CN113148154A - 一种具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，包括电池箱、起升结构、电磁屏蔽机构和电力机构，电力机构底部固定安装有摄像头，电池箱内部底部固定安装有电池片。该具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，当无人机靠近电力设备时，摄像头拍摄到的画面通过传输线传递给数据获取模块，数据获取模块将接受到的数据转换为信号传递给数字图像处理器，数字图像处理器通过微控制器将信号由无线通讯模块通过网络传输到指挥中心，为指挥人员及时决策提供数据，GPS数据采集模块可以提高其跟踪卫星的能力，提高接收机动态特性和抗干扰性，让无人机真正实现高精度自主飞行。

Description

一种具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体为一种具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机。
背景技术
近年来，无人机技术的也迅速发展，无人机在电力巡检中拥有广阔的应用前景，输电线路是电网的重要组成部分，输电线路巡视是保障其可靠性运行的重要手段，随着新技术、新方法以及新的管理理念的引入，无人机已逐步得到重视并开始应用于输电线路巡视作业，在一定程度上弥补了传统人工巡视的不足。
而目前无人机巡检基本上采用手工操作方式，无人机导航是按照要求的精度，沿着预定的航线在指定的时间内正确地引导无人机至目的地，传统的无人机巡检在靠近输电线强电场环境下，极易受到干扰，出现漂移现象，严重情况下甚至漂移至电线上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，包括电池箱、起升机构、电磁屏蔽机构和电力机构，所述起升机构固定安装于电池箱的侧面，所述电磁屏蔽机构固定安装于电池箱的顶部，所述电力机构固定安装于电池箱的底部。
所述电力机构由保护板、数据获取模块、传输线、数字图像处理器、导线、GPS数据采集模块、微控制器和无线通讯模块组成，所述保护板固定安装于电池箱的底部，所述数据获取模块固定安装于保护板的内部底部，所述传输线固定连接于数据获取模块的输入端，所述数字图像处理器设置于数据获取模块的顶部，所述导线固定连接于数字图像处理器的左右两侧，所述GPS 数据采集模块固定安装于保护板的内部左侧，所述微控制器固定安装于GPS 数据采集模块的顶部，所述无线通讯模块固定安装于保护板的内部右侧。
进一步，所述电力机构的底部固定安装有摄像头，所述电池箱的内部底部固定安装有电池片，所述摄像头的输出端与数据传输线远离数据获取模块的一端电性连接，摄像头拍摄到的画面通过传输线传递给数据获取模块，数据获取模块将接受到的数据转换为信号传递给数字图像处理器。
进一步，所述保护板由硬质塑料层、减震层和散热层组成，所述硬质塑料层固定安装于电池箱的底部，所述减震层包裹于硬质塑料层的外表面，所述散热层包裹于减震层的外表面，所述散热层的内部多孔，散热层的内部结构疏松多孔，在无人机飞行的过程中，散热层可以将外界的空气导入散热层内部，将保护板内部的元件工作时产生的热量排出，降低工作温度。
进一步，所述起升机构由连接板、连接杆、通电导线、马达、转杆和旋翼组成，所述连接板固定连接于电池箱的侧面，所述连接杆固定连接于连接板远离电池箱的一侧，所述马达固定安装于连接杆内部右端，所述通电导线固定连接于马达的输入端，所述转杆转动连接于马达的输出端，所述旋翼固定连接于转杆的外表面顶部，在远程控制电池片给马达供电，马达带动转杆转动，转杆转动使旋翼跟随转动，旋翼快速转动使无人机上方和下方形成压差，带动连接杆和无人机整体上升。
进一步，所述电磁屏蔽机构由屏蔽箱、螺旋线圈、金属杆和安装螺栓组成，所述屏蔽箱固定安装于电池箱的顶部，所述金属杆固定安装于屏蔽箱的内部底部，所述螺旋线圈套接于金属杆的外表面，所述安装螺栓螺纹连接于电池箱的上表面，金属杆通电后，在螺旋线圈内导电形成磁场，在屏蔽箱内部形成一个磁场，防止无人机受到外界磁场的干扰。
进一步，所述数据获取模块、数字图像处理器、GPS数据采集模块、微控制器和无线通讯模块之间均通过导线固定连接，所述微控制器的型号为SMT，所述GPS数据采集模块采用INS和GPS组合导航系统，所述无线通讯模块是基于4G/5G的数传和图传系统，利用4G/5G信号发射或接受装置将无人机数据信息及采集的图像数据通过网络传输至后台，供工作人员分析。
进一步，所述连接板和连接杆的数量为六个，六个所述连接板、连接杆等间距对分固定连接于电池箱的侧面，所述通电导线远离马达的一端与电池片电性连接，电池片给马达供电，马达带动转杆转动，转杆转动使旋翼跟随转动，带动连接杆和无人机整体上升。
进一步，所述螺旋线圈和金属杆的数量为两个，两个所述螺旋线圈和金属杆对称固定安装于屏蔽箱的内部底部，所述螺旋线圈的内圈直径与金属杆的外表面直径相等，金属杆通电后，在螺旋线圈内导电形成磁场，在屏蔽箱内部形成一个磁场，防止无人机受到外界磁场的干扰。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.该具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，通过GPS数据采集模块采用INS和GPS组合导航系统，对惯导系统可以实现惯性传感器的校准、惯导系统的空中对准、惯导系统高度通道的稳定等，从而可以有效地提高惯导系统的性能和精度；对GPS系统来说，惯导系统的辅助可以提高其跟踪卫星的能力，提高接收机动态特性和抗干扰性，另外，INS和GPS组合导航系统还可以实现GPS完整性的检测，从而提高可靠性。另外，INS和GPS组合导航系统可以实现一体化，把GPS接收机放入惯导部件中，以进一步减少系统的体积、质量和成本，便于实现惯导和GPS同步，减小非同步误差。
2.该具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，通过电池片给金属杆供电，金属杆通电后，在螺旋线圈内导电形成磁场，在屏蔽箱内部形成一个磁场，防止无人机受到外界磁场的干扰。
3.该具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，通过在保护板的外侧设置有散热层，在无人机飞行的过程中，散热层可以将外界的空气导入散热层内部，将保护板内部的元件工作时产生的热量排出，降低工作温度。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的外观结构示意图；
图2为本发明的起升机构结构示意图；
图3为本发明的电磁屏蔽机构结构示意图；
图4为本发明的电力机构结构示意图；
图5为本发明的保护板结构示意图。
图中：1电池箱、2起升机构、201连接板、202连接杆、203通电导线、 204马达、205转杆、206旋翼、3电磁屏蔽机构、301屏蔽箱、302螺旋线圈、 303金属杆、304安装螺栓、4电力机构、401保护板、4011硬质塑料层、4012 减震层、4013散热层、402数据获取模块、403传输线、404数字图像处理器、 405导线、406GPS数据采集模块、407微控制器、408无线通讯模块、5摄像头、6电池片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“长度”、“周向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
如图所示，本发明的一种具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，包括电池箱1、起升机构2、电磁屏蔽机构3和电力机构4，起升机构2固定安装于电池箱1的侧面，电磁屏蔽机构3固定安装于电池箱1的顶部，电力机构4固定安装于电池箱1的底部，电力机构4的底部固定安装有摄像头5，电池箱1的内部底部固定安装有电池片6，摄像头5的输出端与数据传输线 403远离数据获取模块402的一端电性连接。
电力机构4由保护板401、数据获取模块402、传输线403、数字图像处理器404、导线405、GPS数据采集模块406、微控制器407和无线通讯模块 408组成，保护板401固定安装于电池箱1的底部，数据获取模块402固定安装于保护板401的内部底部，传输线403固定连接于数据获取模块402的输入端，数字图像处理器404设置于数据获取模块402的顶部，导线405固定连接于数字图像处理器404的左右两侧，GPS数据采集模块406固定安装于保护板401的内部左侧，微控制器407固定安装于GPS数据采集模块406的顶部，无线通讯模块408固定安装于保护板401的内部右侧，保护板401由硬质塑料层4011、减震层4012和散热层4013组成，硬质塑料层4011固定安装于电池箱1的底部，减震层4012包裹于硬质塑料层4011的外表面，散热层 4013包裹于减震层4012的外表面，散热层4013的内部多孔，通过在保护板401的外侧设置有散热层4013，在无人机飞行的过程中，散热层4013可以将外界的空气导入散热层4013内部，将保护板401内部的元件工作时产生的热量排出，降低工作温度，数据获取模块402、数字图像处理器404、GPS数据采集模块406、微控制器407和无线通讯模块408之间均通过导线405固定连接，微控制器407的型号为SMT32，GPS数据采集模块406采用INS和GPS组合导航系统，无线通讯模块408是基于4G/5G的数传和图传系统，通过GPS 数据采集模块406采用INS和GPS组合导航系统，对惯导系统可以实现惯性传感器的校准、惯导系统的空中对准、惯导系统高度通道的稳定等，从而可以有效地提高惯导系统的性能和精度；对GPS系统来说，惯导系统的辅助可以提高其跟踪卫星的能力，提高接收机动态特性和抗干扰性，另外，INS和GPS 组合导航系统还可以实现GPS完整性的检测，从而提高可靠性。另外，INS和GPS组合导航系统可以实现一体化，把GPS接收机放入惯导部件中，以进一步减少系统的体积、质量和成本，便于实现惯导和GPS同步，减小非同步误差。
起升机构2由连接板201、连接杆202、通电导线203、马达204、转杆 205和旋翼206组成，连接板201固定连接于电池箱1的侧面，连接杆202固定连接于连接板201远离电池箱1的一侧，马达204固定安装于连接杆202 内部右端，通电导线203固定连接于马达204的输入端，转杆205转动连接于马达204的输出端，旋翼206固定连接于转杆205的外表面顶部，连接板 201和连接杆202的数量为六个，六个连接板201、连接杆202等间距对分固定连接于电池箱1的侧面，通电导线203远离马达204的一端与电池片6电性连接，电池片6通过通电导线203给马达204供电，马达204带动转杆205 转动，转杆205转动使旋翼206跟随转动，带动连接杆202和无人机整体上升。
电磁屏蔽机构3由屏蔽箱301、螺旋线圈302、金属杆303和安装螺栓304 组成，屏蔽箱301固定安装于电池箱1的顶部，金属杆303固定安装于屏蔽箱301的内部底部，螺旋线圈302套接于金属杆303的外表面，安装螺栓304 螺纹连接于电池箱1的上表面，螺旋线圈302和金属杆303的数量为两个，两个螺旋线圈302和金属杆303对称固定安装于屏蔽箱301的内部底部，螺旋线圈302的内圈直径与金属杆303的外表面直径相等，通过电池片6给金属杆303供电，金属杆303通电后，在螺旋线圈302内导电形成磁场，在屏蔽箱301内部形成一个磁场，防止无人机受到外界磁场的干扰。
在使用时，首先电池片6通过通电导线203给马达204供电，马达204 带动转杆205转动，转杆205转动使旋翼206跟随转动，带动连接杆202和无人机整体上升，当无人机靠近电力设备时，摄像头5拍摄到的画面通过传输线403传递给数据获取模块402，数据获取模块402将接受到的数据转换为信号传递给数字图像处理器404，数字图像处理器404通过微控制器407将信号由无线通讯模块408通过网络传输到指挥中心，为指挥人员及时决策提供数据，GPS数据采集模块406可以提高其跟踪卫星的能力，提高接收机动态特性和抗干扰性，让无人机真正实现高精度自主飞行，利用4G/5G信号发射或接受装置将无人机数据信息及采集的图像数据通过网络传输至后台，供工作人员分析。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，包括电池箱(1)、起升机构(2)、电磁屏蔽机构(3)和电力机构(4)，其特征在于：所述起升机构(2)固定安装于电池箱(1)的侧面，所述电磁屏蔽机构(3)固定安装于电池箱(1)的顶部，所述电力机构(4)固定安装于电池箱(1)的底部；
所述电力机构(4)由保护板(401)、数据获取模块(402)、传输线(403)、数字图像处理器(404)、导线(405)、GPS数据采集模块(406)、微控制器(407)和无线通讯模块(408)组成，所述保护板(401)固定安装于电池箱(1)的底部，所述数据获取模块(402)固定安装于保护板(401)的内部底部，所述传输线(403)固定连接于数据获取模块(402)的输入端，所述数字图像处理器(404)设置于数据获取模块(402)的顶部，所述导线(405)固定连接于数字图像处理器(404)的左右两侧，所述GPS数据采集模块(406)固定安装于保护板(401)的内部左侧，所述微控制器(407)固定安装于GPS数据采集模块(406)的顶部，所述无线通讯模块(408)固定安装于保护板(401)的内部右侧。
2.根据权利要求1所述的一种具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，其特征在于：所述电力机构(4)的底部固定安装有摄像头(5)，所述电池箱(1)的内部底部固定安装有电池片(6)，所述摄像头(5)的输出端与数据传输线(403)远离数据获取模块(402)的一端电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，其特征在于：所述保护板(401)由硬质塑料层(4011)、减震层(4012)和散热层(4013)组成，所述硬质塑料层(4011)固定安装于电池箱(1)的底部，所述减震层(4012)包裹于硬质塑料层(4011)的外表面，所述散热层(4013)包裹于减震层(4012)的外表面，所述散热层(4013)的内部多孔。
4.根据权利要求1所述的一种具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，其特征在于：所述起升机构(2)由连接板(201)、连接杆(202)、通电导线(203)、马达(204)、转杆(205)和旋翼(206)组成，所述连接板(201)固定连接于电池箱(1)的侧面，所述连接杆(202)固定连接于连接板(201)远离电池箱(1)的一侧，所述马达(204)固定安装于连接杆(202)内部右端，所述通电导线(203)固定连接于马达(204)的输入端，所述转杆(205)转动连接于马达(204)的输出端，所述旋翼(206)固定连接于转杆(205)的外表面顶部。
5.根据权利要求1所述的一种具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，其特征在于：所述电磁屏蔽机构(3)由屏蔽箱(301)、螺旋线圈(302)、金属杆(303)和安装螺栓(304)组成，所述屏蔽箱(301)固定安装于电池箱(1)的顶部，所述金属杆(303)固定安装于屏蔽箱(301)的内部底部，所述螺旋线圈(302)套接于金属杆(303)的外表面，所述安装螺栓(304)螺纹连接于电池箱(1)的上表面。
6.根据权利要求1所述的一种具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，其特征在于：所述数据获取模块(402)、数字图像处理器(404)、GPS数据采集模块(406)、微控制器(407)和无线通讯模块(408)之间均通过导线(405)固定连接，所述微控制器(407)的型号为SMT32，所述GPS数据采集模块(406)采用INS和GPS组合导航系统，所述无线通讯模块(408)是基于4G/5G的数传和图传系统。
7.根据权利要求4所述的一种具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，其特征在于：所述连接板(201)和连接杆(202)的数量为六个，六个所述连接板(201)、连接杆(202)等间距对分固定连接于电池箱(1)的侧面，所述通电导线(203)远离马达(204)的一端与电池片(6)电性连接。
8.根据权利要求5所述的一种具有组合导航功能的电力设备自动巡检无人机，其特征在于：所述螺旋线圈(302)和金属杆(303)的数量为两个，两个所述螺旋线圈(302)和金属杆(303)对称固定安装于屏蔽箱(301)的内部底部，所述螺旋线圈(302)的内圈直径与金属杆(303)的外表面直径相等。
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