一种多旋翼无人机输电线路电磁感应无线充电挂载装置

摘要

本发明公开了一种多旋翼无人机输电线路电磁感应无线充电挂载装置，包括电磁感应线圈、导体长杆、选择控制器、整流模块、滤波模块、稳压模块和微控制器。本发明的有益效果是：安全性高，应用无需改变原有固定航线可达到充电目的，对线路运行不会造成额外风险；方便快捷，对超特高压输电线路所处地理位置、周围环境无特别要求，无需频繁中断巡检任务降落地面更换电池，飞行过程中随充随用；成本较低，无需对线路杆塔额外加装改造、增加户外设备，无线充电设备随多旋翼无人机回收利用，大大降低设备故障率，节约维修成本；续航能力的提升能有效推动改变现有无人机半智能化巡检模式，真正实现无人机“无限续航”与集控管理。

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线充电挂载装置，具体为一种多旋翼无人机输电线路电磁感应无线充电挂载装置，属于输电线路无人机无人自主巡检技术领域。

背景技术

无人机作为输电线路智能运检模式发展的重要载体，在日常线路运维中承担着隐患排查、异物消除、设备检测、灾情勘察、通道维护及三维建模等工作，具有举足轻重、难以替代的作用。

但是，目前大部分多旋翼无人机都使用锂电池作为动力来源，在现阶段电池储能技术没有根本性变革的前提下，锂电池储能密度提升空间趋于饱和，无人机续航能力大幅受限，需要中断任务降落以更换电池，难以充分发挥无人机线路运检最大功能优势，严重制约着输电线路100％无人自主智能巡检技术发展，基于此，本申请提出一种多旋翼无人机输电线路电磁感应无线充电挂载装置。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决问题而提供一种多旋翼无人机输电线路电磁感应无线充电挂载装置，充分利用超特高压架空输电线路四周不间断辐射的交变电磁场能量，实现输电线路无人自主巡检过程中多旋翼无人机实时无线充电功能，为未来无人机集控管理、长距离超特高压输电线路无人自主智能巡检提供“无限续航”技术支撑。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种多旋翼无人机输电线路电磁感应无线充电挂载装置，包括无人机悬停充电子装置和无人机位移充电子装置，所述无人机悬停充电子装置由电磁感应线圈、整流模块、滤波模块以及稳压模块构成，所述无人机位移充电子装置由导体长杆、选择控制器和微控制器构成；所述电磁感应线圈和导体长杆分别与“两进一出”的选择控制器两路输入端相连，所述选择控制器输出端与整流模块输入端相连，所述整流模块输出端与滤波模块输入端相连，所述滤波模块输出端与稳压模块输入端相连，所述稳压模块输出端与多旋翼无人机的电池相连，所述电磁感应线圈通过导体长杆分别固定在无人机机身底面和起落架上；所述选择控制器、整流模块、滤波模块和稳压模块作为整体挂载在无人机固定架上；所述微控制器从无人机飞控系统获取无人机飞行姿态信息控制选择控制器选择切换电路。

作为本发明再进一步的方案：所述电磁感应线圈在多旋翼无人机处于悬停或位移飞行姿态沿超特高压输电线路执行巡检业务时，无需直接接触输电导线，就地取能。

作为本发明再进一步的方案：所述选择控制器、整流模块、滤波模块、稳压模块和微控制器封装于一体，采用旋转卡扣形式挂载在无人机固定架上。

作为本发明再进一步的方案：所述微控制器型号为STM32F103。

作为本发明再进一步的方案：所述选择控制器由微控制器控制信号高低电平控制S8050三极管导通与关断。

作为本发明再进一步的方案：所述整流模块由一个单相升压原副线圈和由四个二极管组成的全波桥式电路组成。

作为本发明再进一步的方案：所述滤波模块采用带阻滤波器。

作为本发明再进一步的方案：所述稳压模块能够将输入的直流电经集成电路LM317后获得稳定直流电压输出。

本发明的有益效果是：该多旋翼无人机输电线路电磁感应无线充电挂载装置设计合理：

一、安全性高，目前多旋翼无人机巡检过程中巡检航线相对较为固定，本发明装置的应用无需改变原有固定航线可达到充电目的，对线路运行不会造成额外风险；

二、方便快捷，对超特高压输电线路所处地理位置、周围环境无特别要求，无需频繁中断巡检任务降落地面更换电池，飞行过程中随充随用；

三、成本较低，无需对线路杆塔额外加装改造、增加户外设备，无线充电设备随多旋翼无人机回收利用，大大降低设备故障率，节约维修成本；

四、续航能力的提升能有效推动改变现有无人机半智能化巡检模式，真正实现无人机“无限续航”与集控管理。

附图说明

图1为本发明的整体构架图；

图2为本发明中的选择控制器结构图；

图3为本发明中的整流器模块结构图；

图4为本发明中的滤波器模块结构图；

图5为本发明中的稳压器模块结构图。

图中：1、电磁感应线圈，2、导体长杆，3、选择控制器，4、整流模块，5、滤波模块，6、稳压模块和7、微控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～5，一种多旋翼无人机输电线路电磁感应无线充电挂载装置，包括无人机悬停充电子装置和无人机位移充电子装置，所述无人机悬停充电子装置由电磁感应线圈1、整流模块4、滤波模块5以及稳压模块6构成，所述无人机位移充电子装置由导体长杆2、选择控制器3和微控制器7构成；所述电磁感应线圈1和导体长杆2分别与“两进一出”的选择控制器3两路输入端相连，所述选择控制器3输出端与整流模块4输入端相连，所述整流模块4输出端与滤波模块5输入端相连，所述滤波模块5输出端与稳压模块6输入端相连，所述稳压模块6输出端与多旋翼无人机的电池相连，所述电磁感应线圈1通过导体长杆2分别固定在无人机机身底面和起落架上；所述选择控制器3、整流模块4、滤波模块5和稳压模块6作为整体挂载在无人机固定架上；所述微控制器7从无人机飞控系统获取无人机飞行姿态信息控制选择控制器3选择切换电路。

在本发明实施例中，所述电磁感应线圈1在多旋翼无人机处于悬停或位移飞行姿态沿超特高压输电线路执行巡检业务时，无需直接接触输电导线，就地取能，充分利用输电导线电磁场可实现电能补充。

在本发明实施例中，所述选择控制器3、整流模块4、滤波模块5、稳压模块6和微控制器7封装于一体，采用旋转卡扣形式挂载在无人机固定架上；整套挂载装置方便拆卸，随多旋翼无人机放出与回收。

在本发明实施例中，所述微控制器7型号为STM32F103。

在本发明实施例中，所述选择控制器3由微控制器7控制信号高低电平控制S8050三极管导通与关断，从而间接控制电磁继电器吸合与断开，以选取不同的充电电路。

在本发明实施例中，所述整流模块4由一个单相升压原副线圈和由四个二极管组成的全波桥式电路组成，可将无线感应获取的交流电升压并转化为直流电。

在本发明实施例中，所述滤波模块5采用带阻滤波器，能有效滤除直流电中的纹波，输出稳定直流电。

在本发明实施例中，所述稳压模块6能够将输入的直流电经集成电路LM317后获得稳定直流电压输出，利用调节电位器连续调节输出直流电压。

工作原理：在使用该多旋翼无人机输电线路电磁感应无线充电挂载装置时，将装置各大部分挂载至多旋翼无人机上，在沿超特高压输电线路飞行过程中，通过对多旋翼无人机飞行姿态实时判断，由选择控制器3自动选择切换充电方式，以实现多旋翼无人机巡检全过程不间断在线充电。具体充电原理如下所述：

根据静电场理论，交流电流经输电线路会在其周围产生交变的环形磁场，多旋翼无人机自动(一键启动)或人工手动操作沿超特高压输电线路巡检过程中有悬停和位移两种飞行姿态。

当多旋翼无人机处于悬停姿态时，处于交变磁场中的电磁感应线圈1就会产生感应电动势，微处理器7控制选择控制器3自动选择切换使得电磁感应线圈1与整流模块4连接，进而与无人机电池连通形成回路，产生感应电流对电池充电。装置设计时，回路电阻为一固定值，感应电流(充电电流)大小可根据公式计算设计：

式中E

E

式中E

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明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发明。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，本发明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发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个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。