CN111056004A - 一种用于电网督察的无人机巡检系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电网督察的无人机巡检系统，包括操作端、无人机以及起降平台，所述无人机包括：控制单元，控制无人机飞行并与操作端通信；多轴支架，承载整个无人机；外旋翼，设置在多轴支架的轴端，提供向上的升力；内旋翼，设置在多轴支架的中部，提供向下的推力；拍摄单元，连接控制单元，拍摄目标图片和/或视频；电池，连接控制单元、外旋翼、内旋翼及拍摄单元；所述起降平台包括：降落板，用于无人机的起降；充电端，连接外接电源；放电端，连接充电端，用于为无人机的电池充电。本发明的实质性效果包括：无人机起降及充电方便，飞行时通过不同方向的输出达到动态平衡，飞行灵活，能应对复杂的气流环境，稳定性高，且噪音较小。

Description

一种用于电网督察的无人机巡检系统

技术领域

本发明涉及电网巡检系统领域，特别涉及一种用于电网督察的无人机巡检系统。

背景技术

定期进行电网巡检是保证电网正常运行，消除事故或安全隐患的重要措施，现有巡检方式多为人工配合检测设备进行巡查检测，受天气等因素影响，效率较低。随着无线传输及计算机技术的进步，市场上出现了在现实巡检系统，虽然该系统反馈速度快，但需要对电网系统各部分进行改进完善，投资较大。

近年来无人机技术飞速发展，利用无人机进行巡航检测在各种领域得到广泛应用。中国具有复杂庞大的电网系统，电网分布环境及场景复杂，传统的人工巡检或在线巡检无法较好的满足整个电网系统的巡检要求，将无人机巡航监测应用于电网巡检具有广泛市场前景。

无人机具有体积小、重量轻、携带方便、隐蔽性好、时效性好、收放简便等诸多优点，特别适合随身携带、跟拍和执行一些特殊的任务，便于普及应用。目前，垂直升降类无人机主要基于三种技术平台，一种是“多轴”（即并列多旋翼）式，另一种是传统的“旋翼＋尾桨”技术，第三种就是“共轴反向双旋翼”技术。

其中，“多轴”式是时下较流行的技术形式，有四轴、六轴、八轴及以上等多轴结构形式，这种形式的最主要优点就是控制方便，如无人机的姿态、航向、旋转控制都可以用控制各电机的转速来实现。但基于这种技术平台打造的无人机结构较复杂，外廓尺寸相对较大，与同等质量、同功率的“旋翼＋尾桨”无人机和“共轴反向双旋翼”无人机相比，存在成本高、有效载荷小、飞行阻力较大、抗风能力较弱等缺点。

公开号 CN206077604U的实用新型提供了一种基于无人机的特高压电网建设工程的巡查系统，涉及特高压电网建设工程巡查技术领域。系统中的无人机装置包括无人机控制电路、数据传输电路、图像传输电路、遥控信号接收器、三轴云台、可见光摄像机与红外成像仪；可见光摄像机与红外成像仪集成为一体，安装于三轴云台上，并通过三轴云台与无人机控制电路连接；无人机控制电路还连接数据传输电路、图像传输电路和遥控信号接收器；无人机控制电路通过遥控信号接收器与遥控装置通信连接；数据传输电路和图像传输电路与地面监控站终端通信连接；遥控装置与地面监控站终端通信连接；地面监控站终端通过网络与外部服务器通信连接；外部服务器与电网基建管控平台终端连接。

仅通过对无人机与后台之间的电路模块进行优化改进，主要提高了通讯质量，但无法保证无人机本身的抗风能力或者稳定性，而电网的巡检或督察所处的地理环境差异巨大，不能保证都具有良好的作业条件，因此需要专门为电网巡检或督察而设计新的无人机系统。

发明内容

基于现有技术中无人机稳定性差，无法满足电网巡检或督察需求的问题，本发明提供了一种用于电网督察的无人机巡检系统，通过对无人机和起降平台的重新设计，提高无人机的稳定性和续航能力，以满足电网的巡检或督察需求。

以下是本发明的技术方案。

一种用于电网督察的无人机巡检系统，包括操作端、无人机以及起降平台，所述无人机包括：控制单元，控制无人机飞行并与操作端通信；多轴支架，承载整个无人机；外旋翼，设置在多轴支架的轴端，提供向上的升力；内旋翼，设置在多轴支架的中部，提供向下的推力；拍摄单元，连接控制单元，拍摄目标图片和/或视频；电池，连接控制单元、外旋翼、内旋翼及拍摄单元；所述起降平台包括：降落板，用于无人机的起降；充电端，连接外接电源；放电端，连接充电端，用于为无人机的电池充电。起降平台可以放置于皮卡车的车斗，将皮卡车作为外部电源，无人机位于降落板时，通过放电端拉出电线为无人机充电。

其中外旋翼用于提供最基础的升力，即向下的推力，使无人机能够在正常环境中飞行，但由于以这种方式飞行时自身只能提供单方向的升力，遇到上升气流较大时，即使外旋翼接近停转，仍然无法做到维持高度或者下降，而电网中许多设施设置在相对高处或地形复杂的位置，因此仅使用外旋翼无法保证飞行的稳定性和安全性。同时由于巡检或督察对于无人机的升力要求不高，因此这里设计了另一组用于平衡升力的内旋翼，内旋翼的推力输出方向向上，与外旋翼的提供的升力方向相反，由此无人机在飞行时，就具有两个方向的推力可供调节，在一般情况下内旋翼转速较慢，当需要调节时，降低外旋翼转速并提升内旋翼转速，可以使其对于气流的应对更迅速和有效，提高了无人机的稳定性，方便图像或视频的拍摄。

作为优选，所述无人机下方悬挂有控制盒，所述控制单元及电池设置于控制盒内，拍摄单元设置于控制盒下方。单独设置一个控制盒，一方面增加了散热能力，另一方面便于电池的拆装或充电，另外还能够将无人机的中心下移，提高稳定性。

作为优选，所述外旋翼通过圆筒形的整流罩包裹，整流罩的下侧向里收拢。整流罩稳定外旋翼周围的气流，时飞行更平稳，动力输出更有效，同时下侧向里收拢的设计，能够一定程度上减少无人机的噪音向地面传播。

作为优选，所述外旋翼以及整流罩与多轴支架之间可旋转连接。通过控制外旋翼的方向，可以增加无人机飞行的灵活性。

作为优选，所述外旋翼的扇叶所在平面位于整流罩的上半部。可以更好地降低无人机对地面的噪音，同时能够提高一定的稳定性。

作为优选，所述无人机的内旋翼设置在多轴支架正中间，内旋翼为共轴反向双旋翼。如果正中间设置一个旋翼，则由于扭矩无法平衡，容易导致无人机不受控制地旋转，因此需要共轴反向双旋翼，自身平衡扭矩，输出向上的推力。

作为优选，所述无人机的内旋翼围绕多轴支架正中间对称设置，每个内旋翼为单旋翼。通过若干对称的单旋翼，保证扭矩的平衡性，输出向上的推力。

作为优选，所述多轴支架为四轴支架。四轴是一种平衡性较高且成本较低的结构。

作为优选，所述起降平台还设有指示灯，指示灯位于降落板中间。指示灯用于在无人机降落时提供参考，防止出现较大偏差。

本发明的实质性效果包括：无人机起降及充电方便，飞行时通过不同方向的输出达到动态平衡，飞行灵活，能应对复杂的气流环境，稳定性高，且噪音较小。

附图说明

图1为本发明实施例1的无人机示意图；

图2为本发明实施例1的无人机剖面图；

图3为本发明实施例1的起降平台示意图；

图4为本发明实施例2的无人机示意图；

图中包括：1-多轴支架、2-外旋翼、3-内旋翼、4-拍摄单元、5-控制盒、6-降落板、7-充电端、8-放电端、9-指示灯、10-整流罩。

具体实施方式

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描述。另外，为了更好的说明本发明，在下文中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未做详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

实施例1：一种用于电网督察的无人机巡检系统，包括操作端、无人机以及起降平台，其中无人机的结构如图1及图2所示，包括：控制单元，控制无人机飞行并与操作端通信；多轴支架1，承载整个无人机，本实施例使用的是四轴支架；外旋翼2，设置在多轴支架1的轴端，提供向上的升力；内旋翼3，设置在多轴支架1的中部，提供向下的推力；拍摄单元4，连接控制单元，拍摄目标图片和/或视频；电池，连接控制单元、外旋翼2、内旋翼3及拍摄单元4。

其中无人机下方悬挂有控制盒5，控制单元及电池设置于控制盒5内，拍摄单元4设置于控制盒5下方。单独设置一个控制盒5，一方面增加了散热能力，另一方面便于电池的拆装或充电，另外还能够将无人机的中心下移，提高稳定性。

外旋翼2通过圆筒形的整流罩10包裹，整流罩10的下侧向里收拢。整流罩10稳定外旋翼2周围的气流，时飞行更平稳，动力输出更有效，同时下侧向里收拢的设计，能够一定程度上减少无人机的噪音向地面传播。

外旋翼2以及整流罩10与多轴支架1之间可旋转连接。通过控制外旋翼2的方向，可以增加无人机飞行的灵活性。

外旋翼2的扇叶所在平面位于整流罩10的上半部。可以更好地降低无人机对地面的噪音，同时能够提高一定的稳定性。

无人机的内旋翼3设置在多轴支架1正中间，内旋翼3为共轴反向双旋翼。如果正中间设置一个旋翼，则由于扭矩无法平衡，容易导致无人机不受控制地旋转，因此需要共轴反向双旋翼，自身平衡扭矩，输出向上的推力。

其中外旋翼2用于提供最基础的升力，即向下的推力，使无人机能够在正常环境中飞行，但由于以这种方式飞行时自身只能提供单方向的升力，遇到上升气流较大时，即使外旋翼2接近停转，仍然无法做到维持高度或者下降，而电网中许多设施设置在相对高处或地形复杂的位置，因此仅使用外旋翼2无法保证飞行的稳定性和安全性。同时由于巡检或督察对于无人机的升力要求不高，因此这里设计了另一组用于平衡升力的内旋翼3，内旋翼3的推力输出方向向上，与外旋翼2的提供的升力方向相反，由此无人机在飞行时，就具有两个方向的推力可供调节，在一般情况下内旋翼3转速较慢，当需要调节时，降低外旋翼2转速并提升内旋翼3转速，可以使其对于气流的应对更迅速和有效，提高了无人机的稳定性，方便图像或视频的拍摄。

如图3所示，起降平台包括：降落板6，用于无人机的起降；充电端7，连接外接电源；放电端8，连接充电端7，用于为无人机的电池充电。起降平台可以放置于皮卡车的车斗，将皮卡车作为外部电源，无人机位于降落板6时，通过放电端8拉出电线为无人机充电。起降平台还设有指示灯9，指示灯9位于降落板6中间。指示灯9用于在无人机降落时提供参考，防止出现较大偏差。

实施例2：如图4所示，本实施例的起降平台与实施例1一致，无人机的整体结构与实施例1一致，区别在于，无人机的内旋翼3围绕多轴支架1正中间对称设置，每个内旋翼3为单旋翼。通过若干对称的单旋翼，保证扭矩的平衡性，输出向上的推力。

上述实施例中的无人机操控方式为通过操作端遥控控制或自主控制，这些控制方式通过现有技术能够直接实现，因此不作具体展开。

通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将具体装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的结构和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的关于结构的实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个结构，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，结构或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于电网督察的无人机巡检系统，包括操作端、无人机以及起降平台，其特征在于，所述无人机包括：

控制单元，控制无人机飞行并与操作端通信；

多轴支架，承载整个无人机；

外旋翼，设置在多轴支架的轴端，提供向上的升力；

内旋翼，设置在多轴支架的中部，提供向下的推力；

拍摄单元，连接控制单元，拍摄目标图片和/或视频；

电池，连接控制单元、外旋翼、内旋翼及拍摄单元；

所述起降平台包括：

降落板，用于无人机的起降；

充电端，连接外接电源；

放电端，连接充电端，用于为无人机的电池充电。

2.根据权利要求1所述的一种用于电网督察的无人机巡检系统，其特征在于，所述无人机下方悬挂有控制盒，所述控制单元及电池设置于控制盒内，拍摄单元设置于控制盒下方。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于电网督察的无人机巡检系统，其特征在于，所述外旋翼通过圆筒形的整流罩包裹，整流罩的下侧向里收拢。

4.根据权利要求3所述的一种用于电网督察的无人机巡检系统，其特征在于，所述外旋翼以及整流罩与多轴支架之间可旋转连接。

5.根据权利要求3所述的一种用于电网督察的无人机巡检系统，其特征在于，所述外旋翼的扇叶所在平面位于整流罩的上半部。

6.根据权利要求1或5所述的一种用于电网督察的无人机巡检系统，其特征在于，所述无人机的内旋翼设置在多轴支架正中间，内旋翼为共轴反向双旋翼。

7.根据权利要求1或5所述的一种用于电网督察的无人机巡检系统，其特征在于，所述无人机的内旋翼围绕多轴支架正中间对称设置，每个内旋翼为单旋翼。

8.根据权利要求1所述的一种用于电网督察的无人机巡检系统，其特征在于，所述多轴支架为四轴支架。

9.根据权利要求1所述的一种用于电网督察的无人机巡检系统，其特征在于，所述起降平台还设有指示灯，指示灯位于降落板中间。

Images