CN110794870A - 无人机巡检固定机场、巡检业务系统及自主巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种无人机巡检固定机场及巡检业务平台，所述固定机场包括：设备箱体，其包括方形舱体和舱门，所述方形舱体包括由底板和四个侧板构成的舱体，舱门设在舱体上；承载平台，其设在方形舱体内，承载无人机；升降机构，其与承载平台连接，实现承载平台的升降；和控制模块，其连接在设备箱体上，控制舱门的自动开启与关闭，以及根据无人机的状态控制升降机构实现承载平台的上升与下降。提供无人机起飞和下降平台，实现无人机的自主化巡检。

Description

无人机巡检固定机场、巡检业务系统及自主巡检方法

技术领域

本发明属于无人机巡检行业设备技术领域，主要涉及一种无人机巡检固定机场、巡检业务系统及自主巡检方法。

背景技术

国家电网无人机巡检行业中，线路巡检主要以人操作飞机来实现巡检，相比之前的人工爬塔巡检提高了巡检的效率，减少了巡检人员的作业风险。但相对的无人机巡检还是会带来相当大的作业难度，包括设备重量、运输、无人机操作培训等，并且每次汇总收集的数据都无法实现标准统一。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种无人机巡检固定机场及巡检业务系统，该无人机巡检固定机场提供无人机起飞和下降平台，实现无人机的自主化巡检。

为了实现以上发明目的，一方面，本发明提出了一种无人机巡检固定机场，包括：设备箱体，其包括方形舱体和舱门，所述方形舱体包括由底板和四个侧板构成的舱体，舱门设在舱体上；

承载平台，其设在方形舱体内，承载无人机；

升降机构，其与承载平台连接，实现承载平台的升降；和

控制模块，其连接在设备箱体上，控制舱门的自动开启与关闭，根据无人机的状态控制升降机构实现承载平台的上升与下降、以及无人机的电能补给与数据交互。

在一种实施方案中，所述固定机场还包括设在箱体内用于无人机电能补给的电能补给机构以及用于与无人机进行数据、影像传输的数据传输机构。该电能补给机构可以采用给无人机自动更换电池的方式，也可以采用给无人机快速充电的方式。

在一种实施方案中，所述电能补给机构的充电杆与数据传输机构的数据杆在承载平台下降到设定位置时，自动接入无人机并给无人机充电以及与无人机进行数据传输。

在一种实施方案中，所述电能补给机构设有安全断电模块，所述安全断电模块在充电杆给无人机充电完毕后，自动切断充电电路。

在一种实施方案中，所述承载平台上并排设有两个椭圆形的通孔，在承载平台下降到设定位置时，所述数据传输机构的数据杆和电能补给机构的充电杆分别穿过其中一个椭圆形的通孔与无人机连接。

在一种实施方案中，所述升降机构包括驱动部件和升降螺杆，所述升降螺杆设在方形舱体的相对的两个侧板中部，承载平台通过其上的耳板与升降螺杆连接。

在一种实施方案中，所述方形舱体的相对的两个侧板上还分别设有两根导向杆，两根导向杆对称设在同侧升降螺杆的两侧，承载平台通过耳环结构与导向杆滑动连接。

在一种实施方案中，所述方形舱体上设有供两扇舱门滑移的直线滑轨，所述方形舱体内设有驱动马达和气缸，所述马达连接气缸，所述气缸连接两扇舱门，在气缸作用下两扇舱门滑移从而开启或关闭设备箱体。

在一种实施方案中，所述承载平台上设有用于固定无人机位置的控机机构，所述控机机构包括多根可滑移的控机杆，且构造成：当无人机停在承载平台上时，控机杆向中心收拢固定无人机；当无人机要起飞时，控机杆向外滑移松开无人机。

在一种实施方案中，所述控制模块至少部分位于设备箱体外，位于设备箱体外的部分上设有手动按钮和开关，所述控制模块包括控制子模块与通信模块，通信模块与无人机进行通信，所述控制子模块控制舱门的自动开启与关闭、控制承载平台的升降以及控机杆的运动。

另一方面，本发明还公开了一种无人机巡检业务系统，所述系统包括：无人机，巡检控制平台以及如上所述的固定机场，所述巡检控制平台与所述无人机以及所述固定机场均通信连接。

此外，本发明还公开了一种无人机自主巡检方法，其采用如上述的无人机巡检业务系统，所述方法包括以下步骤：

无人机巡检平台下发巡检任务到指定的固定机场；

指定的固定机场接收巡检任务，发送信号给无人机，无人机执行外出巡检；

无人机巡检结束自动返航，将数据传给固定机场；

固定机场将数据回传给巡检平台。

在进一步的实施方案中，所述方法包括：

无人机巡检平台任务下发；

固定机场地面站接收任务；

无人机下载飞行任务；

固定机场地面站控制模块开启舱门，升降机构启动升起；

无人机启动执行任务；

无人机自主返航降落，升降机构启动降下；

无人机充电、数据传输；

巡检平台接收数据，并判断数据传输完整性；

巡检平台判定数据传输完整性，若是则结束该进程；若否则继续或启动重新传输数据。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过在巡检线路上设置无人机巡检固定机场，可供无人机实现全业务流程自主化巡检，无人化管理。无人机巡检固定机场提供给无人机巡检中需要的起飞和下降的承载平台。另外设备箱体内设置的自动电能补给机构和数据传输机构，不仅可实现对无人机的电能补给，还能及时将无人机拍摄的图像、视频等数据及时传送给固定机场的设备箱体内的存储设备。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示是本发明的无人机巡检固定机场其中一种实施例的结构示意图。

图2所示是图1的无人机巡检固定机场处于开启状态时的结构示意图。

图3所示是图1的无人机巡检固定机场处于关闭状态时的结构示意图。

图4所示是图1的无人机巡检固定机场从无人机下降到充电后起飞主要过程的示意图。

图5所示是本发明的无人机巡检业务系统的结构示意图。

图6所示是本发明的无人机自主巡检方法的其中一种实施例的流程示意图。

图7所示是采用本发明的固定机场与巡检业务系统的无人机自主巡检方法。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

发明人在发明过程中注意到，国家电网无人机巡检行业中，减少了巡检人员的作业风险。但相对的无人机巡检还是会带来相当大的作业难度，包括设备重量、运输、无人机操作培训等，并且每次汇总收集的数据都无法实现标准统一。

针对以上不足，本发明的实施例提出了一种无人机巡检固定机场及巡检业务系统，下面进行详细说明。

图1所示是本发明的无人机巡检固定机场其中一种实施例的结构示意图。图2所示是图1的无人机巡检固定机场处于开启状态时的结构示意图。图3所示是图1的无人机巡检固定机场处于关闭状态时的结构示意图。图4所示是图1的无人机巡检固定机场从无人机下降到充电后起飞主要过程的示意图，其中a1至a3是无人机下降到升降机构到设备箱体关闭充电过程的结构示意图，b1至b3是无人机断电到设备箱体开启后无人机起飞主要过程的结构示意图。图5所示是本发明的无人机巡检业务系统的结构示意图。

图1至图3显示了本发明的无人机巡检固定机场的其中一种实施例。在该实施例中，本发明的无人机巡检固定机场主要包括：设备箱体、承载平台3、升降机构6和控制模块4。其中，设备箱体包括方形舱体1和舱门2。方形舱体1包括由底板和四个侧板构成的舱体。舱门2以可滑动的方式设在舱体上。承载平台3设在方形舱体1内，承载无人机，提供无人机起飞或下降平台。升降机构6与承载平台3连接，实现承载平台3的升降。控制模块4连接在设备箱体上，控制舱门2的自动开启与关闭，以及根据无人机的状态控制升降机构6实现承载平台3的上升与下降。

在一个实施例中，如图1至图3所示，该无人机巡检固定机场还包括设在箱体内用于无人机电能补给的电能补给机构以及用于与无人机进行数据、影像传输的数据传输机构。该电能补给机构可以采用给无人机自动更换电池的方式，也可以采用给无人机快速充电的方式。

在一个优选的实施例中，如图1至图3所示，电能补给机构采用自动充电设备。该自动充电设备的充电杆9与数据传输机构的数据杆10在承载平台3下降到设定位置时，分别自动接入无人机并给无人机充电以及与无人机进行数据传输。

在一个未示出的实施例中，电能补给机构设有安全断电模块。安全断电模块在充电杆9给无人机充电完毕后，自动切断充电电路。

在一个实施例中，如图1所示，承载平台3上并排设有两个椭圆形的通孔。在承载平台3下降到设定位置时，数据传输机构的数据杆10和电能补给机构的充电杆9分别穿过其中一个椭圆形的通孔与无人机连接。

在一个实施例中，如图1和图2所示，升降机构主要包括驱动部件和升降螺杆6。其中的驱动机构可采用小型的驱动电机。升降螺杆6设在方形舱体1的相对的两个侧板(图1中为前后两个侧板)中部，承载平台3通过其上的耳板与升降螺杆6连接。在图1中，当升降螺杆6转动时，两侧的耳板沿着升降螺杆6的螺纹上升，带动承载平台3向上移动。当承载平台3需要下降时，驱动电机反转，带动升降螺杆6反向转动，两侧的耳板沿着升降螺杆6的螺纹下降，带动承载平台3向下移动。

在一个实施例中，如图1和图2所示，方形舱体1的相对的两个侧板上还分别设有两根导向杆7，两根导向杆7对称设在同侧升降螺杆6的两侧，承载平台3通过耳环结构与导向杆7滑动连接。

在一个实施例中，如图1和图2所示，方形舱体1上设有供两扇舱门2滑移的直线滑轨8。该方形舱体1内设有驱动马达和气缸。其中，马达连接气缸，气缸连接两扇舱门2，在气缸作用下两扇舱门2滑移从而开启或关闭设备箱体。

在一个实施例中，如图1和图2所示，承载平台3上设有用于固定无人机位置的控机机构。控机机构包括多根可滑移的控机杆5。且构造成：当无人机停在承载平台3上时，控机杆5向中心收拢固定无人机。当无人机要起飞时，控机杆5向外滑移松开无人机。更具体地，如图1和图2所示，控机机构包括四根可滑移的控机杆5，四根控机杆5呈“井”字型设置在承载平台3上。在承载平台3上对应每根控机杆5的滑动行程设有两条滑槽或滑轨，每根控机杆5下方连接有滑动支撑件，通过该滑动支撑件沿滑轨来回滑动实现控机杆5的收拢与散开。更进一步地，控机杆5的滑动支撑件连接有滑动驱动机构，该滑动驱动机构驱动滑动支撑件带着控机杆5来回滑动。优选该滑动驱动机构与控制模块4电连接。

在一个实施例中，如图1至图3所示，控制模块4至少部分位于设备箱体外，位于设备箱体外的部分上设有手动按钮和开关。控制模块4主要包括控制子模块与通信模块。其中，通信模块与无人机进行通信。控制子模块控制舱门2的自动开启与关闭、控制承载平台3的升降以及控机杆5的运动。

在一个实施例中，如图4示出了本发明的无人机巡检固定机场的主要工作流程：

a1：无人机巡检完成，按照规定线路返航，自主识别固定机场降落位置点进行降落。此时，顶部的舱门2打开，承载平台3上升到上部，无人机可自主降落到承载平台3上。

a2：控机杆5向中心收缩，承载平台3带着无人机一起下降。无人机下降到某个位置后，顶部舱门逐步关闭。

a3：承载平台3带着无人机下降到位，无人机与电能补给机构的充电杆9与数据传输机构的数据杆10连接上，在封闭的舱体内完成电能补给以及与固定机场内的数据存储机构的数据交互。

b1：充电和数据交互完毕后，自动断电模块切换无人机的充电线路。顶部舱门2逐步开启。

b2：承载平台3带着无人机上升。

b3：承载平台3带着无人机上升到位后，控机杆5散开，无人机起飞继续完成巡检任务。

在一个实施例中，如图5所示，本发明还公开了一种巡检业务系统，该业务系统主要包括：无人机、巡检控制平台以及至少一个如上述的固定机场。其中巡检控制平台与无人机以及固定机场均通信连接。一般在实施时，设置如本发明这种固定机场的模式，适用于巡检范围比较大的应用场合，规划好无人机的巡检线路后，一般会在无人机巡检线路的下方尤其是空旷场地根据无人机的飞行距离设置如上述的固定机场，这样采用较少数量的无人机就能自主、高效地完成巡检的全自动流程作业。这种规划和设置多个如上述的固定机场的益处在于：无人机在巡检过程中，需要电能补给或者及时把拍摄的数据传送出去时，不需要飞回原始的停落点，只需要找到最近的固定机场，停靠后进行补给并把数据传给该固定机场，再由该固定机场传输给巡检控制平台即可。电能补给和数据交互结束后，无人机可自动飞出继续巡检任务。

本发明还公开了一种无人机自主巡检方法，其采用如上述的无人机巡检业务系统。如图6所示，在一个实施例中，该无人机自主巡检方法主要包括以下步骤：

无人机巡检平台下发巡检任务到指定的固定机场；

指定的固定机场接收巡检任务，发送信号给无人机，无人机执行外出巡检；

无人机巡检结束自动返航，将数据传给固定机场；

固定机场将数据回传给巡检平台。

其中，自主航线的规划为任务规划，以前期无人机巡检采集数据为基础数据，整合线路飞行及杆塔拍摄航线数据针对每条线路进行一对一存储，固定机场为区域性设备，主要运维单位为区域线路管理单位。

在一个优选的实施例中，更进一步地，如图7所示，该无人机自主巡检方法主要包括以下步骤：

无人机巡检平台任务下发；

固定机场地面站接收任务；

无人机下载飞行任务；

固定机场地面站控制模块开启舱门，升降机构启动升起；

无人机启动执行任务；

无人机自主返航降落，升降机构启动降下；

无人机充电、数据传输；

巡检平台接收数据，并判断数据传输完整性；

巡检平台判定数据传输完整性，若是则结束该进程；若否则继续或启动重新传输数据。

整体操作流程中，固定机场中接收数据任务主要由固定机场地面站设备来完成，地面站设备软件实现控制操作，控制数据任务的下发与固定机场的开启与关闭。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种无人机巡检固定机场，其特征在于，所述固定机场包括：

设备箱体，其包括方形舱体和舱门，所述方形舱体包括由底板和四个侧板构成的舱体，舱门设在舱体上；

承载平台，其设在方形舱体内，承载无人机；

升降机构，其与承载平台连接，实现承载平台的升降；和

控制模块，其连接在设备箱体上，控制舱门的自动开启与关闭，根据无人机的状态控制升降机构实现承载平台的上升与下降、以及无人机的电能补给与数据交互。

2.根据权利要求1所述的固定机场，其特征在于，所述固定机场还包括设在箱体内用于无人机电能补给的电能补给机构以及用于与无人机进行数据、影像传输的数据传输机构；所述电能补给机构的充电杆与数据传输机构的数据杆在承载平台下降到设定位置时，自动接入无人机并给无人机充电以及与无人机进行数据传输。

3.根据权利要求2所述的固定机场，其特征在于，所述电能补给机构设有安全断电模块，所述安全断电模块在充电杆给无人机充电完毕后，自动切断充电电路。

4.根据权利要求3所述的固定机场，其特征在于，所述承载平台上并排设有两个椭圆形的通孔，在承载平台下降到设定位置时，所述数据传输机构的数据杆和电能补给机构的充电杆分别穿过其中一个椭圆形的通孔与无人机连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的固定机场，其特征在于，所述升降机构包括驱动部件和升降螺杆，所述升降螺杆设在方形舱体的相对的两个侧板中部，承载平台通过其上的耳板与升降螺杆连接。

6.根据权利要求5所述的固定机场，其特征在于，所述方形舱体的相对的两个侧板上还分别设有两根导向杆，两根导向杆对称设在同侧升降螺杆的两侧，承载平台通过耳环结构与导向杆滑动连接。

7.根据权利要求1所述的固定机场，其特征在于，所述方形舱体上设有供两扇舱门滑移的直线滑轨，所述方形舱体内设有驱动马达和气缸，所述马达连接气缸，所述气缸连接两扇舱门，在气缸作用下两扇舱门滑移从而开启或关闭设备箱体。

8.根据权利要求1所述的固定机场，其特征在于，所述承载平台上设有用于固定无人机位置的控机机构，所述控机机构包括多根可滑移的控机杆，且构造成：当无人机停在承载平台上时，控机杆向中心收拢固定无人机；当无人机要起飞时，控机杆向外滑移松开无人机。

9.根据权利要求8所述的固定机场，其特征在于，所述控制模块至少部分位于设备箱体外，位于设备箱体外的部分上设有手动按钮和开关，所述控制模块包括控制子模块与通信模块，通信模块与无人机进行通信，所述控制子模块控制舱门的自动开启与关闭、控制承载平台的升降以及控机杆的运动。

10.一种无人机巡检业务系统，其特征在于，所述系统包括：无人机，巡检控制平台以及如上述权利要求1至9中任一项所述的固定机场，所述巡检控制平台与所述无人机以及所述固定机场均通信连接。

11.一种无人机自主巡检方法，其特征在于，采用如权利要求10所述的无人机巡检业务系统，所述方法包括以下步骤：

无人机巡检平台下发巡检任务到指定的固定机场；

指定的固定机场接收巡检任务，发送信号给无人机，无人机执行外出巡检；

无人机巡检结束自动返航，将数据传给固定机场；

固定机场将数据回传给巡检平台。

12.根据权利要求11所述的无人机自主巡检方法，其特征在于，所述方法包括：

无人机巡检平台任务下发；

固定机场地面站接收任务；

无人机下载飞行任务；

固定机场地面站控制模块开启舱门，升降机构启动升起；

无人机启动执行任务；

无人机自主返航降落，升降机构启动降下；

无人机充电、数据传输；

巡检平台接收数据，并判断数据传输完整性；

巡检平台判定数据传输完整性，若是则结束该进程；若否则继续或启动重新传输数据。

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