CN214930627U - 一种电网规划用巡视作业无人机系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电网规划用巡视作业无人机系统，包括无人机基站、无人机模块，无人机基站包括无人机充电桩、基站通讯模块、基站数据整理模块，无人机模块包括无人机本体、安装于无人机本体内的无人机控制器、安装于无人机本体上的螺旋桨、安装于无人机本体上的支撑脚、安装于无人机本体底部的摄像机，无人机控制器与基站通讯模块通讯连接；无人机本体的顶部安装有光伏板，支撑脚上安装有通过风力发电的风电组件，摄像机上安装有用于清洁镜头的镜头清洁组件，螺旋桨、摄像机、风电组件、光伏板、镜头清洁组件分别与无人机控制器控制连接。本申请的电网规划用巡视作业无人机系统，具有良好的供电机制、续航能力、摄像质量、工作效率。

Description

一种电网规划用巡视作业无人机系统

技术领域

本申请涉及无人机设备技术领域，具体是一种电网规划用巡视作业无人机系统。

背景技术

电网规划又称输电系统规划，以负荷预测和电源规划为基础。电网规划确定在何时、何地投建何种类型的输电线路及其回路数，以达到规划周期内所需要的输电能力，在满足各项技术指标的前提下使输电系统的费用最小。随着技术的进步，在电网规划中，采用无人机对目标地带进行巡视作业，以获取目标地带的地形图或对目标地带中的电网元素进行巡视监测。

申请号为CN202022509989.2的中国专利，公开了一种轻小型无人机的低空摄影测量装置，通过该装置实现低空摄像测量。但是，在采用该装置执行电网规划的任务中，随着无人机的持续工作，受电量余量、镜头污染等原因，易出现摄像质量差、工作效率低的问题，从而影响电网规划的正常运行，降低工作质量。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种电网规划用巡视作业无人机系统，具有良好的供电机制和续航能力，同时，在镜头清洁组件的设置下，避免镜头附着脏污，提高摄像质量和工作效率。

为实现上述目的，本申请提供了一种电网规划用巡视作业无人机系统，包括无人机基站、无人机模块，所述无人机基站包括无人机充电桩、基站通讯模块、基站数据整理模块，所述无人机模块包括无人机本体、安装于所述无人机本体内的无人机控制器、安装于所述无人机本体上的螺旋桨、安装于所述无人机本体上的支撑脚、安装于所述无人机本体底部的摄像机，所述无人机控制器与所述基站通讯模块通讯连接；所述无人机本体的顶部安装有光伏板，所述支撑脚上安装有通过风力发电的风电组件，所述摄像机上安装有用于清洁镜头的镜头清洁组件，所述螺旋桨、所述摄像机、所述风电组件、所述光伏板、所述镜头清洁组件分别与所述无人机控制器控制连接。

作为优选，所述镜头清洁组件包括与所述摄像机相连的安装盒、安装于所述安装盒内的微型气泵、安装于所述安装盒内的清洁水箱、与所述微型气泵连通的喷气头、通过电磁泵与所述清洁水箱连通的喷水头，所述喷气头、所述喷水头分别设置于所述安装盒外并朝向所述摄像机的镜头设置，所述微型气泵、所述电磁泵分别与所述无人机控制器控制连接。

摄像头脏污，会导致摄像效果差的问题，使无人机在巡视作业中无法获取清晰的图像材料，从而导致电网规划的工作效率降低。基于上述的镜头清洁组件，通过喷气头和喷水头对摄像机镜头进行除尘处理，使摄像机镜头保持清洁状态，以获取清晰地图像材料。优选地，通过无人机控制器的控制，在需要进行镜头清洁时，先通过喷水头对镜头进行喷水处理，然后通过喷气头对镜头进行喷气，从而将镜头上挂壁的水滴进行清除，确保图像采集的清晰度，提高电网规划的工作效率。

作为优选，所述无人机本体的底部安装有与所述无人机控制器控制连接的镜头横向转动马达，所述镜头横向转动马达的输出端固定有连接架，所述连接架的两端分别安装有与所述无人机控制器控制连接的镜头纵向转动马达，所述安装盒的两端分别与两个所述镜头纵向转动马达的输出端相连，所述无人机控制器控制两个所述镜头纵向转动马达同向转动。

作为优选，所述光伏板通过太阳能追踪装置安装于所述无人机本体的顶部。

太阳能对于人类而言是一种取之不尽的清洁能源，为了提高太阳能的利用率，太阳光线自动跟踪装置应运而生。其设计原理为：太阳能接受部件始终保持与入射太阳光线垂直，提高单位面积、单位时间上接受到太阳能的辐射量。目前，太阳能光线自动跟踪装置主要有：压差式太阳光追踪系统、控放式太阳光追踪系统、时钟式太阳光追踪系统、比较控制式太阳光追踪系统。

本申请将光伏板安装于太阳能追踪装置上，使无人机本体上的光伏板能够始终保持与太阳光线垂直的状态，从而确保光伏板发电工作状态中的工作效率，有效地提高本申请电网规划用巡视作业无人机系统的续航能力。

作为优选，所述风电组件包括安装于所述支撑脚上的风力发电机、安装于所述风力发电机上的风力发电扇叶、与所述风力发电机电连接的蓄电池，所述蓄电池安装于所述无人机本体内。

作为优选，所述风电组件包括风力发电机、安装于所述风力发电机上的风力发电扇叶、与所述风力发电机电连接的蓄电池，所述风力发电机安装于转动臂的第一端上，所述转动臂的第二端通过齿轮副与驱动马达的输出端驱动连接，所述驱动马达与所述无人机控制器控制连接；所述无人机本体的一对相对侧部上设置有容纳腔，所述驱动马达安装于所述容纳腔内；初始状态时，所述风力发电机、所述风力发电扇叶位于该容纳腔内；使用状态时，所述驱动马达驱动所述转动臂转动使所述风力发电扇叶随着所述风力发电机转动至该容纳腔外部。

有益效果：

本申请的电网规划用巡视作业无人机系统，通过光伏板、风电组件的设置，提高无人机的续航能力。同时，通过镜头清洁组件的设置，对摄像机镜头进行清理，避免镜头出现脏污的情况，确保摄像机图像采集的清晰度，提高电网规划的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中电网规划用巡视作业无人机系统的结构示意图；

图2为实施例1中采用的太阳能追踪装置的电路原理图；

图3为图1中A部的放大示意图；

图4为实施例1中安装盒和摄像机为位置关系示意图；

图5为实施例2中风力发电机处于初始状态时的位置示意图；

图6为实施例2中风力发电机处于使用状态时的位置示意图。

附图标记：1、无人机本体；2、螺旋桨；3、支撑脚；4、摄像机；5、光伏板；6、安装盒；7、微型气泵；8、清洁水箱；9、喷气头；10、喷水头；11、连接架；12、镜头纵向转动马达；13、太阳能追踪装置；14、风力发电机；15、风力发电扇叶；16、转动臂；17、驱动马达。

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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：参考图1所示的一种电网规划用巡视作业无人机系统，包括无人机基站、无人机模块，无人机基站包括用于为无人机模块进行充电的无人机充电桩、用于与无人机模块进行通讯的基站通讯模块、用于对无人机回传的数据进行处理的基站数据整理模块，无人机充电桩、基站通讯模块、基站数据整理模块均可以是现有技术中的任意一种，例如申请号为CN201721551522.6的中国专利提供的一种电网实时监测系统中的无人机充电桩、基站通讯模块、基站数据整理模块。

在本实施例中，无人机模块包括无人机本体1、安装于无人机本体1内的无人机控制器、安装于无人机本体1上的螺旋桨2、安装于无人机本体1上的支撑脚3、安装于无人机本体1底部的摄像机4。无人机本体1可以是现有技术中的任意一种无人机主体结构，其内部安装有无人机基础部件，例如电源、动力装置、充电装置、定位装置、数据传输装置等等。螺旋桨2与无人机本体1内的动力装置连接，摄像机4与无人机本体1内的数据传输装置连接，支撑脚3与无人机本体1螺接或焊接进行固定。螺旋桨2、摄像机4、风电组件、光伏板5、镜头清洁组件分别与无人机控制器控制连接。无人机控制器与基站通讯模块通讯连接，用户可以通过遥控器基于基站通讯模块和无人机控制器远程控制无人机执行对应的动作。

无人机本体1的顶部安装有光伏板5，光伏板5为现有技术中的任意一种光伏发电组件中的太阳能接受板，无人机本体1内安装该光伏发电组件的其他部分，并能够通过该光伏发电组件为无人机进行发电，并在存储后为无人机本体1的动力装置供电。

作为本实施例的一种优选地实施方式，光伏板5通过太阳能追踪装置13安装于无人机本体1的顶部。太阳能追踪装置13的底部与无人机本体1螺接进行固定，本实施例的太阳能追踪装置13采用全国大学生课外学术科技作品竞赛中第十二届“挑战杯”省赛作品的太阳光追踪仪结构。该装置主要由探测头、功能电路、传动系统组成。其中探测头的顶面与光伏板5的板面平行，探测头利用太阳光的平行特性感应太阳的位置，产生特定信号，信号经由电路识别、转换、放大并指导系统调节光伏板5的方位，使之与阳光垂直。控制电路是装置的核心部分，需要实现高灵敏度、高稳定性的技术要求。针对要实现的功能以及探测原理，采用如图2所示的电路，具体来说：是由五个相似的单元电路组成。支路一和支路二控制变速马达M1，可在方位角上调节；支路三和支路四控制马达M2，在仰角上进行调节；支路五直接控制支路一，同时通过J5控制支路二，实现后向调节，并且协调支路一、二、五的工作。传动部分只用两个马达，分别从“经度和纬度”上调节光伏板5的朝向。M1轴向马达用以调节光伏板5方位角的指向，使其旋转。M2轴向马达用来调节装置的仰俯角，与安装在光伏板5底部的横向齿轮相连。

回看图1，支撑脚3上安装有通过风力发电的风电组件，风电组件可以是现有技术中的任意一种微型风力发电机组结构。在本实施例中，风电组件包括安装于支撑脚3上的风力发电机14、安装于风力发电机14上的风力发电扇叶15、与风力发电机14电连接的蓄电池，蓄电池安装于无人机本体1内。风力发电机14为微型风力发电机，其与支撑脚3螺接进行固定。

摄像机4上安装有用于清洁镜头的镜头清洁组件，在本实施例中，结合图1、图3和图4所示，镜头清洁组件包括与摄像机4相连的安装盒6、安装于安装盒6内的微型气泵7、安装于安装盒6内的清洁水箱8、与微型气泵7连通的喷气头9、通过电磁泵与清洁水箱8连通的喷水头10。安装盒6为现有技术中的任意一种空心盒体，微型气泵7、清洁水箱8分别螺接安装于该安装盒6内，安装盒6用于为微型气泵7、清洁水箱8遮风、挡雨、隔绝灰尘，从而确保微型气泵7、清洁水箱8的工作质量。喷气头9、喷水头10分别设置于安装盒6外并朝向摄像机4的镜头设置。喷气头9通过气道弯管与微型气泵7连接，气道弯管贯穿安装盒6。喷水头10通过水道弯管与电磁泵连接，水道弯管贯穿安装盒6。微型气泵7、电磁泵分别与无人机控制器控制连接。后台人员在基站观察无人机回传的数据时，能够根据数据中的图像显示情况辨别摄像机4的镜头是否脏污，从而在需要对镜头进行清洁时，向无人机控制器下达控制指令，控制电磁泵启动使喷水头10向镜头喷水，然后控制微型气泵7工作使喷气头9向镜头喷气。

作为本实施例的一种优选地实施方式，回看图1，无人机本体1的底部安装有与无人机控制器控制连接的镜头横向转动马达，镜头横向转动马达为现有技术中的任意一种，其用于驱动摄像机4做水平方向上的转动。镜头横向转动马达的输出端固定有连接架11，连接架11为现有技术中的任意一种连接板，例如金属板等。连接架11的两端分别螺接安装有与无人机控制器控制连接的镜头纵向转动马达12，镜头纵向转动马达12为现有技术中的任意一种马达，其用于驱动摄像机4做竖直方向上的转动。安装盒6的两端分别与两个镜头纵向转动马达12的输出端固定相连，无人机控制器控制两个镜头纵向转动马达12同向转动。这样设置的好处是，实现摄像机4在水平方向和竖直方向上的转动，从而拓展摄像机4的采集范围，为基站回传更为全面的数据，提高电网规划的工作效率和质量。

实施例1的工作原理：在执行巡视任务时，光伏板5在太阳能追踪装置13的控制下始终保持与太阳光入射光线垂直的状态进行发电动作。同时，风电组件在风力的作用下进行发电，并将发电的电量存储于蓄电池中。当基站工作人员发现摄像机4的镜头出现脏污时，远程控制无人机控制器驱动镜头清洁组件对镜头进行清洁处理。

实施例2：与实施例1不同的是，风电组件包括风力发电机14、安装于风力发电机14上的风力发电扇叶15、与风力发电机14电连接的蓄电池。风电组件为现有技术中的微型风力发电机组结构。参考图结合图5和图6所示，在本实施例中，风力发电机14安装于转动臂16的第一端上，转动臂16为现有技术中的任意一种连接结构，可以但不仅限于是金属杆。转动臂16的第二端通过齿轮副与驱动马达17的输出端驱动连接，驱动马达17与无人机控制器控制连接。无人机本体1的一对相对侧部上设置有容纳腔，驱动马达17螺接安装于容纳腔内，转动臂16的第二端、齿轮副均位于容纳腔内。初始状态时，风力发电机14、风力发电扇叶15处于该容纳腔内；使用状态时，驱动马达17驱动转动臂16转动使风力发电扇叶15随着风力发电机14转动至该容纳腔外部。

实施例2的工作原理：在执行巡视任务时，光伏板5在太阳能追踪装置13的控制下始终保持与太阳光入射光线垂直的状态进行发电动作。当需要储备电量预备远距离、大功耗的巡视任务时，基站工作人员远程控制无人机控制器控制驱动马达17驱动转动臂16转动，从而将风力发电机14和风力发电扇叶15伸出进行风力发电工作。当基站工作人员发现摄像机4的镜头出现脏污时，远程控制无人机控制器驱动镜头清洁组件对镜头进行清洁处理。

最后应说明的是：以上仅所述为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电网规划用巡视作业无人机系统，包括无人机基站、无人机模块，所述无人机基站包括无人机充电桩、基站通讯模块、基站数据整理模块，其特征在于，所述无人机模块包括无人机本体(1)、安装于所述无人机本体(1)内的无人机控制器、安装于所述无人机本体(1)上的螺旋桨(2)、安装于所述无人机本体(1)上的支撑脚(3)、安装于所述无人机本体(1)底部的摄像机(4)，所述无人机控制器与所述基站通讯模块通讯连接；所述无人机本体(1)的顶部安装有光伏板(5)，所述支撑脚(3)上安装有通过风力发电的风电组件，所述摄像机(4)上安装有用于清洁镜头的镜头清洁组件，所述螺旋桨(2)、所述摄像机(4)、所述风电组件、所述光伏板(5)、所述镜头清洁组件分别与所述无人机控制器控制连接。

2.根据权利要求1所述的电网规划用巡视作业无人机系统，其特征在于，所述镜头清洁组件包括与所述摄像机(4)相连的安装盒(6)、安装于所述安装盒(6)内的微型气泵(7)、安装于所述安装盒(6)内的清洁水箱(8)、与所述微型气泵(7)连通的喷气头(9)、通过电磁泵与所述清洁水箱(8)连通的喷水头(10)，所述喷气头(9)、所述喷水头(10)分别设置于所述安装盒(6)外并朝向所述摄像机(4)的镜头设置，所述微型气泵(7)、所述电磁泵分别与所述无人机控制器控制连接。

3.根据权利要求2所述的电网规划用巡视作业无人机系统，其特征在于，所述无人机本体(1)的底部安装有与所述无人机控制器控制连接的镜头横向转动马达，所述镜头横向转动马达的输出端固定有连接架(11)，所述连接架(11)的两端分别安装有与所述无人机控制器控制连接的镜头纵向转动马达(12)，所述安装盒(6)的两端分别与两个所述镜头纵向转动马达(12)的输出端相连，所述无人机控制器控制两个所述镜头纵向转动马达(12)同向转动。

4.根据权利要求1所述的电网规划用巡视作业无人机系统，其特征在于，所述光伏板(5)通过太阳能追踪装置(13)安装于所述无人机本体(1)的顶部。

5.根据权利要求1所述的电网规划用巡视作业无人机系统，其特征在于，所述风电组件包括安装于所述支撑脚(3)上的风力发电机(14)、安装于所述风力发电机(14)上的风力发电扇叶(15)、与所述风力发电机(14)电连接的蓄电池，所述蓄电池安装于所述无人机本体(1)内。

6.根据权利要求1所述的电网规划用巡视作业无人机系统，其特征在于，所述风电组件包括风力发电机(14)、安装于所述风力发电机(14)上的风力发电扇叶(15)、与所述风力发电机(14)电连接的蓄电池，所述风力发电机(14)安装于转动臂(16)的第一端上，所述转动臂(16)的第二端通过齿轮副与驱动马达(17)的输出端驱动连接，所述驱动马达(17)与所述无人机控制器控制连接；所述无人机本体(1)的一对相对侧部上设置有容纳腔，所述驱动马达(17)安装于所述容纳腔内；初始状态时，所述风力发电机(14)、所述风力发电扇叶(15)位于该容纳腔内；使用状态时，所述驱动马达(17)驱动所述转动臂(16)转动使所述风力发电扇叶(15)随着所述风力发电机(14)转动至该容纳腔外部。

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