一种用于输电线路智能巡检的小轴距多旋翼无人机

摘要

本发明公开了一种用于输电线路智能巡检的小轴距多旋翼无人机，包括无人机，无人机的输出端信号连接有遥控器，遥控器的输出端信号连接有智能巡检APP，智能巡检APP的输出端信号连接有雷达数据接收机，雷达数据接收机的输出端信号连接有激光雷达模块；该一种用于输电线路智能巡检的小轴距多旋翼无人机通过设置拍摄模块，可以达到跟线飞行的同时获取导线的精细影像，且红外和可见光相机获取的影像，能够满足精细巡检的要求；通过设置的高速近线算法，能够使得无人机在保证近线安全的前提下，大大的提高其飞行效率，以此提高自动巡检效率；通过设置的杆塔台账数据以及用户交互方式，可以自动跨越内、外转角塔，自动完成换相切线任务。

说明书

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体为一种用于输电线路智能巡检的小轴距多旋翼无人机。

背景技术

输电线路是用变压器将发电机发出的电能升压后，再经断路器等控制设备接入输电线路来实现。结构形式，输电线路分为架空输电线路和电缆线路。架空输电线路由线路杆塔、导线、绝缘子、线路金具、拉线、杆塔基础、接地装置等构成，架设在地面之上。按照输送电流的性质，输电分为交流输电和直流输电。19世纪80年代首先成功地实现了直流输电。但由于直流输电的电压在当时技术条件下难于继续提高，以致输电能力和效益受到限制。19世纪末，直流输电逐步为交流输电所代替。交流输电的成功，迎来了20世纪电气化社会的新时代。

目前无人机精细巡检以手动模式巡检为主，其存在工作量大、效率低、安全隐患多、科学分析少、精度低、管理方式落后等问题

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种用于输电线路智能巡检的小轴距多旋翼无人机，用来解决工作量大、效率低、安全隐患多、科学分析少、精度低、管理方式落后的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括无人机，所述无人机的输出端信号连接有遥控器，所述遥控器的输出端信号连接有智能巡检APP，所述智能巡检APP的输出端信号连接有雷达数据接收机，所述雷达数据接收机的输出端信号连接有激光雷达模块。

作为本发明的优选技术方案，所述无人机包括驱动模块、拍摄模块、数据输送模块、电源模块与探测模块，所述无人机采用通用的飞行平台，以此来保证整个硬件系统的可移植性，所述电源模块用于给无人机供电。

作为本发明的优选技术方案，所述驱动模块包括飞行动力模块与飞行控制模块，所述飞行动力模块用于给无人机提供动力，所述飞行控制模块与智能巡检APP信号连接。

作为本发明的优选技术方案，所述拍摄模块包括可见光相机模块与红外相机模块，所述可见光相机模块与红外相机模块用于拍摄线路，所述数据输送模块包括数传模块与图传模块，所述拍摄模块与图传模块信号连接，所述数据输送模块与智能巡检APP信号连接。

作为本发明的优选技术方案，所述无人机与遥控器呈双向通信连接，所述遥控器用于控制无人机，所述无人机将自身的状态信息输送到遥控器的内部，所述遥控器与智能巡检APP呈双向通信连接，所述智能巡检APP用于输送控制指令到遥控器中，所述遥控器用于将遥控器以及无人机的状态输送到智能巡检APP中。

作为本发明的优选技术方案，所述智能巡检APP包括飞行切换模块与显示模块，所述显示模块用来显示距离各线路之间的距离、巡航的方向、电源电量情况、距离前后障碍物的距离以及现场的具体环境情况，所述飞行切换模块包括自动飞行模块与手动操控模块，所述手动操控模块的优先级大于自动飞行模块的优先级，所述智能巡检APP的内部采用全新设计的杆塔台账数据以及用户交互方式，可以自动跨越内、外转角塔，自动完成换相切线任务。

作为本发明的优选技术方案，所述无人机的内部包括GPS、RTK、陀螺仪、加速度计、气压计以及磁罗盘多种传感器，所述GPS用于对无人机进行定位导航，所述RTK用于卫星定位测量，所述陀螺仪用于提高无人机的飞行能力，所述加速度计用于确定长时间的飞行航向，所述气压计用于检测空气的气压，以此来确定飞行的高度，所述磁罗盘用于根据地磁场固有的指向性来测量无人机空间姿态角度，以此来确定无人机的机头朝向。

作为本发明的优选技术方案，所述探测模块采用激光雷达，所述激光雷达有激光雷达模块信号连接，所述激光雷达为16通道，且每秒可以获取30万个点，以及测距范围能够达到100米，所述激光雷达模块与雷达数据接收机呈双向通信连接，所述激光雷达模块将扫描的数据输送到雷达数据接收机中，所述雷达数据接收机用于对激光雷达模块进行参数的设置，所述雷达数据接收机与智能巡检APP呈双向通信连接，所述雷达数据接收机将接收的信号输送到智能巡检APP中，所述智能巡检APP用于对雷达数据接收机进行参数设置。

作为本发明的优选技术方案，所述自动飞行模块采用高速近线算法，所述高速近线算法包括新的闭环控制算法、导线预估算法以及航速自调节算法内容，所述高速近线算法在保证近线安全的前提下，大大提高了飞行效率。

与现有技术相比，本发明提供了一种用于输电线路智能巡检的小轴距多旋翼无人机，具备以下有益效果：

1、该一种用于输电线路智能巡检的小轴距多旋翼无人机，通过设置的激光雷达，来对线、树(含建筑物等)的距离进行测量，并将其输送到雷达数据接收机的激光雷达模块的内部，此时雷达数据接收机对接收的数据进行处理，并将处理后的数据输送到智能巡检APP中，从而实现避障功能，保证飞行安全，且有效避障距离在3-8米的范围内。

2、该一种用于输电线路智能巡检的小轴距多旋翼无人机，通过拍摄模块能够准确识别塔间不同回路的导线和不同塔间导线，实现自动锁定目标导线并仿线巡检，因其智能巡检APP内部采用全新设计的杆塔台账数据以及用户交互方式，所以可以自动跨越内、外转角塔，自动完成换相切线任务，从而大量减少人工干预，提高巡检效率。

3、该一种用于输电线路智能巡检的小轴距多旋翼无人机，通过拍摄模块内部设置的可见光相机模块与红外相机模块，能够使得无人机在跟线飞行的同时，获取导线的精细影像，并将其输送到数据输送模块内部，之后再由图传模块将图片以及影像资料输送到智能巡检APP的内部，并通过显示模块来观察，通过红外影像和可见光影像进行导线缺陷分析，当对某处的结果存在疑惑时，此时可通过智能巡检APP的飞行切换模块，来将无人机的自动飞行模块切换到手动操控模块，以此来对该处进行更加详细的观察。

4、该一种用于输电线路智能巡检的小轴距多旋翼无人机，通过采用的高速近线算法，将原有飞行速度提高了三到五倍，且在保证近线安全的前提下，大大提高了飞行效率，以此提高自动巡检效率。

附图说明

图1为本发明无人机检测的流程示意图；

图2为本发明无人机的内部程序结构示意图；

图3为本发明智能巡检APP的内部程序结构示意图。

图中：1、无人机；11、驱动模块；12、拍摄模块；13、数据输送模块；14、电源模块；15、探测模块；2、遥控器；3、智能巡检APP；31、飞行切换模块；311、自动飞行模块；312、手动操控模块；32、显示模块；4、雷达数据接收机；5、激光雷达模块。

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1-3，本实施方案中：一种用于输电线路智能巡检的小轴距多旋翼无人机,包括无人机1，无人机1的输出端信号连接有遥控器2，遥控器2的输出端信号连接有智能巡检APP3，智能巡检APP3的输出端信号连接有雷达数据接收机4，雷达数据接收机4的输出端信号连接有激光雷达模块5。

本实施例中，无人机1包括驱动模块11、拍摄模块12、数据输送模块13、电源模块14与探测模块15，无人机1采用通用的飞行平台，以此来保证整个硬件系统的可移植性，电源模块14用于给无人机1供电，无人机1内部的组成模块；驱动模块11包括飞行动力模块与飞行控制模块，飞行动力模块用于给无人机1提供动力，飞行控制模块与智能巡检APP3信号连接，通过智能巡检APP3来控制无人机1的运行；拍摄模块12包括可见光相机模块与红外相机模块，可见光相机模块与红外相机模块用于拍摄线路，数据输送模块13包括数传模块与图传模块，拍摄模块12与图传模块信号连接，数据输送模块13与智能巡检APP3信号连接，通过拍摄模块12，来对线路进行拍摄；无人机1与遥控器2呈双向通信连接，遥控器2用于控制无人机1，无人机1将自身的状态信息输送到遥控器2的内部，遥控器2与智能巡检APP3呈双向通信连接，智能巡检APP3用于输送控制指令到遥控器2中，遥控器2用于将遥控器2以及无人机1的状态输送到智能巡检APP3，通过遥控器2来控制无人机1，此时无人机1将自身的状态反馈到遥控器2内部；智能巡检APP3包括飞行切换模块31与显示模块32，显示模块32用来显示距离各线路之间的距离、巡航的方向、电源电量情况、距离前后障碍物的距离以及现场的具体环境情况，飞行切换模块31包括自动飞行模块311与手动操控模块312，手动操控模块312的优先级大于自动飞行模块311的优先级，智能巡检APP3的内部采用全新设计的杆塔台账数据以及用户交互方式，可以自动跨越内、外转角塔，自动完成换相切线任务，通过飞行切换模块31，来切换无人机1的飞行模式，且在需要手动操控时，便能够手动操控；无人机1的内部包括GPS、RTK、陀螺仪、加速度计、气压计以及磁罗盘多种传感器，GPS用于对无人机1进行定位导航，RTK用于卫星定位测量，陀螺仪用于提高无人机1的飞行能力，加速度计用于确定长时间的飞行航向，气压计用于检测空气的气压，以此来确定飞行的高度，磁罗盘用于根据地磁场固有的指向性来测量无人机1空间姿态角度，以此来确定无人机1的机头朝向，通过设置的GPS、RTK、陀螺仪、速度计、气压计、磁罗盘等多种传感器，大幅提升飞行可靠性，有效消除磁干扰影响，并提供厘米级定位精度；探测模块15采用激光雷达，激光雷达有激光雷达模块5信号连接，激光雷达为16通道，且每秒可以获取30万个点，以及测距范围能够达到100米，激光雷达模块5与雷达数据接收机4呈双向通信连接，激光雷达模块5将扫描的数据输送到雷达数据接收机4中，雷达数据接收机4用于对激光雷达模块5进行参数的设置，雷达数据接收机4与智能巡检APP3呈双向通信连接，雷达数据接收机4将接收的信号输送到智能巡检APP3中，智能巡检APP3用于对雷达数据接收机4进行参数设置，通过设置的激光雷达，来对障碍物进行检测，并将其输送到雷达数据接收机4的激光雷达模块5中，之后雷达数据接收机4对接收的数据进行处理，并将处理后的数据输送到智能巡检APP3中；自动飞行模块311采用高速近线算法，高速近线算法包括新的闭环控制算法、导线预估算法以及航速自调节算法内容，高速近线算法在保证近线安全的前提下，大大提高了飞行效率。

本发明的工作原理及使用流程：通过设置的激光雷达，来对线、树含建筑物等的距离进行测量，并将其输送到雷达数据接收机4的激光雷达模块5的内部，此时雷达数据接收机4对接收的数据进行处理，并将处理后的数据输送到智能巡检APP3中，从而实现避障功能，保证飞行安全，且有效避障距离能够带动三到八米的范围之内，因其采用的高速近线算法，所以能够在保证近线安全的前提下，大大提高了飞行效率，以此提高自动巡检效率，通过拍摄模块12能够准确识别塔间不同回路的导线和不同塔间导线，实现自动锁定目标导线并仿线巡检，因其智能巡检APP3内部采用全新设计的杆塔台账数据以及用户交互方式，所以可以自动跨越内、外转角塔，自动完成换相切线任务，从而大量减少人工干预，提高巡检效率，通过拍摄模块12内部设置的可见光相机模块与红外相机模块，能够使得无人机1在跟线飞行的同时，获取导线的精细影像，并将其输送到数据输送模块13内部，之后再由图传模块将图片以及影像资料输送到智能巡检APP3的内部，并通过显示模块32来观察，通过红外影像和可见光影像来导线进行缺陷分析，当对某处的结果存在疑惑时，此时可通过智能巡检APP3的飞行切换模块31，来将无人机1的自动飞行模块311切换到手动操控模块312，以此来对该处进行更加详细的观察。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。