CN214002041U - 用于测风塔巡检的无人机 - Google Patents

Abstract

用于测风塔巡检的无人机，包括电控无人机本体、稳压模块、调压模块、光电开关，还具有控制电路和接收电路；无人机本体的上端安装有支撑杆，光电开关有多只，分别环形分布安装在支撑杆上端；稳压模块、调压模块、控制电路安装在无人机本体的元件仓内，并和无人机本体的控制电路板电性连接。接收电路安装在无人机本体的遥控盒内。本新型无人机本体上升或下降围绕测风塔运动中，当接近测风塔安全距离内，控制电路会自动保持无人机暂时悬停或者运动速度变慢，并通过无线提示地面操作人员反向控制无人机和测风塔之间的间距，间距合适后，无人机本体再次受到地面人员控制，给地面操作人员的操作带来了便利，且尽可能防止了无人机本体碰撞测风塔损毁。

Description

用于测风塔巡检的无人机

技术领域

本实用新型涉及测风塔应用的辅助设备技术领域，特别是一种用于测风塔巡检的无人机。

背景技术

测风塔是一种安装风速、风向等传感器的设备，用于测量风能的各种参数，进而为气象部门等提供相应的数据。测风塔为了达到好的测风效果，其支撑架都具有较高的高度，实际情况下，管理人员有对测风塔上端的设备进行巡检的需要，进而，管理人员根据巡检获得的数据，对各相关测风设备进行维护或者更换。

由于人工巡检需要巡检人员攀爬高度高的支撑架，因此会给巡检人员带来极大不便，且也存在极大的安全隐患(比如巡检人员攀爬中跌落等)。随着无人机在各行业的普及，越来越多的测风塔开始采用无人机作为巡检的工具。巡检时，工作人员在地面遥控操控无人机的各种飞行状态、进而对支撑架上端的各测风设备进行视频巡检。实际情况下，为了达到好的巡检效果，无人机在测风塔上端巡检距离都不会太远，这样受到操作人员技能因素影响，当操作人员操作失误时(特别测风塔高度高出现判断失误的情况相对更大)，或者受到环境侧风的影响，有几率导致无人机碰撞到测风塔的支撑架上等，进而造成无人机损毁事故，给使用者带来较大的经济损失。基于上述，提供一种能在接近测风塔时，能自动保持悬停暂时不动作或运动速度变慢，并能给予地面操作人员提示，尽可能减少碰撞测风塔损坏的无人机显得尤为必要。

实用新型内容

为了克服现有应用于测风塔使用的无人机因结构所限，受到操作人员技能不一因素影响，以及周围环境侧风等影响，当地面操作人员操作失误时，有导致无人机碰撞测风塔摔坏机率的弊端，本实用新型提供了一种基于无人机本体，在机体的上侧端安装了若干只距离探测光电开关，地面人员按常规操作无人机本体上升或下降及围绕测风塔运动中，当接近测风塔周围安全距离范围内，控制电路会自动保持无人机暂时悬停或者运动速度变慢，并通过无线方式提示地面操作人员反向控制无人机和测风塔之间的间距，间距合适后，无人机本体再次受到地面人员控制，由此给地面操作人员的操作带来了便利，且尽可能防止了无人机本体碰撞测风塔损毁的用于测风塔巡检的无人机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

用于测风塔巡检的无人机，包括电控无人机本体、稳压模块、调压模块、光电开关，其特征在于还具有控制电路和接收电路；所述无人机本体的上端安装有支撑杆，光电开关有多只，分别环形分布安装在支撑杆上端；所述稳压模块、调压模块、控制电路安装在无人机本体的元件仓内，接收电路安装在无人机本体的遥控盒内；所述无人机本体上的蓄电池电源两极和稳压模块、调压模块的电源输入端两端分别电性连接，调压模块的电源输出端、无人机本体上蓄电池两极和控制电路的两路电源输入端分别电性连接，无人机本体上控制电路板电源输入端和控制电路的电源输出端分别电性连接；所述多只光电开关的电源输入两端和稳压模块的电源输出两端分别电性连接，多只光电开关的信号输出端和控制电路的触发信号输入端电性连接；所述接收电路的电源输入端和无人机本体的遥控盒内蓄电池两极分别电性连接。

进一步地，所述光电开关的高度高于无人机本体的旋翼上端高度。

进一步地，所述稳压模块是直流转直流开关电源模块；调压模块是直流调速器。

进一步地，所述每只光电开关是反射光电开关传感器，多只光电开关的正负两极及电源输出端分别电性并联在一起。

进一步地，所述控制电路包括继电器、无线发射电路模块，其间电性连接；第一只继电器正极及控制电源输入端、第二只继电器正极电源输入端连接，第一只继电器和第二只继电器、无线发射电路模块的负极电源输入端连接，第一只继电器常开触点端和无线发射电路模块的正极电源输入端连接，无线发射电路模块的其中一只无线信号发射按键下两个触点连接。

进一步地，所述接收电路包括无线电路接收模块、电阻、NPN三极管、讯响器，无线接收电路模块负极电源输入端和NPN三极管发射极连接，无线接收电路模块的输出端和电阻一端连接，电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和讯响器负极电源输入端连接，讯响器正极电源输入端和无线接收电路模块的正极电源输入端连接。

本实用新型有益效果是：本新型工作时，地面人员按常规操作无人机本体上升或下降及围绕测风塔运动，对测风塔上端等进行巡检时，只要和测风塔侧端接近超过了3米安全范围，控制电路均会控制无人机本体的内部控制电路板失电，进而调压模块输出相对较低电源进入无人机本体上控制电路板电源输入端，这样无人机本体由于输入电压降低，就会在上升或下降中停止、进而保持悬停，在向侧端飞行中减缓速度，同时无线发射电路模块会发射出无线提示信号，接收电路接收到后能通过讯响器发声及时提示操作人员注意操作，这样操作人员就能操作无人机本体向测风塔外侧端运动和测风塔拉开间距，防止了无人机本体碰撞测风塔的几率。本新型给地面操作人员的操作带来了便利，且尽可能防止了无人机本体碰撞测风塔损毁的几率。基于上述，本新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图。

图2、3是本实用新型电路图。

具体实施方式

图1中所示，用于测风塔巡检的无人机，包括小型具有视频传输功能的电控无人机本体1(工作电压 36V)、稳压模块2、调压模块3、光电开关4，还具有控制电路5和接收电路6；所述无人机本体的中部上端安装有一根垂直分布的支撑杆101，支撑杆101的上端安装有一只环形中空壳体102，光电开关4有15 只，分别环形分布紧挨安装在壳体102侧端15个固定孔内(15只光电开关之间无间距)；所述稳压模块2、调压模块3、控制电路5安装在电路板上，电路板安装在无人机本体1的元件仓内，接收电路6安装在无人机本体的遥控盒内电路板上。壳体102的高度高于无人机本体的旋翼上端高度。

图2、3中所示，本新型15只光电开关结合控制电路等工作方式完全一致，以下内容就以其中一只光电开关结合控制电路的工作原理及工作方式做代表性说明。稳压模块A是直流转直流开关电源模块，输出 50W(输入36V、输出12V)；调压模块A4是型号HW-687的直流调速器成品，输入电压直流36V，可输出 0V-36V之间连续可调的直流稳压电源，输出功率1.5KW。每只光电开关A1(A1N代表其他14只光电开关) 是型号E3F-5DN1的PNP型反射光电开关传感器成品，光电开关具有两个电源输入端1及2脚、一个高电平输出端3脚，工作时其前端探测头的发射头发射出的红外光束被物品阻挡、探测头前端的接收头接收到后高电平输出端3脚会输出高电平，无物品阻挡时不输出高电平；光电开关最远探测距离3m，其壳体后侧端内具有调节旋钮，调节旋钮向左调节时其探测距离变近、向右调节时探测距离变远(本实施例3m)； 15只光电开关A1(A1N)的正负两极电源输入端1及2脚分别经导线并联在一起。控制电路包括继电器K 及K1、型号SF500的无线发射电路模块成品A3，其间经电路板布线连接，无线发射电路模块成品A3具有两个电源输入端1及2脚、四只无线信号发射按钮，四只按钮分别按下时其会分别发射出四路无线闭合信号；第一只继电器K正极及控制电源输入端、第二只继电器K1正极电源输入端连接，第一只继电器K和第二只继电器K1、无线发射电路模块A3的负极电源输入端2脚连接，第一只继电器K常开触点端和无线发射电路模块A3的正极电源输入端1脚连接，无线发射电路模块A3的第一只无线信号发射按键S下两个触点连接。接收电路包括型号SF500的无线电路接收模块A6、电阻R1、NPN三极管Q1、讯响器B，无线接收电路模块A6负极电源输入端3脚和NPN三极管Q1发射极连接，无线接收电路模块A6的输出端4脚和电阻R1一端连接，电阻R1另一端和NPN三极管Q1基极连接，NPN三极管Q1集电极和讯响器B1负极电源输入端连接，讯响器B1正极电源输入端和无线接收电路模块的正极电源输入端1脚(其余2、5、6、7脚悬空)连接。

图2、3中所示，无人机本体上的蓄电池G电源两极和稳压模块A、调压模块A4的电源输入端两端1及 2脚分别经导线连接，调压模块A4的电源输出端3及4脚、无人机本体上蓄电池G两极和控制电路的两路控制电源输入端继电器K1两个常开触点端及两个常闭触点端分别经导线连接，无人机本体上控制电路板 A5电源输入端和控制电路的电源输出端继电器K1两个控制电源输入端分别经导线连接；所述15只光电开关A1及A1N的电源输入两端1及2脚和稳压模块A的电源输出两端3及4脚分别经导线连接(控制电路板A5电源输入两端原来和无人机本体上蓄电池G两极直接经导线连接)，15只光电开关的信号输出端3脚和控制电路的触发信号输入端继电器K正极及控制电源输入端经导线连接；所述接收电路的电源输入端无线接收电路模块A6的1及3脚和无人机本体的遥控盒内蓄电池两极G1分别经导线连接。

图1、2、3所示，无人机本体上蓄电池G电源进入稳压模块A及调压模块A4后，稳压模块A及调压模块A4处于得电工作状态，稳压模块A的3及4脚输出稳定的12V电源进入15只光电开关A1(A1N代表其他14只光电开关)电源输入两端，于是，15只光电开关A1(A1N)处于得电工作状态；调压模块A4的3 及4脚输出可调稳压直流电源进入继电器K1的两个常开触点端。无人机本体的遥控盒内(位于地面操作人员身边)蓄电池G1`输出的12V电源进入接收电路后，接收电路处于得电工作状态。本新型工作时，地面人员按常规经身边遥控盒操作无人机本体上升或下降及围绕测风塔运动，对测风塔上端等进行巡检。巡检中，只要无人机本体1间隔测风塔侧端距离超过了三米，15只光电开关A1(A1N)的3脚均无输出，当因操作人员操作失误或者侧风影响，无人机本体1接近了测风塔侧端3米以内时，任何一只光电开关的3脚输出高电平后，都会导致继电器K及K1得电吸合，继电器K得电吸合后其控制电源输入端和常开触点端闭合，继电器K1得电吸合后其两个控制电源输入端和两个常开触点端闭合、两个控制电源输入端和两个常闭触点端开路。由于无线发射电路模块A3的正极电源输入端和继电器K的常开触点端连接，且第一只无线发射按键S键下两个触点预先经导线连接，所以此刻无线发射电路模块A3会得电工作并发射出第一路无线闭合信号。

图1、2、3所示，由于，调压模块A4的电源输出端3及4脚、无人机本体上蓄电池G两极和继电器K1 两个常开触点端及两个常闭触点端分别经导线连接，无人机本体上控制电路板A5电源输入端和继电器K1 两个控制电源输入端分别经导线连接，所以继电器K1得电吸合后，无人机本体上的蓄电池G输出的电源不再进入无人机本体上控制电路板A5的电源输入两端，调压模块A4的电源输出端3及4脚输出的电源进入无人机本体上控制电路板A5的电源输入两端(经继电器K1两个控制电源输入端及两个常闭触点端分别输入)。由于，生产中技术人员将调压模块A4的3及4脚输出电源电压调低(此电压最高只能保持无人机本体的旋翼电机工作后悬停，比如30V)，所以此刻地面人员控制、无人机本体1如果在上升向测风塔侧端运动靠近中，因为调压模块A4的3及4脚输出的电压相对于无人机本体蓄电池G经控制电路板A5输出到旋翼电机的电压低(无人机本体此时控制电路板A5输出到旋翼电机的电源经继电器K1得电吸合后、调压模块A4供给，地面人员通过无线遥控盒发出不同控制信号控制)，无人机本体1此刻的旋翼电机桨叶转速会相对降低，无人机本体保持悬停或者保持一定高度并减缓向测风塔侧端运动的速度。地面人员控制、无人机本体1如果在下降向测风塔侧端运动靠近中(地面人员控制中，向测风塔侧端运动速度相对较快)，因为调压模块A4的3及4脚输出的电压相对于无人机本体蓄电池G经控制电路板A5输出到旋翼电机的电压高，所以无人机本体1此刻的旋翼电机桨叶转速相对变大，无人机本体保持悬停或者保持一定高度并减缓向测风塔侧端运动的速度。上述自动控制中，由于，无人机本体内控制电路板A5配套的无线接收电路板工作电压只有12V(无线接收电路板接收地面无线遥控盒发出的飞控指令，并输出到控制电路板A5信号输入端，进而控制电路板A5根据输入的指令信号分别控制无人机本体的旋翼电机工作电压及工作方式，无人机本体受控产生需要的飞行动作)，无线接收电路板经控制电路板A5配套的直流转直流稳压电路模块供电，稳压模块具有宽范围电压输入，因此继电器K1得电吸合、调压模块A4的电源输出端3及4脚输出相对低的电压后，此电压远大于12V，不会对无线接收电路板接收地面无线遥控盒发出的控制指令造成任何影响。无线发射电路模块A4发射出第一路无线闭合信号期间，无线接收电路模块A6(500米内，也可采用更远接收距离的无线接收电路模块)会接收到第一路无线闭合信号，进而无线接收电路模块A6的4 脚输出高电平经电阻R1降压限流进入NPN三极管Q1的基极，NPN三极管Q1导通后集电极输出低电平进入讯响器B负极电源输入端，讯响器B发出响亮提示声音、实时提示地面操控人员，无人机本体将要接近测风塔本体的侧端，注意反方向控制无人机本体的飞行状态，防止碰撞到测风塔。

图1、2、3所示，当地面人员听到讯响器B的提示声音经地面无线遥控盒、结合无人机本体传回的视频图像控制无人机本体向测风塔外侧端飞行一段距离，间隔测风塔距离大于3米后，全部光电开关A1(A1N) 的3脚再次停止输出电源，进而继电器K、K1全部失电，这样，无人机本体上的蓄电池G输出的电源再次进入无人机本体上控制电路板A5的电源输入两端，调压模块A4的电源输出端3及4脚输出的电源不再进入无人机本体上控制电路板A5的电源输入两端。由于蓄电池G的电源再次进入了控制电路板A5的电源输入两端，于是无人接本体1再次恢复自身工作状态，地面人员又可经无线遥控盒控制无人机本体产生各种飞行动作对测风塔本体进行巡检，直至巡检完毕。继电器K、K1是DC12V继电器；电阻R1阻值是1K；NPN 三极管Q1型号是9013；讯响器B是型号HND-4216的有源连续声讯响报警器成品。本新型给地面操作人员的操作带来了便利，且尽可能防止了无人机本体碰撞测风塔损毁的几率。本新型中由于具有环形紧挨在一起的15只光电开关A1(还能采用探测距离更远的光电开关或更多只数的光电开关)能无缝实现对测风塔侧端的探测(测风塔的支撑架一般是多只钢架或钢筒构成，多只钢架交差固定且数量众多、且对准测风塔侧端的光电开关一般同时都有多只，因此能对测风塔直径探测范围内达到无缝探测，且测风塔的多只固定钢架不是水平设置，因此能保证其中一只光电开关的探测头发射的红外光束被阻挡)。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.用于测风塔巡检的无人机，包括电控无人机本体、稳压模块、调压模块、光电开关，其特征在于还具有控制电路和接收电路；所述无人机本体的上端安装有支撑杆，光电开关有多只，分别环形分布安装在支撑杆上端；所述稳压模块、调压模块、控制电路安装在无人机本体的元件仓内，接收电路安装在无人机本体的遥控盒内；所述无人机本体上的蓄电池电源两极和稳压模块、调压模块的电源输入端两端分别电性连接，调压模块的电源输出端、无人机本体上蓄电池两极和控制电路的两路电源输入端分别电性连接，无人机本体上控制电路板电源输入端和控制电路的电源输出端分别电性连接；所述多只光电开关的电源输入两端和稳压模块的电源输出两端分别电性连接，多只光电开关的信号输出端和控制电路的触发信号输入端电性连接；所述接收电路的电源输入端和无人机本体的遥控盒内蓄电池两极分别电性连接。

2.根据权利要求1所述的用于测风塔巡检的无人机，其特征在于，光电开关的高度高于无人机本体的旋翼上端高度。

3.根据权利要求1所述的用于测风塔巡检的无人机，其特征在于，稳压模块是直流转直流开关电源模块；调压模块是直流调速器。

4.根据权利要求1所述的用于测风塔巡检的无人机，其特征在于，每只光电开关是反射光电开关传感器，多只光电开关的正负两极及电源输出端分别电性并联在一起。

5.根据权利要求1所述的用于测风塔巡检的无人机，其特征在于，控制电路包括继电器、无线发射电路模块，其间电性连接；第一只继电器正极及控制电源输入端、第二只继电器正极电源输入端连接，第一只继电器和第二只继电器、无线发射电路模块的负极电源输入端连接，第一只继电器常开触点端和无线发射电路模块的正极电源输入端连接，无线发射电路模块的其中一只无线信号发射按键下两个触点连接。

6.根据权利要求1所述的用于测风塔巡检的无人机，其特征在于，接收电路包括无线电路接收模块、电阻、NPN三极管、讯响器，无线接收电路模块负极电源输入端和NPN三极管发射极连接，无线接收电路模块的输出端和电阻一端连接，电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和讯响器负极电源输入端连接，讯响器正极电源输入端和无线接收电路模块的正极电源输入端连接。

Images