專利名稱：四旋翼無人機(jī)輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)，尤其涉及ー種四旋翼無人機(jī)輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國正處于エ業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展 的重要時期，能源需求具有剛性增長特征。然而，我國絕大部分能源分布在西北部。同吋，70%以上的能源需求卻集中在東中部。能源基地與負(fù)荷中心的距離在1000到3000公里。特高壓輸電具有容量大、距離遠(yuǎn)、能耗低、占地省、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)勢，針對我國能源資源的分布和負(fù)荷需求布局的實(shí)際，國家電網(wǎng)公司從2006年就開始著手建設(shè)特高壓輸電線路，積極轉(zhuǎn)變電網(wǎng)發(fā)展方式，推動電カ發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，進(jìn)而促進(jìn)我國能源發(fā)展方式和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變。伴隨著我國高壓輸電線路的持續(xù)快速發(fā)展，單純依靠人工利用望遠(yuǎn)鏡對輸電線路及桿塔進(jìn)行檢測已經(jīng)變得越來越不切合實(shí)際。近年來，國內(nèi)利用直升機(jī)作為載體進(jìn)行輸電線路檢測正在逐步發(fā)展起來，其中有人駕駛的直升機(jī)在巡線中存在一些問題如直升機(jī)及其維護(hù)費(fèi)用昂貴、安全問題突出等。而無人直升機(jī)起降靈活、可自由懸停等諸多優(yōu)點(diǎn)使其在輸電線路巡檢中得到了快速的發(fā)展，已逐漸成為線路巡檢的有效手段。中國知識產(chǎn)權(quán)局專利號為ZL201120097803. 5 “用于巡視輸電線路的無人直升機(jī)”、ZL200920029519. 7 “巡檢架空線路線和桿塔用無人直升機(jī)系統(tǒng)”以及ZL201120086611. 4 “ー種適合于無人飛行器的輸電線路巡檢裝置”中都對無人直升機(jī)用于輸電線路桿塔的檢測進(jìn)行了相關(guān)描述。上述研究都取得了一定程度上的有益效果，但仍存在如下問題I、不能夠近距離、精細(xì)化的對桿塔進(jìn)行檢測。隨著特高壓輸電線路的推廣和建設(shè)，輸電線路桿塔的高度越來越高，桿塔結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，現(xiàn)有技術(shù)下普通的單旋翼或雙旋翼無人機(jī)(下稱普通旋翼機(jī))進(jìn)行輸電線路桿塔的檢測時，大都在輸電線路上方進(jìn)行懸停拍攝，不能對桿塔近距離、精細(xì)化的進(jìn)行檢測，各易造成拍攝盲區(qū)。2、需要較多的人力、物力，儲存運(yùn)輸不方便。普通的無人旋翼機(jī)在輸電線路桿塔的巡檢中，需要投入至少3名專業(yè)人員進(jìn)行飛行，且在進(jìn)行完ー個起落轉(zhuǎn)場時，普通無人旋翼機(jī)難于儲藏和運(yùn)輸不但給工作人員帶來極大不便，而且還降低了工作效率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決上述問題，而提供一種用于輸電線路桿塔(特別是特高壓輸電線路桿塔)檢測的四旋翼無人機(jī)輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)，利用其能垂直起降、可自由懸停的特點(diǎn)來解決現(xiàn)有技術(shù)下普通無人旋翼機(jī)檢測輸電線路桿塔拍攝不全面、檢測精度低的弊端，以實(shí)現(xiàn)對桿塔近距離、精細(xì)化的檢測。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種四旋翼無人機(jī)輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)，它包括地面測控中心，它還包括四旋翼無人機(jī)本體，所述四旋翼無人機(jī)本體上設(shè)有飛行控制子系統(tǒng)以及巡檢子系統(tǒng)，兩者均與地面測控中心無線通信，接收地面控制人員的指令完成飛行并發(fā)送巡檢信息。所述飛行控制子系統(tǒng)包括飛行控制下位機(jī)，所述飛行控制下位機(jī)與PCM接收機(jī)、第一無線數(shù)傳電臺、GPS定位模塊、高度測量模塊、舵機(jī)控制器、飛行轉(zhuǎn)速測量模塊連接，舵機(jī)控制器與伺服舵機(jī)連接，飛行控制下位機(jī)通過它們實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航及周圍飛行環(huán)境的檢測，然后將信號通過第一無線數(shù)傳電臺反饋到地面測控中心；PCM接收機(jī)則與地面測控中心通信；所述巡檢子系統(tǒng)主要包括電子陀螺增穩(wěn)云臺，其上至少設(shè)有可見光照相機(jī)、可見光攝像機(jī)及紅外熱像儀或紫外探測儀中的ー種檢測儀器，所述巡檢子系統(tǒng)通過第一無線通信模塊與地面測控中心通信；所述飛行控制下位機(jī)與電子陀螺增穩(wěn)云臺間也相互連接。所述飛行控制下位機(jī)通過RS232接ロ與電子陀螺增穩(wěn)云臺連接。所述地面測控中心包括PCM遙控器、第二無線數(shù)傳電臺、第二無線通信模塊、地面控制上位機(jī)、交換機(jī)和地面檢測計算機(jī)，所述地面控制上位機(jī)與地面檢測計算機(jī)通過交換機(jī)與第二無線通信模塊連接。所述地面控制上位機(jī)與地面檢測計算機(jī)經(jīng)由交換機(jī)通過RJ45接ロ與第二無線通信模塊連接，接收巡檢子系統(tǒng)發(fā)送的實(shí)時圖像信號，并實(shí)時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲。所述地面控制上位機(jī)通過RS232接ロ與第二無線數(shù)傳電臺連接并通過第二無線數(shù)傳電臺控制四旋翼無人機(jī)的飛行狀態(tài)。所述PCM遙控器和PCM接收機(jī)控制四旋翼無人機(jī)的各種飛行狀態(tài)，從而滿足四旋翼無人機(jī)巡線的需求。所述高度測量模塊為氣壓高度計。所述第一、第二無線通信模塊均為COFDM無線通信裝置。所述四旋翼無人機(jī)主體采用旋轉(zhuǎn)收縮式四旋翼結(jié)構(gòu)，所述四旋翼無人機(jī)結(jié)構(gòu)采用中國知識產(chǎn)權(quán)局專利號為ZL201020532777. X實(shí)用新型專利所述結(jié)構(gòu)。上述未詳細(xì)描述的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系、位置關(guān)系等均為本領(lǐng)域的常規(guī)設(shè)置，屬于公知常識，在此不再贅述。本實(shí)用新型的有益效果是I、四旋翼無人機(jī)能夠進(jìn)行垂直起降和自由懸停，達(dá)到對桿塔近距離、精細(xì)化的檢測效果。2、四旋翼無人機(jī)本體使用了旋轉(zhuǎn)收縮式結(jié)構(gòu)，在儲藏和運(yùn)輸方面給工作人員帶來了極大的便利。3、能夠減少作業(yè)人員數(shù)量，最多兩人甚至單人即可完成整個檢測飛行。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。其中，I.四旋翼無人機(jī)本體，2.地面測控中心，3.飛行控制子系統(tǒng)，4.巡檢子系統(tǒng)，5.飛行控制下位機(jī)，6.電子陀螺增穩(wěn)云臺，7.地面控制上位機(jī)，8.地面檢測計算機(jī)，9.交換機(jī)，10. PCM接收機(jī)，11. PCM遙控器，12.第一無線數(shù)傳電臺，13.第二無線數(shù)傳電臺，14.第一無線通信模塊，15.第二無線通信模塊，16. GPS定位模塊，17.高度測量模塊，18.舵機(jī)控制器，19.伺服舵機(jī)，20.飛行轉(zhuǎn)速測量模塊，21.可見光照相機(jī)，22.可見光攝像機(jī)，23.紅外熱像儀或紫外探測儀。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)ー步說明。圖I為四旋翼無人機(jī)輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)框架圖。它主要包括四旋翼無人機(jī)本體I和地面測控中心2，其中四旋翼無人機(jī)本體I上設(shè)有飛行控制子系統(tǒng)3和巡檢子系統(tǒng)4。在進(jìn)行輸電線路桿塔巡檢時，地面控制上位機(jī)7通過第二無線數(shù)傳電臺13、第一無線數(shù)傳電臺12向飛行控制下位機(jī)5發(fā)送相應(yīng)的指令，四旋翼無人機(jī)實(shí)行自 主飛行；電子陀螺增穩(wěn)云臺6攜帯可見光照相機(jī)21、可見光攝像機(jī)22和紅外熱像儀或紫外探測儀23中的至少ー種檢測儀器對輸電線路桿塔進(jìn)行檢測，并通過第一無線通信模塊14、第二無線通信模塊15將檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸并解碼，解碼后的數(shù)據(jù)通過交換機(jī)9實(shí)時反饋到地面控制上位機(jī)7和地面檢測計算機(jī)8中，同吋，GPS定位模塊16、高度測量模塊17、飛行轉(zhuǎn)速測量模塊20會通過第一無線數(shù)傳電臺12、第二無線數(shù)傳電臺13將四旋翼無人機(jī)的飛行狀態(tài)實(shí)時反饋到地面控制上位機(jī)7上，地面控制人員根據(jù)地面控制上位機(jī)7和地面檢測計算機(jī)8顯示的數(shù)據(jù)和圖像，通過第一無線數(shù)傳電臺12、第二無線數(shù)傳電臺13向舵機(jī)控制器18發(fā)送相應(yīng)的控制指令，此時，伺服舵機(jī)19會執(zhí)行相應(yīng)的指令來控制四旋翼無人機(jī)的飛行狀態(tài)和電子陀螺增穩(wěn)云臺6的動作。當(dāng)然，在四旋翼無人機(jī)飛行過程中，可以根據(jù)實(shí)際情況和需要將自主飛行切換為手動飛行，地面控制人員使用PCM遙控器11與PCM接收機(jī)10通信，既保障了四旋翼無人機(jī)的飛行安全，也能滿足各種不同的飛行需要。上述雖然結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種四旋翼無人機(jī)輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)，它包括地面測控中心，其特征是，它還包括四旋翼無人機(jī)本體，所述四旋翼無人機(jī)本體上設(shè)有飛行控制子系統(tǒng)以及巡檢子系統(tǒng)，兩者均與地面測控中心無線通信，接收地面控制人員的指令完成飛行并發(fā)送巡檢信息。
2.如權(quán)利要求I所述的四旋翼無人機(jī)輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)，其特征是，所述飛行控制子系統(tǒng)包括飛行控制下位機(jī)，所述飛行控制下位機(jī)與PCM接收機(jī)、第一無線數(shù)傳電臺、GPS定位模塊、高度測量模塊、舵機(jī)控制器、飛行轉(zhuǎn)速測量模塊連接，舵機(jī)控制器與伺服舵機(jī)連接，飛行控制下位機(jī)通過它們實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航及周圍飛行環(huán)境的檢測，然后將信號通過第一無線數(shù)傳電臺反饋到地面測控中心；PCM接收機(jī)則與地面測控中心通信； 所述巡檢子系統(tǒng)主要包括電子陀螺增穩(wěn)云臺，其上至少設(shè)有可見光照相機(jī)、可見光攝像機(jī)及紅外熱像儀或紫外探測儀中的一種檢測儀器，所述巡檢子系統(tǒng)通過第一無線通信模塊與地面測控中心通信； 所述飛行控制下位機(jī)與電子陀螺增穩(wěn)云臺間也相互連接。
3.如權(quán)利要求2所述的四旋翼無人機(jī)輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)，其特征是，所述飛行控制下位機(jī)通過RS232接口與電子陀螺增穩(wěn)云臺連接。
4.如權(quán)利要求I所述的四旋翼無人機(jī)輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)，其特征是，所述地面測控中心包括PCM遙控器、第二無線數(shù)傳電臺、第二無線通信模塊、地面控制上位機(jī)、交換機(jī)和地面檢測計算機(jī)，所述地面控制上位機(jī)與地面檢測計算機(jī)通過交換機(jī)與第二無線通信模塊連接。
5.如權(quán)利要求4所述的四旋翼無人機(jī)輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)，其特征是，所述地面控制上位機(jī)與地面檢測計算機(jī)經(jīng)由交換機(jī)通過RJ45接口與第二無線通信模塊連接，接收巡檢子系統(tǒng)發(fā)送的實(shí)時圖像信號，并實(shí)時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲。
6.如權(quán)利要求4所述的四旋翼無人機(jī)輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)，其特征是，所述地面控制上位機(jī)通過RS232接口與第二無線數(shù)傳電臺連接并通過第二無線數(shù)傳電臺控制四旋翼無人機(jī)的飛行狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求4所述的四旋翼無人機(jī)輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)，其特征是，所述PCM遙控器和PCM接收機(jī)控制四旋翼無人機(jī)的各種飛行狀態(tài)，從而滿足四旋翼無人機(jī)巡線的需求。
8.如權(quán)利要求2所述的四旋翼無人機(jī)輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)，其特征是，所述高度測量模塊為氣壓高度計。
9.如權(quán)利要求2或4所述的四旋翼無人機(jī)輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)，其特征是，所述第一、第二無線通信模塊均為COFDM無線通信裝置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種四旋翼無人機(jī)輸電線路桿塔智能巡檢系統(tǒng)，它包括地面測控中心，它還包括四旋翼無人機(jī)本體，所述四旋翼無人機(jī)本體上設(shè)有飛行控制子系統(tǒng)以及巡檢子系統(tǒng)，兩者均與地面測控中心無線通信，接收地面控制人員的指令完成飛行并發(fā)送巡檢信息。地面控制人員對四旋翼無人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和存儲。本系統(tǒng)利用四旋翼無人機(jī)能垂直起降、可自由懸停的特點(diǎn)來解決了現(xiàn)有技術(shù)下普通無人旋翼機(jī)檢測輸電線路桿塔拍攝不全面、檢測精度低的弊端，實(shí)現(xiàn)了對輸電線路桿塔近距離、精細(xì)化的檢測。
文檔編號H02G1/00GK202423959SQ201220063398
公開日2012年9月5日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者劉俍, 王濱海, 王騫, 鄭天茹, 陳西廣, 魏傳虎 申請人:山東電力研究院