一种巡视输电线路用的无人机系统的制作方法

本发明涉及电力输送领域，具体而言，涉及一种巡视输电线路用的无人机系统。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的

程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机这几大类。无人机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。利用无人机进行输电的各种电力设备检查，以便于电力监管部门发现问题并及时维护，保证输电网络的正常运行。

实际使用中，发明人发现，传统的巡线无人机，能够按照既定的指定完成飞行、拍照等动作，但飞行的时候，仅仅通过遥控的方式调整无人机的位置，难以保证拍照精度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种巡视输电线路用的无人机系统，以提高拍照精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种巡视输电线路用的无人机系统，包括：

无人机、设置在无人机上的第一控制模块和照相机模块，以及设置在输电线缆上的第二控制模块和设置在输电线缆上的识别标志；照相机模块包括：相机本体和连接相机本体和无人机的角度调节单元；

无人机包括：主体框架、驱动模块、缓冲支架、长条形的伸缩连杆、周部叶片、中央叶片、吸风叶片和多个喷气筒；主体框架包括由下至上依次层叠设置，且相互连通的第一级框架、第二级框架和第三级框架，第一级框架、第二级框架和第三级框架均呈形状相同的圆锥台状，且大小依次减小；第一级框架、第二级框架和第三级框架共轴线；驱动模块设置在第三级框架内，中央叶片位于第三级框架的上部，吸风叶片位于第一级框架内部，中央叶片和吸风叶片均分别通过不同的传动轴与驱动模块的输出端电连接；喷气筒的进气口与第三级框架的内部相连通，多个喷气筒环绕在第三级框架的上表面，每个喷气筒均用于在接收到第一触发信号时朝向中央叶片的上部喷气；

缓冲支架的一端与第一级框架的下表面的边沿处连接，另一端朝向远离第二级框架的方向延伸，缓冲支架的远离第二级框架的一端呈圆弧状，且包裹有缓冲垫和充气气囊；伸缩连杆的一端与第一级框架的外侧壁连接，另一端与周部叶片连接；

第一控制模块包括充气控制单元和喷气控制单元，喷气控制单元与每个喷气筒电连接，且用于按照如下方式工作：实时检测每个喷气筒内部的气压值，当检测得到的喷气筒内部的气压值超过预定气压阈值，且在预定时间内未发出第一触发信号，则生成第一触发信号，并向气压值超过预定气压阈值的喷气筒发出第一触发信号；充气控制单元，用于通过水浸传感器检测主体框架内部是否有水，若主体框架内有水，则驱动充气气囊充气膨胀；

第一控制模块还包括：照相控制单元、转动控制单元、识别单元、上传单元、中央处理器、定位单元、方向控制单元和第一无线射频收发器；第二控制模块包括第二无线射频收发器、红外热释电传感器和近距离无线发送单元；

红外热释电传感器，用于每隔预定的时间进行扫描，并当扫描区域内有移动物体时生成第二触发信号，并通过近距离无线发送单元，将第二触发信号向第一控制模块发送；

定位单元，用于实时获取无人机位置；

中央处理器，用于根据无人机位置和预先获取的目标巡视点位置，生成运动指令；以及，当无人机位置与目标巡视点位置接近时，驱动第一无线射频收发器工作；

第一无线射频收发器，用于生成无线射频信号；

第二无线射频收发器，用于在接收到无线射频信号后，生成第三触发信号，并通过近距离无线发送单元，将第三触发信号向第一控制模块发送；

方向控制单元，用于依据运动指令驱动周部叶片调整方向；

照相控制单元，用于当在接收到第二触发信号后的预定时间内接收到第三触发信号时，驱动相机本体进行拍照，以生成照片；

转动控制单元，用于从照片中查找识别标志所在的参考位置，并依据参考位置与标准区域的相对位置，控制角度调节单元进行转动；

识别单元，用于判断识别标志在照片中的参考形状是否与标准形状相同；若判断为否，则通过上传单元将照片上传至远程控制端；以及，通过环境传感器检测当前的实时环境数据，并判断实时环境数据是否超过预定的阈值，若判断为是，则通过上传单元将最后一次拍摄得到的照片上传至远程控制端；环境传感器包括风速传感器、大气压传感器和红外传感器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，第一控制模块还包括三轴传感器，三轴传感器与上传单元电连接，用于检测当前的实时速度值和实时加速度值，并当实时速度值超过预设阈值时，或当实时加速度值超过预设阈值时，通过上传单元向远程控制端发送报警信号和无人机位置。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，在第一级框架内还设置有支撑架，支撑架包括位于第一级框架内的中部的圆环状的中心支架、环绕在中心支架周部的多个支撑节、多个支撑环组和多个弹性触点；支撑节呈长条形，且支撑节的一端与中心支架连接，另一端通过弹性触点与第一级框架的内壁连接；多个支撑节均匀设置在中心支架的周部；每个支撑环组均有多个支撑环组成，同一支撑环组中的支撑环的尺寸依次增大，且按照支撑环的尺寸大小，依次由内至外套设在中心支架的周部，且支撑节同时与至少一个支撑环组中的每个支撑环连接；同一个支撑环组中最外侧的支撑环的远离是中心支架的一侧设置有多个凹槽，每个凹槽的底部均设置有弹性复位件和推拉件，推拉件连接在弹性复位件和第一级框架之间；

支撑环整体呈长条形，且沿垂直于其长度方向的横截面呈波浪形；

支撑节和支撑架均为可形变材质。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，第一控制模块还包括：与方向控制单元电连接到的超声波测距单元；超声波测距单元，用于检测第一级框架侧壁与外界的距离，并当检测到的距离过小时，生成距离报警信号；

方向控制单元，进一步用于在接收到距离报警信号后，驱动周部叶片调整方向。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，第一控制模块上还设置有声音驱鸟器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，在第一级框架的下表面还设置有伸缩式降落支架。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，在第一级框架的下表面还设置有压缩空气式发射架。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，在伸缩式降落支架的下表面呈圆弧形。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，相机本体为高清摄像机。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，第三级框架的高度大于第二级框架的高度。

本发明实施例提供的一种巡视输电线路用的无人机系统，与现有技术中的只能够在人为操作的情况下进行拍照，导致巡线不方便，拍照的质量较差相比，其通过设置了定位单元、中央处理器和方向控制单元，使得无人机可以自行沿定位的路线进行飞行；并且，照相机控制单元会在收到第二触发信号后的预定时间内接收到第三触发信号时，才会驱动赵相机本体进行拍照，其中，第二触发信号和第三触发信号均是无人机上的第一控制模块和输电线缆上的第二控制模块进行交互式验证后生成的，这样，便保证了无人机能够在合理的位置进行拍照，提高了拍照的质量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种巡视输电线路用的无人机系统的无人机立体视图；

图2示出了本发明实施例所提供的一种巡视输电线路用的无人机系统的无人机侧视图；

图3示出了本发明实施例所提供的一种巡视输电线路用的无人机系统的无人机俯视图；

图4示出了本发明实施例所提供的一种巡视输电线路用的无人机系统的无人机内部剖视图。

图中，101，第一级框架；102，第二级框架；103，第三级框架；104，中央叶片；105，周部叶片；106，伸缩连杆；107，吸风叶片；108，支撑环；109，支撑节；110，弹性触点；111，推拉件；112，中心支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

如图1-4所示，本申请提供了一种巡视输电线路用的无人机系统，包括：

无人机、设置在无人机上的第一控制模块和照相机模块，以及设置在输电线缆上的第二控制模块和设置在输电线缆上的识别标志；照相机模块包括：相机本体和连接相机本体和无人机的角度调节单元；

无人机包括：主体框架、驱动模块、缓冲支架、长条形的伸缩连杆106、周部叶片105、中央叶片104、吸风叶片107和多个喷气筒；主体框架包括由下至上依次层叠设置，且相互连通的第一级框架101、第二级框架102和第三级框架103，第一级框架101、第二级框架102和第三级框架103均呈形状相同的圆锥台状，且大小依次减小；第一级框架101、第二级框架102和第三级框架103共轴线；驱动模块设置在第三级框架103内，中央叶片104位于第三级框架103的上部，吸风叶片107位于第一级框架101内部，中央叶片104和吸风叶片107均分别通过不同的传动轴与驱动模块的输出端电连接；喷气筒的进气口与第三级框架103的内部相连通，多个喷气筒环绕在第三级框架103的上表面，每个喷气筒均用于在接收到第一触发信号时朝向中央叶片104的上部喷气；

缓冲支架的一端与第一级框架101的下表面的边沿处连接，另一端朝向远离第二级框架102的方向延伸，缓冲支架的远离第二级框架102的一端呈圆弧状，且包裹有缓冲垫和充气气囊；伸缩连杆106的一端与第一级框架101的外侧壁连接，另一端与周部叶片105连接；

第一控制模块包括充气控制单元和喷气控制单元，喷气控制单元与每个喷气筒电连接，且用于按照如下方式工作：实时检测每个喷气筒内部的气压值，当检测得到的喷气筒内部的气压值超过预定气压阈值，且在预定时间内未发出第一触发信号，则生成第一触发信号，并向气压值超过预定气压阈值的喷气筒发出第一触发信号；充气控制单元，用于通过水浸传感器检测主体框架内部是否有水，若主体框架内有水，则驱动充气气囊充气膨胀；

第一控制模块还包括：照相控制单元、转动控制单元、识别单元、上传单元、中央处理器、定位单元、方向控制单元和第一无线射频收发器；第二控制模块包括第二无线射频收发器、红外热释电传感器和近距离无线发送单元；

红外热释电传感器，用于每隔预定的时间进行扫描，并当扫描区域内有移动物体时生成第二触发信号，并通过近距离无线发送单元，将第二触发信号向第一控制模块发送；

定位单元，用于实时获取无人机位置；

中央处理器，用于根据无人机位置和预先获取的目标巡视点位置，生成运动指令；以及，当无人机位置与目标巡视点位置接近时，驱动第一无线射频收发器工作；

第一无线射频收发器，用于生成无线射频信号；

第二无线射频收发器，用于在接收到无线射频信号后，生成第三触发信号，并通过近距离无线发送单元，将第三触发信号向第一控制模块发送；

方向控制单元，用于依据运动指令驱动周部叶片105调整方向；

照相控制单元，用于当在接收到第二触发信号后的预定时间内接收到第三触发信号时，驱动相机本体进行拍照，以生成照片；

转动控制单元，用于从照片中查找识别标志所在的参考位置，并依据参考位置与标准区域的相对位置，控制角度调节单元进行转动；

识别单元，用于判断识别标志在照片中的参考形状是否与标准形状相同；若判断为否，则通过上传单元将照片上传至远程控制端；以及，通过环境传感器检测当前的实时环境数据，并判断实时环境数据是否超过预定的阈值，若判断为是，则通过上传单元将最后一次拍摄得到的照片上传至远程控制端；环境传感器包括风速传感器、大气压传感器和红外传感器。

具体的，无人机的主体框架是有三级框架组成的，分别是第一级框架101、第二级框架102和第三级框架103。第一级框架101中的吸风叶片107是将无人机下部的空气系数到主体框架中，中央叶片104的作用是提供稳定的上升力，以保证无人机整体的平稳。喷气筒的作用是想中央叶片104的上部喷气，以使雨水不会过量的施加到主体框架内。

喷气控制单元能够实时检测每个喷气筒中的压力值，进而当压力值足够的时候，便驱动喷气筒进行喷气，以使雨水难以进入到主体框架进步，保证了位于主体框架中的第一控制模块不会受到水的侵入而导致损坏。

进行拍照控制的主要是第一控制模块和第二控制模块，在这两个模块的交互作用下，通过第二控制信号和第三控制信号的触发，最终控制了相机本体进行拍照。

移动的时候，首先是定位单元获取了无人机的位置，之后，中央处理器依据获取到的位置和预先得到的目标巡视点位置，生成运动指令，进而通过方向控制单元，驱动周末叶片调整方向，以使无人机整体朝向目标进行运动。

红外热释电传感器是生成第二触发信号用的，其在工作的时候，是对指定区域进行扫描，由于红外热释电传感器的扫描区域很小，因此只有当无人机很接近红外热释电传感器的时候，才会扫描到，进而生成第二触发信号。

考虑到鸟类低空经过的时候，也可能会触发红外热释电传感器工作，因此增加了相互配合的第一无线射频收发器和第二无线射频收发器，第一无线射频收发器和第二无线射频收发器的传输距离也较近，但属于有源无方向的近距离验证设备，如果只设置第一无线射频收发器和第二无线射频收发器则无法保证无人机是否处于最佳位置。因此在设置了红外热释电传感器进行验证的基础上，增加第一无线射频收发器和第二无线射频收发器可以保证无人机已经达到了最优选的位置。

为了保证拍照位置的精确，还增加了转动控制单元，该单元能够依据相机本体拍照形成的照片来对无人机的位置进行微调。即如果照片中的参考位置(输电线缆上的识别标志在图中显示的位置)与标准区域相同(是否落入了标准区域中)，则说明已经到达最优的位置，可以进行拍照了。如果形状不相同，则说明没有达到最优的位置，此时，则应当依据参考位置与标准区域的相对位置，控制角度调节单元进行转动，以使识别标志能够移动至标准区域中，当识别标志移动到了标准区域中，则可以进行拍照。

当参考位置进入到了标准区域中之后，识别单元开始起作用，也就是判断参考性状是否与标准形状相同，如果相同的话，则说明输电线缆处于正常状态，否则就应当通过上传单元将照片上传至远程控制端，以进行告知。除了通过照片进行识别，还应当通过环境传感器进行识别，如风速过大、气压过大，温度过高的情况下，均应当将照片及时的传输到远程控制端，否则可以等到特定的时候再进行上传。

优选的，第一控制模块还包括三轴传感器，三轴传感器与上传单元电连接，用于检测当前的实时速度值和实时加速度值，并当实时速度值超过预设阈值时，或当实时加速度值超过预设阈值时，通过上传单元向远程控制端发送报警信号和无人机位置。

三轴传感器能够检测实时的速度值、加速度值，当然还可以检测某个角度分量上的速度和加速度。之后如果速度/加速度过快的时候，则说明无人机处于失控的状态，此时应当及时的进行报警。

优选的，在第一级框架101内还设置有支撑架，支撑架包括位于第一级框架101内的中部的圆环状的中心支架112、环绕在中心支架112周部的多个支撑节109、多个支撑环108组和多个弹性触点110；支撑节109呈长条形，且支撑节109的一端与中心支架112连接，另一端通过弹性触点110与第一级框架101的内壁连接；多个支撑节109均匀设置在中心支架112的周部；每个支撑环108组均有多个支撑环108组成，同一支撑环108组中的支撑环108的尺寸依次增大，且按照支撑环108的尺寸大小，依次由内至外套设在中心支架112的周部，且支撑节109同时与至少一个支撑环108组中的每个支撑环108连接；同一个支撑环108组中最外侧的支撑环108的远离是中心支架112的一侧设置有多个凹槽，每个凹槽的底部均设置有弹性复位件和推拉件111，推拉件111连接在弹性复位件和第一级框架101之间；

支撑环108整体呈长条形，且沿垂直于其长度方向的横截面呈波浪形；

支撑节109和支撑架均为可形变材质。

具体的，支撑架是起到支撑、防撞击作用的。由于第一级框架101是最大的，因此支撑架设置在其中的时候，已经能够对第二级框架102和第三级框架103形成支撑作用。当然，也可以是在第二级框架102和第三级框架103中也设置上支撑架。

支撑环108的横截面呈波浪形，使其能够进行压缩，也不会断裂，当然，其波浪形的起伏程度不应当过大。弹性复位件和推拉件111也是起到支撑、缓冲作用的。

优选的，第一控制模块还包括：与方向控制单元电连接到的超声波测距单元；超声波测距单元，用于检测第一级框架101侧壁与外界的距离，并当检测到的距离过小时，生成距离报警信号；

方向控制单元，进一步用于在接收到距离报警信号后，驱动周部叶片105调整方向。

通过进行超声波测距，使得无人机不会飞到不利于飞行的空间中。

优选的，第一控制模块上还设置有声音驱鸟器。

优选的，在第一级框架101的下表面还设置有伸缩式降落支架。

优选的，在第一级框架101的下表面还设置有压缩空气式发射架。

优选的，在伸缩式降落支架的下表面呈圆弧形。

优选的，相机本体为高清摄像机。

优选的，第三级框架103的高度大于第二级框架102的高度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。