接有脚架及电机，所述脚架固定在四轴机架端部底面，所述电机固定在四轴机架端部上表面，所述桨叶固定在电机上；所述上底板上固定有飞控板，飞控为带有微控制器的印刷电路板，设置有数个接口，飞控板上分别连接有显示屏、运动姿态解算模块、GPS模块、功能按键及接收机模块；所述下底板上、与四轴机架间的空间内设置有电池、前置超声波测距模块及摄像头，下底板底表面上设置有下置超声波测距模块、光流模块及激光，所述电池、前置超声波测距模块、摄像头、下置超声波测距模块、光流模块及激光分别通过导线与飞控板的对应接口连接；其中：所述第一前置超声波测距模块与摄像头同一水平线安装，所述摄像头上固定有补光灯，所述摄像头内设有无线图传模块并插有SD卡。
优选的，所述的微控制器使用德州仪器的TIVA系列微处理器。
优选的，所述的摄像头镜头为1600万像素高清镜头。
优选的，所述的光流模块为PX4FLOW模块。
优选的，所述的功能按键分为上翻页和下翻页，同时根据按键间隔长短可以更改飞行任务模式和启动飞行。
优选的，所述SD卡使用的是256G内存SD卡。
优选的，所述的脚架使用3D打印制作。
优选的，所述的无线图传模块使用Type-C接口配合5.8GHz频率接收机使用手机APP显示图像。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明使用通过按键或者遥控的方式自主起飞，飞机飞到指定高度后，识别到准确的目标标识物之后，定高飞行，根据线缆位置自动调整高度和巡线路径沿线移动，巡航过程当中使用前置超声波测距模块准确定位自己和电力线缆的安全距离，前置摄像头可以实时记录传输当前画面，使用无线图传模块发射到指定的接收机上，可以自主识别和观察到故障进行拍照和声光报警，所拍摄的照片或者视频记录在本地的SD卡里面，进行飞行到指定位置可以进行绕电线杆操作或者定点降落，完成自主巡线返航功能。可以飞机飞行途中切换使用人员操控模式，完成相应动作。返航后，使用人员可以查看SD卡里面记录的电力故障的视频或者照片，帮助维修人员诊断故障，完全自主进行巡线，方便快捷，适用范围广，有利于推广和普及。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明俯视图；
图3为本发明侧视图；
图4为本发明底部示意图；
图5为本发明飞控板示意图；
图6为本发明电路连接示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参阅图1-6，一种检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，它包括四轴机架17，在四轴机架17上表面固定有上底板18，上底板18与四轴机架17之间采用短立柱连接，四轴机架17下表面固定有下底板19，下底板19与四轴机架17之间采用长立柱连接；在所述四轴机架17的四轴端部分别连接有脚架14及电机13，所述脚架14固定在四轴机架17端部底面，所述电机13固定在四轴机架17端部上表面，所述桨叶12固定在电机13上；所述上底板18上固定有飞控板1，飞控板1为带有微控制器的印刷电路板，设置有数个接口，飞控板1上分别连接有显示屏11、运动姿态解算模块5、GPS模块3、功能按键16及接收机模块9；所述下底板19上、与四轴机架17间的空间内设置有电池15、前置超声波测距模块2及摄像头6，下底板19底表面上设置有下置超声波测距模块21、光流模块4及激光10，所述电池15、前置超声波测距模块2、摄像头6、下置超声波测距模块21、光流模块4及激光10分别通过导线与飞控板1的对应接口连接；其中：所述前置超声波测距模块2与摄像头6同一水平线安装，所述摄像头6上固定有补光灯20，所述摄像头6内设有无线图传模块8并插有SD卡7。
本实施例中，优选的，所述的飞控1使用德州仪器的TIVA系列微处理器。
本实施例中，优选的，所述的摄像头镜头6为1600万像素高清镜头。
本实施例中，优选的，所述的光流模块4为PX4FLOW模块。
本实施例中，优选的，所述的功能按键16分为上翻页和下翻页，同时根据按键间隔长短可以更改飞行任务模式和启动飞行。
本实施例中，优选的，所述SD卡7使用的是256G内存SD卡。
本实施例中，优选的，所述的脚架14使用3D打印制作。
本实施例中，优选的，所述的无线图传模块8使用Type-C接口配合5.8GHz频率接收机使用手机APP显示图像。
需要说明的是，本发明为一种检测电力线缆故障的无人机，创新点在于使用超声波测距模块和视觉相结合的技术解决电力巡线问题。当需要对某一段电力线缆进行巡检的时候，只需要将电池15接上，放置于某一电线杆处，使用功能按键16或者遥控器自主起飞，无人机对准电线杆飞到一定高度之后，开始电力巡线。电力巡线过程中，使用前置超声波测距模块2确无人机和线缆的相对位置。无人机在安全距离范围内，尽可能贴近线缆，以便准确观测线缆的情况，如果发现飞行器距离线缆过远，则缓慢贴近，直至安全范围内，如果发现距离过近，则迅速远离。使用人员可以根据无线图传模块8传输的画面，实时了解飞机周围状况。当无人机发现线缆的异物、冒烟起火或线缆断开的时候，会发出声光报警并且记录画面，预警该处出现了电力故障。如果需要录制视频，无人机可以自主或遥控对画面进行拍照和摄影。在飞机返航之后，可以在SD卡7当中，获取到图片或视频数据。无人机启动后，会根据GPS模块3的数据记录并存储的飞机位置，因此使用人员可以自行控制飞机的返航距离和返航位置。当确认返航之后，飞机便开始调转机头，执行自主返航任务。飞机会根据GPS模块3存储的起飞位置，当收到自主返航的指令时，飞机将会回到起始位置，自主降落，完成返航任务。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，它包括四轴机架（17），在四轴机架（17）上表面固定有上底板（18），上底板（18）与四轴机架（17）之间采用短立柱连接，四轴机架（17）下表面固定有下底板（19），下底板（19）与四轴机架（17）之间采用长立柱连接；在所述四轴机架（17）的四轴端部分别连接有脚架（14）及电机（13），所述脚架（14）固定在四轴机架（17）端部底面，所述电机（13）固定在四轴机架（17）端部上表面，所述桨叶（12）固定在电机（13）上；
所述上底板（18）上固定有飞控板（1），飞控板（1）为带有微控制器的印刷电路板，设置有数个接口，飞控板（1）上分别连接有显示屏（11）、运动姿态解算模块（5）、GPS模块（3）、功能按键（16）及接收机模块（9）；
所述下底板（19）上、与四轴机架（17）间的空间内设置有电池（15）、前置超声波测距模块（2）及摄像头（6），下底板（19）底表面上设置有第二下置超声波测距模块（21）、光流模块（4）及激光（10），所述电池（15）、第一前置超声波测距模块（2）、摄像头（6）、下置超声波测距模块（21）、光流模块（4）及激光（10）分别通过导线与飞控板（1）的对应接口连接；其中：
所述前置超声波测距模块（2）与摄像头（6）同一水平线安装，所述摄像头（6）上固定有补光灯（20），所述摄像头（6）内设有无线图传模块（8）并插有SD卡（7）。
2.根据权利要求1所述的检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，所述的摄像头镜头（6）为1600万像素高清镜头。
3.根据权利要求1所述的检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，所述的光流模块（4）为PX4FLOW模块。
4.根据权利要求1所述的检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，所述的脚架（14）使用3D打印制作。
5.根据权利要求1所述的检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，所述的无线图传模块（8）使用Type-C接口配合5.8GHz频率接收机，使用手机APP显示图像。
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