CN208969896U - 一种无人机巡检输配电线路仿真培训装置 - Google Patents

Abstract

为了解决现有技术中无人机巡检输配电线路都需要实地培训的问题，本实用新型提出了一种无人机巡检输配电线路仿真培训装置，包括主服务器、USB外设模块、视频监视模块以及平面显示器；还包括与主服务器通过USB数据线连接的体感控制器；该体感控制器包括控制模块、两个短臂摇杆、电源开关、多个LED指示灯、机型选择档位开关、工作模式档位开关、变焦旋钮、镜头选择档位开关、摄像开关、镜头光线调整开关、视角切换开关。本实用新型不受实际场景限制，改变了以往无人机巡检输配电线路培训必须实地化的传统方法，避免了摔机、伤人的事故发生，提高了培训的效率和水平，降低了培训成本。

Description

一种无人机巡检输配电线路仿真培训装置

技术领域

本实用新型涉及智能培训领域，具体地说是涉及一种无人机巡检输配电线路的智能仿真培训装置。

背景技术

电力线路巡检通常是指对电杆、铁塔和杆塔上相关设备进行巡视检查；输电线路分布广，长期暴露在大自然中运行，不仅要经受正常机械载荷和电力负荷的作用，而且还受到各方面外来因素的干扰和大自然风、霜、雪、雨、冰、雾等的影响。这些因素将会促使线路上各元件老化、疲劳、氧化和腐蚀。

随着科技的不断进步，无人机巡检逐步投入到实际中，大大的解放了人力物力，节省了大量的人员开支。

但是，无人机巡检需要较高的操作水准，如对焦、光线运用、无人机飞行控制等。现有的无人机巡检输配电线路采用实地培训，稍不慎就会造成无人机的损毁，浪费成本。

实用新型内容

为了解决现有技术中无人机巡检输配电线路都需要实地培训的问题，本实用新型提出了一种无人机巡检输配电线路仿真培训装置，该装置结构简单，且能够在计算机上模拟无人机巡检输配电线路的过程，避免了实地培训中无人机的损毁的问题。

所述的一种无人机巡检输配电线路仿真培训装置，包括主服务器、USB外设模块、视频监视模块以及平面显示器；

其中，USB外设模块：与主服务器通过USB数据线连接，用于人为输入指令至主服务器中；

视频监视模块：与主服务器通过视频数据线连接，用于接收主服务器发出的视频信号；

平面显示器：与主服务器的VGA端口连接，用于将USB外设模块发出的指令、主服务器发出的视频信号通过文字或图形方向显示的平面显示器；

其技术方案在于：还包括与主服务器通过USB数据线连接的体感控制器；

该体感控制器包括控制模块、两个短臂摇杆、电源开关、多个LED指示灯、机型选择档位开关、工作模式档位开关、变焦旋钮、镜头选择档位开关、摄像开关、镜头光线调整开关、视角切换开关；

其中，两个短臂摇杆：均与控制模块电连接，用于分别向控制模块发送前进、后退、向左、向右的移动控制指令以及油门大小、左右转向指令；

电源开关：与控制模块的供电端电连接，用于对控制模块进行开机或关机的控制；

多个LED指示灯：与控制模块电连接，用于通过不同的通断组合对培训时选择的机型区别显示；

机型选择档位开关：与控制模块电连接，用于通过不同档位发送选择的机型信号至控制模块；

工作模式档位开关：与控制模块电连接，用于通过不同档位发送工作模式信号至控制模块；

变焦旋钮：与控制模块电连接，用于发送变焦信号至控制模块；

镜头选择档位开关：与控制模块电连接，用于通过不同档位发送镜头信号至控制模块；

摄像开关：与控制模块电连接，用于发送是否摄像的信息至控制模块；

镜头光线调整开关：与控制模块电连接，用于发送光线调整信号至控制模块；

视角切换开关：与控制模块电连接，用于发送视角切换信号至控制模块；

控制模块：与主服务器通过USB数据线连接，用于将两个短臂摇杆、电源开关、多个LED指示灯、机型选择档位开关、工作模式档位开关、变焦旋钮、镜头选择档位开关、摄像开关、镜头光线调整开关、视角切换开关发出的信号发送至主服务器中。

一种无人机巡检输配电线路仿真培训装置，还包括报警组件；该报警组件包括扬声器、振动电机以及报警开关；

其中，扬声器：与控制模块电连接，用于在控制模块发出信号后发出声音示警；

振动电机：与控制模块电连接，在控制模块发出信号后发出振动示警；

报警开关：与扬声器、振动电机的电源端连接，用于控制扬声器、振动电机的工作状态。

进一步的，所述的体感控制器包括方形的壳体；该壳体的内部设置有用于安装控制模块的固定柱；面向操作者的操作面板侧设置有用于设置两个短臂摇杆的两个安装圆槽、两个安装圆槽中心线位置设置有对应电源开关的电源孔、与两个安装圆槽中心连线平行设置有对应多个LED指示灯的LED孔；电源孔与LED孔位于两个安装圆槽中心连线的同侧；两个安装圆槽中心连线的另一侧设置有对应机型选择档位开关的档位开关孔和对应工作模式档位开关的工作模式开关孔；

该壳体垂直操作面板的侧板上设置有用于分别对应变焦旋钮、镜头选择档位开关、摄像开关、镜头光线调整开关以及视角切换开关的变焦旋钮孔、镜头选择开关孔、摄像开关孔、镜头光线调整开关孔以及视角切换开关孔。

进一步的，两个安装圆槽中心连线水平的设置在壳体的操作面板上且靠近壳体的上侧壁；LED孔远离安装圆槽设置；档位开关孔和工作模式开关孔对称设置在操作面板上；变焦旋钮孔、镜头选择开关孔以及摄像开关孔、镜头光线调整开关孔和视角切换开关孔分为两组，设置在上侧壁靠近左右两侧侧壁的区域便于操作；

上侧壁上还设置有USB孔。

进一步的，上侧壁设置有镜头光线调整开关孔和视角切换开关孔的区域还设置有报警开关孔。

进一步的，壳体内设置有连接柱。

本实用新型所带来的有益效果为：本实用新型采用三维建模各种输配电线路铁塔塔型，导、地线，金具，附属设施，以及缺陷、隐患等进行实景渲染。同时植入与河流、平原、树林、山区等输配电线路真实的巡检场景，建立仿真培训系统存储在主服务器中。培训人员通过体感控制器输入各种指令操控无人机使用多视角，对输配电线路进行模拟巡检。本实用新型不受实际场景限制，该装置改变了以往无人机巡检输配电线路培训必须实地化的传统方法，避免了摔机、伤人的事故发生，提高了培训的效率和水平，降低了培训成本。

附图说明

图1是本实用新型的系统框图。

图2是本实用新型的示意图。

图3图2的前视图。

图4是壳体结构示意图。

图5是图4的前视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种无人机巡检输配电线路仿真培训装置，包括主服务器1、USB外设模块2、视频监视模块3以及平面显示器4；

其中，USB外设模块2：与主服务器1通过USB数据线连接，用于人为输入指令至主服务器1中；

视频监视模块3：与主服务器1通过视频数据线连接，用于接收主服务器1发出的视频信号；

平面显示器4：与主服务器1的VGA端口连接，用于将USB外设模块2发出的指令、主服务器1发出的视频信号通过文字或图形方向显示的平面显示器4；

其技术方案在于：还包括与主服务器1通过USB数据线连接的体感控制器5；

该体感控制器5包括控制模块501、两个短臂摇杆502、电源开关503、多个LED指示灯504、机型选择档位开关505、工作模式档位开关506、变焦旋钮507、镜头选择档位开关5011、摄像开关508、镜头光线调整开关509、视角切换开关5010；

其中，两个短臂摇杆502：均与控制模块501电连接，其中一个用于向控制模块501发送前进、后退、向左、向右的移动控制指令，另一个用于向控制模块501发送油门大小指令、左右转向指令；

电源开关503：与控制模块501的供电端电连接，用于对控制模块501进行开机或关机的控制；

多个LED指示灯504：与控制模块501电连接，用于通过不同的通断组合对培训时选择的机型区别显示；

机型选择档位开关505：与控制模块501电连接，用于通过不同档位发送选择的机型信号至控制模块501；

工作模式档位开关506：与控制模块501电连接，用于通过不同档位发送工作模式信号至控制模块501；

变焦旋钮507：与控制模块501电连接，用于发送变焦信号至控制模块501；

镜头选择档位开关5011：与控制模块501电连接，用于通过不同档位发送镜头信号至控制模块501；

摄像开关508：与控制模块501电连接，用于发送是否摄像的信息至控制模块501；

镜头光线调整开关509：与控制模块501电连接，用于发送光线调整信号至控制模块501；

视角切换开关5010：与控制模块501电连接，用于发送视角切换信号至控制模块501；

控制模块501：与主服务器1通过USB数据线连接，用于将两个短臂摇杆502、电源开关503、多个LED指示灯504、机型选择档位开关505、工作模式档位开关506、变焦旋钮507、镜头选择档位开关5011、摄像开关508、镜头光线调整开关509、视角切换开关5010发出的信号发送至主服务器1中。

需要明确的是：所述的USB外设模块2可以是键盘201和鼠标202，也可以是外接的触摸板。视频监视模块3可以是视频眼镜301和视频头盔302，也可以是其他用于观看的便携设备。两个短臂摇杆502其中一个用于控制存储在主服务器1中的无人机模型前进、后退、向左或者向右；另一个用于控制油门大小和转向，比如向远离电源开关503的方向推杆时，表示油门加大。

一种无人机巡检输配电线路仿真培训装置，还包括报警组件6；该报警组件6包括扬声器601、振动电机602以及报警开关603；

其中，扬声器601：与控制模块501电连接，用于在控制模块501发出信号后发出声音示警；

振动电机602：与控制模块501电连接，在控制模块501发出信号后发出振动示警；

报警开关603：与扬声器601、振动电机602的电源端连接，用于控制扬声器601、振动电机602的工作状态。

需要明确的是：控制模块501的型号为89S51系列单片机。电源开关503为按钮开关。机型选择档位开关505为两档旋钮开关、工作模式档位开关506为三档旋钮开关、变焦旋钮507为旋钮开关、镜头选择档位开关5011为三档旋钮开关、摄像开关508为按钮开关、镜头光线调整开关509为旋钮开关、视角切换开关5010为两档旋钮开关；报警开关603为三档旋钮开关。

如图2~5，体感控制器5包括方形的壳体5A；该壳体5A的内部设置有用于安装控制模块501的固定柱51；面向操作者的操作面板侧设置有用于设置两个短臂摇杆502的两个安装圆槽52、两个安装圆槽52中心线位置设置有对应电源开关503的电源孔53、与两个安装圆槽52中心连线平行设置有对应多个LED指示灯504的LED孔54；电源孔53与LED孔54位于两个安装圆槽52中心连线的同侧；两个安装圆槽52中心连线的另一侧设置有对应机型选择档位开关505的档位开关孔55和对应工作模式档位开关506的工作模式开关孔56；

该壳体5A垂直操作面板的侧板上设置有用于分别对应变焦旋钮507、镜头选择档位开关5011、摄像开关508、镜头光线调整开关509以及视角切换开关5010的变焦旋钮孔57、镜头选择开关孔511、摄像开关孔58、镜头光线调整开关孔59以及视角切换开关孔510。

进一步的，两个安装圆槽52中心连线水平的设置在壳体5A的操作面板上且靠近壳体5A的上侧壁51A；LED孔54远离安装圆槽52设置；档位开关孔55和工作模式开关孔56对称设置在操作面板上；变焦旋钮孔57、镜头选择开关孔511以及摄像开关孔58、镜头光线调整开关孔59和视角切换开关孔510分为两组，设置在上侧壁51A靠近左右两侧侧壁的区域便于操作；

上侧壁51A上还设置有USB孔51B，用于与主服务器1通过USB数据线相连。

需要明确的是：壳体5A上设置有对应扬声器601的透声孔61。LED孔54的数量为9个。

再进一步的，上侧壁51A设置有镜头光线调整开关孔59和视角切换开关孔510的区域还设置有报警开关孔63。报警开关孔63用于配合报警开关603。

需要明确的是：两个安装圆槽52中心连线水平的设置在壳体5A的操作面板上且靠近壳体5A的上侧壁51A，在上侧壁51A上设置的目的是：方便使用者两只手分别在使用短臂摇杆502时，通过食指和拇指捏住短臂摇杆502控制方向，然后使用者两只手的中指、无名指和小指可以根据手指的长短或习惯分别对变焦旋钮507、镜头选择档位开关5011、摄像开关508、镜头光线调整开关509以及视角切换开关5010、报警开关603进行控制。在使用者使用熟练后，可以快速的进行操作，提升工作效率。

壳体5A内设置有连接柱，用于固定扬声器601和振动电机602。所述的扬声器601固定在靠近壳体5A侧壁的位置，方便学员听到。振动电机602设置在靠近两个短臂摇杆502的位置设定，因为使用者的手放在此处，方便感受振动。

需要明确的是：本文中所述的方向性描述均以图2为准。

需要明确的是：本文中未详尽的技术，均为现有技术。

本实用新型的工作过程如下：

1.被培训者戴好视频头盔302，左、右手放置在体感控制器5上， 指导人员戴好视频眼镜301；其他学员或考核人员观看平面显示器4。由于本实用新型的USB外设模块2、视频监视模块3以及平面显示器4均是有线连接， 因此被培训者不能进行大范围移动，被培训者可坐可站，通过体感控制器5将实景化的输配电线路设备拉近到培训者视距内来完成巡检。

2.主服务器1与电源7连通上电后， 检测各外接设备的连接情况， 在检测完成后，对体感控制器5进行初始化设置：一般设置：机型的选择：体感控制器5左上方机型选择档位开关505选择实验机型，机型选择档位开关505的A位置为固定翼， B位置为多旋翼。也可通过键盘201和鼠标202在系统内的菜单栏设置，根据培训任务选定。

无人机工作模式选择：体感控制器5上的工作模式档位开关506选择工作模式，工作模式档位开关506的A位置为GPS模式，此时，多个LED指示灯504左右各亮起两个红灯。工作模式档位开关506的B位置为自动平衡模式，多个LED指示灯504左右各亮起三个红灯。工作模式档位开关506的C位置为 手动模式多个LED指示灯504左右各亮起四个红灯。也可通过键盘201和鼠标202在系统内的菜单栏设置，根据被培训人技能水平选定。

GPS模式是指：无人机自我平衡模式，可以精准悬停和失控返航。

自动平衡模式是指：无人机可以自我平衡，但是不能精准悬停，需要手动干预，该模式是在没有GPS信号的情况下使用。

手动模式是指：无人机无法主动平衡，不能定点精准悬停，需要手动维持。处在手动模式下的无人机速度最快。

镜头变焦：体感控制器5上的变焦旋钮507选择调整镜头焦距，当向左旋转时表示镜头焦距变远，向右反之。根据巡检中任务场景选定。

可见光相机镜头选择：体感控制器5上的镜头选择档位开关5011选择不同的镜头档位，镜头选择档位开关5011的A位置为35mm镜头，镜头选择档位开关5011的B位置为85mm镜头，镜头选择档位开关5011的C位置为 105mm镜头。也可通过键盘201和鼠标202在系统内的菜单栏设置，根据巡检中任务需要选定。

拍照和录像：体感控制器5上的摄像开关508选择拍照或录像模式，短按摄像开关508表示拍照，长按摄像开关508表示录像。根据巡检中任务需要选定。

镜头光线调整ISO：体感控制器5上的镜头光线调整开关509调整镜头光感。向左旋转镜头光线调整开关509表示ISO变大，向右反之。根据巡检中任务场景选定.

视角切换：体感控制器5上的视角切换开关5010控制使用者的视角切换，视角切换开关5010的A位置表示第一视角、视角切换开关5010的B位置表示第三视角。也可通过键盘201和鼠标202在系统内的菜单栏设置，根据被培训人技能水平选定。

警示开启：体感控制器5上的报警开关603用于控制提示音和震动的开启或关闭，报警开关603的A位置表示关闭提示音和震动，报警开关603的B位置表示开启提示音，报警开关603的C位置表示开启提示音和震动。

体感控制器5内部设置扬声器601，用于无人机对输配电线路任一设备距离小于5米时，扬声器601发出的警告音，距离越近越急促。无人机对输配电线路模块中的铁塔，导线、架空地线，悬垂金具，附属设施任一设备发生接触的碰撞音。拍照成功的按键音。体感控制器5手持部分内部设置振动电机602，发生距离接近或碰撞产生震动，光线不足在拍摄后发出短震，照片过曝在拍摄后发出长震，提示操作者。体感控制器5用USB连接线接主机。

3.被培训者在实景化培训系统中打开输配电线路模型和无人机模型， 实景化的铁塔，导线、架空地线，绝缘子、悬垂金具及附属设施和无人机模型通过 HDMI连接线输出给视频眼镜301、视频头盔302和平面显示器4。

4.被培训者使用体感控制器5上的两个短臂摇杆502控制无人机在视频眼镜301、视频头盔302及平面显示器4中显示与铁塔，导线、架空地线，绝缘子、悬垂金具及附属设施合适的操作距离， 然后通过体感控制器5调整光线与相对角度。

5.在无人机与铁塔，导线、架空地线，绝缘子、悬垂金具及附属设施的某一具体模块需检查巡视细节的光线、位置角度合适时按下摄像开关508。进行拍照或录像，拍摄指定位置。

6.培训人员根据指导人员的操作经验判断被培训者使用无人机的角度、距离、光线等是否正确， 如果不正确重复步骤 (4) ， 正确进行步骤 (5)。

7.被培训者通过体感控制器5的两个短臂摇杆502的摇杆动作和各开关的调整量情况将数据传递给主服务器1，主服务器1对当前的角度、距离和光线对铁塔，导线、架空地线，绝缘子、悬垂金具及附属设施，进行巡视，实景模型并通过视频头盔302演示给被培训者。

8. 主服务器1根据被培训人操作无人机情况：对开机顺序，工作模式选择，相机选择等是否正确，飞行稳定度，完成任务时间、摇杆的平稳操作、距离、角度、光线等是否正确，进行评价打分。判断被培训者是否通过训练， 如果通过，则结束流程给出相应分数。 否则要求被培训者重新开始操作培训。

综上所述， 本实用新型提供的无人机巡检输配电线路仿真培训系统具有以下优点 ：

1.将体感控制器5与视频眼镜301、视频头盔302及平面显示器4整合为输入和观察设备，逼真的模拟了用户在真实输配电线路巡视过程基于人及无人机的视角对铁塔，导线、架空地线，绝缘子、悬垂金具及附属设施的观察动作 ；提高了被培训者进行培训的体验； 2.不受实际场景限制，该装置改变了以往无人机巡检输配电线路培训必须实地化的传统方法。

3.避免了摔机、伤人的事故发生，提高了培训的效率和水平，降低了培训成本。

以上所述仅为实用新型的较佳实施例而己，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无人机巡检输配电线路仿真培训装置，包括主服务器（1）、USB外设模块（2）、视频监视模块（3）以及平面显示器（4）；

其中，USB外设模块（2）：与主服务器（1）通过USB数据线连接，用于人为输入指令至主服务器（1）中；

视频监视模块（3）：与主服务器（1）通过视频数据线连接，用于接收主服务器（1）发出的视频信号；

平面显示器（4）：与主服务器（1）的VGA端口连接，用于将USB外设模块（2）发出的指令、主服务器（1）发出的视频信号通过文字或图形方向显示的平面显示器（4）；

其特征在于：还包括与主服务器（1）通过USB数据线连接的体感控制器（5）；

该体感控制器（5）包括控制模块（501）、两个短臂摇杆（502）、电源开关（503）、多个LED指示灯（504）、机型选择档位开关（505）、工作模式档位开关（506）、变焦旋钮（507）、镜头选择档位开关（5011）、摄像开关（508）、镜头光线调整开关（509）、视角切换开关（5010）；

其中，两个短臂摇杆（502）：均与控制模块（501）电连接，用于分别向控制模块（501）发送前进、后退、向左、向右的移动控制指令以及油门大小和左右转向的指令；

电源开关（503）：与控制模块（501）的供电端电连接，用于对控制模块（501）进行开机或关机的控制；

多个LED指示灯（504）：与控制模块（501）电连接，用于通过不同的通断组合对培训时选择的机型区别显示；

机型选择档位开关（505）：与控制模块（501）电连接，用于通过不同档位发送选择的机型信号至控制模块（501）；

工作模式档位开关（506）：与控制模块（501）电连接，用于通过不同档位发送工作模式信号至控制模块（501）；

变焦旋钮（507）：与控制模块（501）电连接，用于发送变焦信号至控制模块（501）；

镜头选择档位开关（5011）：与控制模块（501）电连接，用于通过不同档位发送镜头信号至控制模块（501）；

摄像开关（508）：与控制模块（501）电连接，用于发送是否摄像的信息至控制模块（501）；

镜头光线调整开关（509）：与控制模块（501）电连接，用于发送光线调整信号至控制模块（501）；

视角切换开关（5010）：与控制模块（501）电连接，用于发送视角切换信号至控制模块（501）；

控制模块（501）：与主服务器（1）通过USB数据线连接，用于将两个短臂摇杆（502）、电源开关（503）、多个LED指示灯（504）、机型选择档位开关（505）、工作模式档位开关（506）、变焦旋钮（507）、镜头选择档位开关（5011）、摄像开关（508）、镜头光线调整开关（509）、视角切换开关（5010）发出的信号发送至主服务器（1）中。

2.根据权利要求1所述的一种无人机巡检输配电线路仿真培训装置，其特征在于：还包括报警组件（6）；该报警组件（6）包括扬声器（601）、振动电机（602）以及报警开关（603）；

其中，扬声器（601）：与控制模块（501）电连接，用于在控制模块（501）发出信号后发出声音示警；

振动电机（602）：与控制模块（501）电连接，在控制模块（501）发出信号后发出振动示警；

报警开关（603）：与扬声器（601）、振动电机（602）的电源端连接，用于控制扬声器（601）、振动电机（602）的工作状态。

3.根据权利要求1所述的一种无人机巡检输配电线路仿真培训装置，其特征在于：体感控制器（5）包括方形的壳体（5A）；该壳体（5A）的内部设置有用于安装控制模块（501）的固定柱；面向操作者的操作面板侧设置有用于设置两个短臂摇杆（502）的两个安装圆槽（52）、两个安装圆槽（52）中心线位置设置有对应电源开关（503）的电源孔（53）、与两个安装圆槽（52）中心连线平行设置有对应多个LED指示灯（504）的LED孔（54）；电源孔（53）与LED孔（54）位于两个安装圆槽（52）中心连线的同侧；两个安装圆槽（52）中心连线的另一侧设置有对应机型选择档位开关（505）的档位开关孔（55）和对应工作模式档位开关（506）的工作模式开关孔（56）；

该壳体（5A）垂直操作面板的侧板上设置有用于分别对应变焦旋钮（507）、镜头选择档位开关（5011）、摄像开关（508）、镜头光线调整开关（509）以及视角切换开关（5010）的变焦旋钮孔（57）、镜头选择开关孔（511）、摄像开关孔（58）、镜头光线调整开关孔（59）以及视角切换开关孔（510）。

4.根据权利要求3所述的一种无人机巡检输配电线路仿真培训装置，其特征在于：两个安装圆槽（52）中心连线水平的设置在壳体（5A）的操作面板上且靠近壳体（5A）的上侧壁（51A）；LED孔（54）远离安装圆槽（52）设置；档位开关孔（55）和工作模式开关孔（56）对称设置在操作面板上；变焦旋钮孔（57）、镜头选择开关孔（511）以及摄像开关孔（58）、镜头光线调整开关孔（59）和视角切换开关孔（510）分为两组，设置在上侧壁（51A）靠近左右两侧侧壁的区域便于操作；

上侧壁（51A）上还设置有USB孔（51B）。

5.根据权利要求4所述的一种无人机巡检输配电线路仿真培训装置，其特征在于：上侧壁（51A）设置有镜头光线调整开关孔（59）和视角切换开关孔（510）的区域还设置有报警开关孔（63）。

6.根据权利要求3所述的一种无人机巡检输配电线路仿真培训装置，其特征在于：壳体（5A）内设置有连接柱。