CN115649460B - 一种无人机高空探照系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种无人机高空探照系统，包括位于地上供电单元、变流控制模组和电缆绞线盘、位于空中无人机和具有警示功能的线缆；无人机上搭载降压单元和照明单元；供电单元通过变流控制模组与电缆绞线盘连接；电缆绞线盘通过具有警示功能的线缆与降压模块连接；变流控制模组将供电单元提供的电源转换为直流电，由直流电机驱动电缆绞线盘工作实现缠绕或者展放线缆；降压单元用于将具有警示功能的线缆送来的电能为无人机飞行和照明单元供电，降压单元输出端口连接模块电阻，模拟原装电池串联方式，实现无人机恒电压运行；本发明搭建开关电源和无人机端口直连单元和夜视照明变流线路，实现输电线路夜间无人机无电池不间断飞行及线缆安全照明。

Description

一种无人机高空探照系统

技术领域

本发明属于输电照明技术领域，特别涉及一种无人机高空探照系统。

背景技术

输电跨越铁路架线施工因铁路运行部门的要求通常需要凌晨夜间进行，现场通常采用柴油发电机搭载大功率探照灯从地面朝上为50米-100米高的铁塔或跨越300米距离导线上的高空作业人员提供应急照明，一方面地面朝向高空引起的眩光会造成高空作业人员眼睛不适，不利于人员作业安全，另一方面照明到达50米高空后，灯光覆盖面存在空间盲区，不利于精准照射，照明质量低下。为了解决夜间应急照明问题，头戴式探照灯成为当前广泛应用的设备，因光源范围有限，对于300米左右跨越现场，特别是跨越架施工，往往因照明范围不足引起施工作业危险。

无人机搭载探照灯提供高空作业应急照明，可有效解决照明眩晕且范围覆盖不全问题，且无人机轻巧方便，搭配便携式拉杆箱可单人携带操作。但是无人机照明存在两种问题：一是无人机续航时间有限，照明灯和无人机同时耗电，续航时间只能持续20分钟被迫降落更换电池；二是灯具采用LED驱动模组，驱动和LED光源散热加起来往往重量特别重，一般10g/W左右，在小型无人机中无法实现和应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种无人机高空探照系统，本发明搭建地面电源稳压与线缆电机驱动双管理单元，降压单元输出端口连接模块电阻，模拟原装电池串联方式，实现无人机恒电压运行；搭建开关电源和无人机端口直连单元和夜视照明变流线路，实现输电线路夜间无人机无电池不间断飞行及线缆安全照明功能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种无人机高空探照系统，包括位于地面上供电单元、变流控制模组和电缆绞线盘、位于空中的无人机和具有警示功能的线缆；

所述无人机上搭载降压单元和照明单元；所述供电单元通过变流控制模组与电缆绞线盘连接；所述电缆绞线盘通过具有警示功能的线缆与无人机上的降压模块连接；所述降压单元与照明单元相连；

所述变流控制模组用于将供电单元提供的不间断电源转换为直流电，由直流电机驱动控制电缆绞线盘工作；所述电缆绞线盘用于接受直流电机的控制实现缠绕或者展放线缆；所述降压单元用于将具有警示功能的线缆送来的电能为无人机飞行和照明单元供电。

进一步的，所述变流控制模组包括变流模块和控制模块；

所述变流模块包括DC-DC转换子模块和AC-DC子模块；用于将供电单元提供的交流电或者直流电均转换为直流电；

所述控制模块包括PLC子模块和驱动电机；所述PLC子模块通过驱动电机控制电缆绞线盘进行正反转、加减速及急停保护工作。

进一步的，所述探照系统还包括滑轨；所述滑轨上设置线缆感应滑块；所述感应模块与PLC子模块通信连接；所述感应滑块通过线缆带动沿滑轨上下移动，用于感应线缆与滑轨之间的角度，并将角度发送至PLC子模块；

所述PLC子模块根据获取的角度通过驱动电机控制电缆绞线盘缠放速度。

进一步的，所述无人机上还设置主电源模块和备用电源模块；且所述主电源模块与降压单元相连，用于将线缆送来的电能为无人机飞行和照明单元供电；所述备用电源模块采用蓄电池，在线缆故障时，为无人机提供应急电源。

进一步的，所述变流控制模组和电缆绞线盘设置在封装箱内，且所述封装箱的底部设置4个万向轮和抽拉杆，用于实现单兵作业。

进一步的，所述封装箱的外表面设置观察窗；

所述观察室用于为观察封装箱内部变流控制模组和电缆绞线盘是否正常运行提供通道。

进一步的，所述封装箱的外表面还设置线盘调速按钮、线缆急停按钮和启停按钮；

所述线盘调速按钮与PLC子模块通信，用于调节电缆绞线盘的转速；

所述线缆急停按钮在无人机高空探照系统出现故障时，停止变流控制模组和电缆绞线盘运行；

所述启停按钮用于在无人机高空探照系统正常工作时，启动系统或者停止系统。

进一步的，所述供电线缆的外表面上设置夜视功能，发光涂层或者设置发光灯，警示远离高压带电输电线路。

进一步的，所述照明单元的灯珠镶嵌到散热铝材上，且灯珠底部设置导热胶层，所述导热胶层和散热铝材贴合一起用于保证散热均匀。

进一步的，所述照明单元采用可自由选择角度的LED灯，用于跟踪移动目标物调整角度追踪移动目标物。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明提出了一种无人机高空探照系统，包括位于地面上供电单元、变流控制模组和电缆绞线盘、位于空中的无人机和具有警示功能的线缆；无人机上搭载降压单元和照明单元；供电单元通过变流控制模组与电缆绞线盘连接；电缆绞线盘通过具有警示功能的线缆与无人机上的降压模块连接；降压单元与照明单元相连；变流控制模组用于将供电单元提供的不间断电源转换为直流电，由直流电机驱动控制电缆绞线盘工作；电缆绞线盘用于接受直流电机的控制实现缠绕或者展放线缆；降压单元用于将具有警示功能的线缆送来的电能为无人机飞行和照明单元供电。本发明公开的一种无人机高空探照系统，搭建地面电源稳压与线缆电机驱动双管理单元，实现无人机加减速过程双管理单元自动跟踪调节。

本发明公开的一种无人机高空探照系统中降压单元输出端口连接模块电阻，模拟原装电池串联方式，实现无人机恒电压运行。

本发明公开的一种无人机高空探照系统，适用于复杂环境下应急负载电压质量和散热单元，解决无人机功率波动下照明和稳流；适用于多功能无人机电池模块接入技术，直接取代电芯电源通过电池端口接入无人机，不受电池管理模块单元的限制。

附图说明

如图1为本发明实施例1一种无人机高空探照系统结构连接示意图；

如图2为本发明实施例1一种无人机高空探照系统结构中封装箱立体结构示意图；

如图3为本发明实施例1一种无人机高空探照系统结构中封装箱中抽拉杆拉出状态的示意图；

如图4为本发明实施例1变流控制模组和电缆绞线盘工作的示意图；

如图5为本发明实施例1一种无人机高空探照系统结构中无人机的俯视图；

如图6为本发明实施例1一种无人机高空探照系统结构中无人机的仰视图；

图例：1-封装箱、2-变流控制模组；3-驱动电机；3-1-PLC子模块；3-2-直流驱动电机；4-电缆绞线盘；5-滑轨；6-感应滑块；7-观察窗；8-抽拉杆；9-滑轨；10-启停按钮；11-正反转调速按钮；12-线缆急停按钮；13-线盘调速按钮；14-无人机充电电池；15-无人机备用电池；16-散热片；17-可调节卡扣；18-探照灯；19-保护电源插口；20-地面电源插口；21-探照灯插口。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

实施例1

本发明实施例1提出了一种无人机高空探照系统，解决输电跨越施工中照明灯悬挂高度不够高、照明距离不够远、照明时间不够长等问题，无人机通过线缆从地面源源不断地获取系留的方式，实现不间断滞空照明效果，同时提供长续航照明保护方法，一方面地面突然断电可以启动机身备用电池安全降落，另一方面供电线缆具备夜间反光或荧光作用，防止输电邻近线路靠近或接触发生事故。

如图1为本发明实施例1一种无人机高空探照系统结构连接示意图；该系统包括位于地面上供电单元、变流控制模组2和电缆绞线盘4、位于空中的无人机和具有警示功能的线缆；无人机上搭载降压单元和照明单元；

供电单元通过变流控制模组2与电缆绞线盘4连接；电缆绞线盘4通过具有警示功能的线缆与无人机上的降压模块连接；降压单元与照明单元相连；

变流控制模组2用于将供电单元提供的不间断电源转换为直流电，由直流电机驱动控制电缆绞线盘工作；电缆绞线盘4用于接受直流电机的控制实现缠绕或者展放线缆；降压单元用于将线缆送来的电能为无人机飞行和照明单元供电。

如图2为本发明实施例1一种无人机高空探照系统结构中封装箱立体结构示意图；变流控制模组包括变流模块和控制模块；

变流模块包括DC-DC转换子模块和AC-DC子模块；用于将供电单元提供的交流电或者直流电均转换为直流电；交直流兼容宽范围输入，支持交流和直流输入，输出直流可调；输入保护具有过压、欠压、短路保护、过温保护，具有CAN通讯功能，上报电压、电流温度等数据。

控制模块3包括PLC子模块3-1和驱动电机3-2；PLC子模块3-1通过驱动电机3-2控制电缆绞线盘工作。如图4为本发明实施例1变流控制模组2和电缆绞线盘工作4的示意图；变流控制模组2将不间断电源，如市电、柴油发电机、大容量蓄电池等交流电升压整流成直流，通过线缆给无人机供电，同时支持直接升压给照明灯供电。变流及控制模组采用DC-DC和AC-DC变流模块化控制，交直流兼容宽范围输入，支持交流和直流输入，输出直流可调；输入保护具有过压、欠压、短路保护、过温保护，具有CAN通讯功能，上报电压、电流温度等数据。

探照系统还包括滑轨5；滑轨5上设置感应滑块6；感应模块6与PLC子模块3-1通信连接；感应滑块6通过线缆带动沿滑轨5上下移动，用于感应线缆与滑轨之间的角度，并将角度发送至PLC子模块3-1。

PLC子模块3-1根据获取的角度通过驱动电机3-2控制电缆绞线盘4缠绕或者展放线缆。

电缆绞线盘采用自动感应收放线电缆绞线盘，电缆绞线盘4由直流电机驱动，电机故障状态下可通过摇柄手动收放线缆。直流电机调速器具有电流精确检测、有刷直流电机转速自检测、再生电流恒电流制动(或称刹车)和PID调节四大功能，可完美地控制电机启动、制动(刹车)、换向过程和堵转保护。供电线盘有个感应轨道，轨道嵌入角度倾斜感应模块，升降线缆可以同步触发角度模块而引发电机自动放线被动放线和主动收线功能；当将电缆线拉长至余缆不足时，线盘会施加逐步缓冲力制动并发出警告，提醒操作者停止继续升高，从而避免当无人机活动达到最大范围时供电线盘余缆不足导致的失衡和坠机风险。

如图3为本发明实施例1一种无人机高空探照系统结构中封装箱中抽拉杆拉出状态的示意图；变流控制模组和电缆绞线盘设置在封装箱1内，且所述封装箱1的底部设置4个万向轮9和抽拉杆8，用于实现单兵作业。

封装箱1的外表面设置观察窗7；观察室7用于为观察封装箱1内部变流控制模组2和电缆绞线盘4是否正常运行提供通道。

封装箱1的外表面还设置正反转调速11、线盘调速按钮13、线缆急停按钮12和启停按钮10；线盘调速按钮13和正反转调速11与PLC子模块3-1通信，用于调节电缆绞线盘4的转速；线缆急停按钮12在无人机高空探照系统出现故障时，停止变流控制模组和电缆绞线盘运行；启停按钮10用于在无人机高空探照系统正常工作时，启动系统或者停止系统。

线缆的外表面上还设置起警示作用的发光涂层或者设置警示灯。提供空中机载电源和地面供电电流传输通道，重量轻、具备夜视功能、通讯、耐磨。线缆由2芯铜合金导线和1芯高温抗弯单膜光纤构成，支持通流和通讯功能，绝缘层采用轻型复合聚氟材料，护套采用凯夫拉密编织耐磨耐高温纤维。因高压输电线路特殊性，在供电线缆外皮涂刷荧光粉或带警示灯等发光材料，在夜间具备可视功能，防止线缆位置不可见而发生高压线路碰线短路事故。线缆终端一段距离处设置预绞式锁扣，锁扣带保险螺丝用于防脱落，用于悬挂于飞行平台底部承受线缆自重。

如图5为本发明实施例1一种无人机高空探照系统结构中无人机的俯视图；如图6为本发明实施例1一种无人机高空探照系统结构中无人机的仰视图。多旋翼无人机：搭载照明灯17和空中直流降压模块，实现空中悬停，牵引地面供电线缆升高，实现探照灯自由升降。电池仓有两个，可以实现双电供电飞行，无人机外接电池14和无人机备用电池15；无人机充电电池14用于接收来自地面光电线缆输送的的电能，保证无人机24小时不间断飞行；一旦出现突然断电，无人机备用电池15可以保证无人机继续悬停飞行，确保足够时间安全返航降落。

无人机的机身上还设置散热模块16，热模块16通过可调节卡扣17固定在无人机的机身上，用于为照明单元18散热；照明灯18与无人机上的无人机充电电池14之间通过探照灯插口21连接。无人机充电电池14上还设置保护电源插口19和20-地面电源插口20。

照明组18通过可拆卸机构安装于无人机下方，在机身下方两侧均设有安装位置，从而让使用者可以根据现场需求自由补加或拆卸LED照明灯组。照明组由多组灯珠构成、光源能耗小，亮度高，灯珠镶嵌到散热铝材上，灯珠底部打导热胶保证散热均匀,使灯珠底部和散热铝材紧密接触。同时LED照明灯角度可以自由调节，灯光具有追踪功能，能智能跟踪移动目标物调整角度追踪移动目标物。

本发明实施例1公开的一种无人机高空探照系统，搭建地面电源稳压与线缆电机驱动双管理单元，实现无人机加减速过程双管理单元自动跟踪调节。

本发明实施例1公开的一种无人机高空探照系统中降压单元输出端口连接模块电阻，模拟原装电池串联方式，实现无人机恒电压运行。

本发明实施例1公开的一种无人机高空探照系统，适用于复杂环境下应急负载电压质量和散热单元，解决无人机功率波动下照明和稳流；适用于多功能无人机电池模块接入技术，直接取代电芯电源通过电池端口接入无人机，不受电池管理模块单元的限制。

需要说明的是，在本文中，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，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的修改或变形。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种无人机高空探照系统，其特征在于，包括位于地面上供电单元、变流控制模组和电缆绞线盘、位于空中的无人机和具有警示功能的线缆；

所述无人机上搭载降压单元和照明单元；所述供电单元通过变流控制模组与电缆绞线盘连接；所述电缆绞线盘通过具有警示功能的线缆与无人机上的降压单元连接；所述降压单元与照明单元相连；

所述变流控制模组用于将供电单元提供的不间断电源转换为直流电，由直流电机驱动控制电缆绞线盘工作；所述电缆绞线盘用于接受直流电机的控制实现缠绕或者展放线缆；所述降压单元用于将具有警示功能的线缆送来的电能为无人机飞行和照明单元供电；

所述降压单元输出端口连接模块电阻，模拟原装电池串联方式，实现无人机恒电压运行；

所述变流控制模组包括控制模块；所述控制模块包括PLC子模块和驱动电机；所述PLC子模块通过驱动电机控制电缆绞线盘进行正反转、加减速及急停保护工作；

所述探照系统还包括滑轨；所述滑轨上设置线缆感应滑块；所述感应滑块与PLC子模块通信连接；所述感应滑块通过线缆带动沿滑轨上下移动，用于感应线缆与滑轨之间的角度，并将角度发送至PLC子模块；所述PLC子模块根据获取的角度通过驱动电机控制电缆绞线盘缠放速度；

所述变流控制模组还包括变流模块；所述变流模块包括DC-DC转换子模块和AC-DC子模块；用于将供电单元提供的交流电或者直流电均转换为直流电。

2.根据权利要求1所述的一种无人机高空探照系统，其特征在于，所述无人机上还设置主电源模块和备用电源模块；且所述主电源模块与降压单元相连，用于将线缆送来的电能为无人机飞行和照明单元供电；所述备用电源模块采用蓄电池，在线缆故障时，为无人机提供应急电源。

3.根据权利要求1所述的一种无人机高空探照系统，其特征在于，所述变流控制模组和电缆绞线盘设置在封装箱内，且所述封装箱的底部设置4个万向轮和抽拉杆，用于实现单兵作业。

4.根据权利要求3所述的一种无人机高空探照系统，其特征在于，所述封装箱的外表面设置观察窗；

所述观察窗用于为观察封装箱内部变流控制模组和电缆绞线盘是否正常运行提供通道。

5.根据权利要求3所述的一种无人机高空探照系统，其特征在于，所述封装箱的外表面还设置线盘调速按钮、线缆急停按钮和启停按钮；

所述线盘调速按钮与PLC子模块通信，用于调节电缆绞线盘的转速；

所述线缆急停按钮在无人机高空探照系统出现故障时，停止变流控制模组和电缆绞线盘运行；

所述启停按钮用于在无人机高空探照系统正常工作时，启动系统或者停止系统。

6.根据权利要求1所述的一种无人机高空探照系统，其特征在于，所述具有警示功能的线缆的外表面上设置夜视功能，发光涂层或者设置发光灯，警示远离高压带电输电线路。

7.根据权利要求1所述的一种无人机高空探照系统，其特征在于，所述照明单元的灯珠镶嵌到散热铝材上，且灯珠底部设置导热胶层，所述导热胶层和散热铝材贴合一起用于保证散热均匀。

8.根据权利要求7所述的一种无人机高空探照系统，其特征在于，所述照明单元采用可自由选择角度的LED灯，用于跟踪移动目标物调整角度追踪移动目标物。