一种变电站巡检飞行器的制作方法

本实用新型涉及电力系统技术领域，具体涉及一种变电站巡检飞行器。

背景技术：

随着经济和科学技术的不断发展，各种电力系统也得到了完善，变电站设备巡检是保证变电站安全运行，提高供电可靠性的基础工作。随着变电站自动化水平的提高，变电设备运行的可靠性面临更加严峻的考验，变电站设备的巡检受到了更大的重视。

传统的采用定期人工巡视的方式劳动强度大、效率低，且变电站大多数为高压设备，在地形复杂、环境恶劣情况下，增加了人工巡检维护的难度和危险性。并且，在巡检过程中，巡检的质量依靠巡检人员的素质，人为因素影响较大，可能会出现巡检盲区、漏检等问题；同时，如变电站倒闸操作、事故处理等情况下通常需要检查现场设备情况，从而使得运行人员在操作或事故处理过程中奔波于控制室和变电站，影响事故处理时间，降低工作效率，在设备存在缺陷或事故情况下甚至危及人身安全。

因此，亟需一种能够对变电站设备自动巡检，保证变电站安全运行的飞行器。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种变电站巡检飞行器，该飞行器包括无人机，无人机包括基座、螺旋桨和起落架，螺旋桨设于基座上方，螺旋桨通过连接杆与基座连接，起落架与基座的下端连接，该飞行器还包括中央控制器以及与中央控制器连接的飞行控制器、距离传感器、驱鸟器、高清摄像头和探照灯，中央控制器、飞行控制器安装于基座上，驱鸟器安装于基座的上方，高清摄像头和探照灯安装于基座下方，距离传感器位于基座侧面，高清摄像头包括可见光摄像头和红外夜视摄像头。采用红外夜视摄像头能够实现夜视功能，便于夜间巡查，飞行器的起落架具有多重缓冲减震的作用，减小降落时对飞行器的冲击，该飞行器可实现高空、远距离、自动化巡检，保证巡检人员人身安全，从而完成了本实用新型。

具体来说，本实用新型的目的在于提供一种变电站巡检飞行器，该飞行器包括无人机，无人机包括基座，螺旋桨和起落架，螺旋桨设于基座的上方，螺旋桨通过连接杆与基座连接，起落架与基座的下端连接，

其中，起落架包括支脚i、支脚ii和底板，支脚i的两端分别连接基座和底板，支脚ii的两端分别连接基座1和底板，支脚i和支脚ii通过铰链交叉连接，支脚i和支脚ii之间还设有弹簧i，弹簧i的两端分别与支脚i和支脚ii连接，

支脚i包括支脚主体，支脚主体下端设有空腔，空腔中设有弹簧ii，弹簧ii的下端套设有缓冲杆，缓冲杆上设有滑动板，缓冲杆的下端与t形滑块连接，

底板上设有与t形滑块相配合的t形滑槽，t形滑块位于t形滑槽内，t形滑槽内设有弹簧iii，弹簧iii与t形滑块连接，

该飞行器还包括中央控制器，以及与中央控制器连接的飞行控制器、距离传感器、驱鸟器、高清摄像头和探照灯，所述中央控制器、飞行控制器安装于基座上，所述驱鸟器安装于基座的上方，所述高清摄像头和探照灯安装于基座下方，所述距离传感器位于基座的侧面，

其中，高清摄像头包括可见光摄像头和红外夜视摄像头，可见光镜头和红外夜视镜头均与中央控制器连接。

中央控制器通过无线通讯单元将信息数据传输至地面控制单元，地面控制单元通过无线通讯单元与中央控制器进行信息数据交互，

中央控制器包括相互连接的arm芯片、dsp芯片以及fpga芯片，

无线通讯单元为wifi、2g、3g、4g、5g或蓝牙，

地面控制单元包括服务器和与服务器连接的显示器。

其中，飞行器还包括与中央控制器连接的电池组件和定位组件，电池组件和定位组件设于基座上。

其中，底板的底端设有橡胶垫，所述橡胶垫与底板之间粘接连接，所述橡胶垫上设有凸起结构。

其中，飞行控制器包括加速度传感器和陀螺仪，加速度传感器和陀螺仪均与中央控制器连接，飞行控制器与驱动电机连接，驱动电机驱动连接杆带动螺旋桨转动。

其中，飞行器还包括光敏传感器，光敏传感器与中央控制器连接。

其中，定位组件为sim908芯片，所述可见光镜头采用ccd摄像镜头，所述红外夜视镜头采用fluketi25红外夜视镜头。

其中，底板的材质为铝合金。

其中，起落架设有两个，并且左右对称。

本实用新型所具有的有益效果包括：

(1)本实用新型提供的变电站巡检飞行器采用可见光摄像头、红外夜视摄像头及探照灯的结合对变电设备的运行状态进行监控，实现了飞行器在夜晚或者光线较差环境下的巡视，解决了现有飞行器在夜间巡视效果不佳的问题；

(2)本实用新型采用距离传感器对飞行器周围障碍物进行监测并进行自动避障，确保飞行器巡检的安全与高效，且在飞行器上设有驱鸟器，对变电站设上的鸟类驱逐，保证变电站安装运行；

(3)本实用新型的飞行器的起落架具有多重缓冲减震作用，能够减弱飞机起飞和降落过程中对飞行器自身和飞行器上所承载的设备的冲击，能够有效延长飞行器的使用寿命；

(4)本实用新型提供的变电站巡检飞行器，结构简单，操作简便，便于巡检人员操作，巡检效率高，且保障了巡检人员的人身安全，能够实现远距离、高空、实时、快速、高效的自动化巡检，使得能够及时发现线路故障，满足变电站巡检的工作需求，适于规模化推广。

附图说明

图1示出本实用新型一种优选实施方式的飞行器的模块结构示意图；

图2示出本实用新型一种优选实施方式的飞行器的探照灯与中央控制器模块示意图；

图3示出本实用新型一种优选实施方式的飞行器的结构示意图；

图4示出本实用新型一种优选实施方式的飞行器的起落架的正视示意图；

图5示出本实用新型一种优选实施方式的飞行器的起落架的侧视示意图；

图6示出本实用新型一种优选实施方式的底板的示意图。

附图标号说明：

1-基座；

101-中央控制器；

102-飞行控制器；

103-定位组件；

104-电池组件；

105-高清摄像头；

106-距离传感器；

107-驱鸟器；

108-存储器；

115-可见光摄像头；

116-红外夜视摄像头；

117-探照灯；

118-探照灯转动驱动机

119-光敏传感器；

2-螺旋桨；

21-连接杆；

3-起落架；

31-支腿i；

310-支腿主体；

311-空腔；

312-弹簧ii；

313-滑动板；

314-缓冲杆；

315-t形滑块；

316-t形滑槽；

317-弹性垫块；

318-弹簧iii；

32-支腿ii；

33-弹簧i；

34-铰链；

35-底板；

36-橡胶垫。

具体实施方式

下面通过附图和实施方式对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。其中，尽管在附图中示出了实施方式的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本实用新型，如图1～6，提供了一种变电站巡检飞行器，该飞行器包括无人机，还包括中央控制器101，以及与中央控制器连接的飞行控制器102、高清摄像头105、定位组件103和距离传感器106。

根据本实用新型，无人机包括基座1，螺旋桨2和起落架3，螺旋桨2设于基座1上方，通过连接杆21与基座1连接，起落架3与基座1的下端连接。中央控制器101、飞行控制器102、定位组件103安装于基座1上，高清摄像头105悬挂安装于基座下方，起落架3位于高清摄像头的外侧，距离传感器106位于基座1的侧面，优选在基座1两侧均安装距离传感器106。

本实用新型中，在飞行器在起降过程中，重力或者反作用力会对飞行器造成震荡，并且，安装在飞行器上的高清摄像头等更容易受到震动，这对飞行器自身的结构或所承载的设备容易造成损伤。因此，在飞行器降落过程中需要进行缓冲，以减小飞行器受到的震动，起落架作为飞行器的支撑，在降落过程中首先与落地面接触，因此，起落架的结构对防止飞行器受到震荡具有重要作用。

根据本实用新型，起落架3设有两个，且左右对称设于飞行器两侧，分别与基座1的下端连接。

根据本实用新型，起落架3包括支脚i31、支脚ii32和底板35，优选底板35与基座1平行，支脚i31的两端分别连接基座1和底板35，支脚ii32的两端分别连接基座1和底板35，支脚i31和支脚ii32交叉连接，支脚i31和支脚ii32通过铰链34交叉连接，为活动连接。

根据本实用新型，支脚i31和支脚ii32之间设有弹簧i33，弹簧i33的两端分别与支脚i31和支脚ii32连接，且弹簧i33位于铰链34的上方，当飞行器下降时，支脚i31和支脚ii32受到向下的力的作用，支脚i31和支脚ii32在铰链34上端所成的角度逐渐增大，弹簧i33的弹性力的存在能够对支脚i31和支脚ii32逐渐增大的角度进行缓冲，使得角度增加的速度变缓慢，减小对飞行器机身的冲击力。

根据本实用新型，支脚i31与支脚ii32的结构相同，支脚i31包括支脚主体310，支脚主体310下端设有空腔311，空腔311中设有弹簧ii312，弹簧ii312下端套设有缓冲杆313，缓冲杆313上设置有滑动板314，缓冲杆313的下端与t形滑块315连接。

根据本实用新型，底板35内设有与t形滑块315配合的t形滑槽316，t形滑块315位于t形滑槽316内，且能够在t形滑槽316内滑动，滑动时，每个底板35上设有两个t形滑槽316，当飞行器降落时，对支腿i31和支腿ii32产生压力，由于铰链34的存在，两个t形滑块315分别向底板35的两端滑动。

根据本实用新型，t形滑槽316内设有弹簧iii318和弹性垫块317，优选垫块317为橡胶垫块，具有弹性，弹簧iii318位于t形滑块315和弹性垫块317之间，弹簧iii318与t形滑块315连接。

本实用新型中，当t形滑块315在t形滑槽316中滑动时，挤压弹簧iii318，并将压力传递至垫块317，由于弹簧ii318的弹性作用，使得t形滑块315的运动在弹性力的作用下得到缓冲，同时弹性垫块317也具有缓冲作用，从而对t形滑块315进行双重缓冲，进而使得飞行器在降落至落地面的过程中得到缓冲，而不至于损坏机身或对飞行器的机身和承载设备形成巨大震动。

本实用新型，在底板35的底端还设有橡胶垫36，橡胶垫36与底板35之间粘接连接，橡胶垫36上设有凸起结构，飞行器降落时，底板35与地面接触，橡胶垫36能够更好起到缓冲作用，同时也能起到防滑的作用。

根据本实用新型，底板35的材质为铝合金，强度高且质量轻，能够降低飞行器的重量，减小电能消耗。

本实用新型中，当飞行器降落时，橡胶垫36接触地面具有一定的缓冲作用，之后对支脚i31和支脚ii32进行压缩，支脚i31和支脚ii32在铰链34上方所呈的角度逐渐增大，此时弹簧i33能够减缓角度增加的速度，即降低飞行器基座1下降的速度，同时，弹簧ii312被压缩，缓冲杆314再次缓冲，与此同时，t形滑动块315在t形滑槽316内滑动，弹簧iii318被压缩，对t形滑动块形成缓冲，多重缓冲减震作用降低了飞行器降落时的冲击力对机身和各承载设备的影响，能够有效的延长飞行器的使用寿命。

根据本实用新型，该飞行器还包括驱鸟器107，用于驱逐鸟类，防止鸟类对变电站的运行造成影响。其中，驱鸟器107安装于无人机基座1的上方。

根据本实用新型，驱鸟器107为声光驱鸟器和/或超声波驱鸟器，声光驱鸟器的声音部分为预先加载的音频，光线部分采用激光；超声波驱鸟器采用频段为20～30hkz的超声波对鸟类进行驱逐。驱鸟器由电池单元供电，地面控制系统发送指令选择声光驱鸟器、超声波驱鸟器或二者组合。优选驱鸟器206内置定时器，每间隔一定时间如5～10min发射超声波，以使鸟兽类受到惊吓，达到驱赶的目的。

根据本实用新型，中央控制器101为核心处理器，用于与其他组件进行交互，该处理器具有体积小、低功耗、低成本、高性能的优点，能够快速高效的实现与其他组件或单元的信息交互。例如能够接收、分析处理和发送视频、红外图像、gps定位、温湿度等数据，可采用相互连接的arm芯片、dsp芯片以及fpga芯片实现。

根据本实用新型，中央控制器101、飞行控制器102、高清摄像头105、探照灯117、定位组件103和距离传感器106、驱鸟器107均与电池组件104连接，由电池组件104供电。

根据本实用新型，电池组件104采用可充电电池组，例如锂电池组。

根据本实用新型，该飞行控制器102包括加速度传感器和陀螺仪，加速度传感器和陀螺仪均与中央控制器101连接，分别用于实时采集无人机的飞行姿态数据，并将数据传输至中央控制器101。

根据本实用新型，中央控制器101将飞行姿态数据传输至飞行控制器102，飞行控制器102与驱动电机连接，驱动电机驱动连接杆21带动螺旋桨2转动，具体地，飞行控制器102根据无人机的飞行姿态数据控制驱动电机驱动连接杆21，连接杆21带动螺旋桨2转动，以控制调整无人机的飞行姿态。

其中，驱动电机为防水电机，飞行控制器201采用sta3x无人机飞行控制系统。

根据本实用新型，高清摄像头105通过云台悬挂安装于基座1的下方。高清摄像头105包括可见光镜头115和红外夜视镜头116，可见光镜头115和红外夜视镜头116均与中央控制器101连接，中央控制器101能够控制可见光镜头115和红外夜视镜头116的开启和关闭。

根据本实用新型，该飞行器上还设有探照灯117和探照灯转动驱动机118以及光敏传感器119，探照灯117、探照灯转动驱动机118、光敏传感器119分别与中央控制器101连接，并由电池组件104供电。探照灯117与探照灯转动驱动机118连接，探照灯转动驱动机118能够带动探照灯117转动，能够与云台同步转动，从而实现红外夜视镜头116与探照灯117的同步转动，实现飞行器在夜间的巡视。

本实用新型中，光敏传感器119用于感应周围环境光线的强弱，并将所采集的光信号传输至中央控制器101，中央控制器101根据所接收的光线的强弱控制可见光镜头115和红外夜视镜头116以及探照灯117的开启和关闭。

本实用新型中，当飞行器在变电站巡检时，在环境光线充足时，光敏传感器119将光信号传输至中央控制器101，中央控制器101控制仅开启可见光镜头115，便能实现对周围环境的巡视；当环境光线不足或者夜晚巡视时，光敏传感器119将光线较弱的信号传输至中央控制器101，中央控制器101控制仅开启红外夜视镜头116，同时开启探照灯117，便能实现飞行器在夜间的巡检。

根据本实用新型，可见光镜头115采用ccd摄像镜头，红外夜视镜头116采用fluketi25红外夜视镜头。

根据本实用新型，可见光镜头115和红外夜视镜头116将所采集的视频和/或红外图像信息数据传输至中央控制器101。

根据本实用新型，定位组件103与中央控制器101连接，定位组件103能够确定巡检设备实时gps位置，并将所得gps位置信息数据传输至中央控制器101，优选地，定位组件103具体为sim908芯片。

根据本实用新型，变电设备的主要监控位置设有gps坐标点，设定程序，使得巡检设备根据这些gps坐标点进行自行飞行巡检，巡检内容主要有：引流线(有无断股)、杆塔(有无鸟窝、损坏、变形、紧固金具松脱金具被盗)、绝缘子(有无闪落迹象、破损、污秽、异物悬挂)、防震锤(有无变形、存在异物)、线夹(有无松脱)、导线(有无断股、异物悬挂)、地面环境(有无在规定范围建筑房屋和超范围生长的植物)等。

根据本实用新型，距离传感器106用于感知飞行器周围障碍物的距离，当感知到的距离接近于预设距离时，将指令传输至中央控制器101，中央控制器101根据接收到的数据进行运算，迅速更新航行轨迹，从而避免与障碍物发生碰撞，损坏飞行器。

根据本实用新型，中央控制器101包括相互连接的arm(精简指令集计算机微处理器)芯片、dsp(数字信号处理)芯片以及fpga(现场可编程逻辑门阵列)芯片，中央控制器201内加载有slam(定位与地图构建)软件。其中，dsp芯片中主要完成三维建模及航行轨迹规划算法，arm主要实现主程序流程控制，fpga实现数据处理，传输接口设置。

slam软件是一款基于slam技术的计算机软件，其能够对输入的数据进行slam运算。输入无人机周围障碍物位置信息数据，在实现无人机自身定位的同时，实时计算无人机自身位置与无人机周围障碍物之间距离。中央控制器201根据预设无人机航迹规划判断当无人机自身位置与无人机周围障碍物之间距离小于预设安全距离时，更新无人机航迹规划。预设安全距离是基于无人机应用环境和输电线路巡检需求预先设定的值，例如可以设定为30米、50米等。

根据本实用新型，距离传感器106能够感知飞行器与障碍物的距离，并获得距离数据信息，并将距离数据信息传输至中央控制器101，中央控制器101根据距离数据信息，采用slam软件进行slam运算，实时计算巡检设备自身位置与巡检设备周围障碍物之间距离，根据预设航迹规划判断当巡检设备自身位置与周围障碍物之间的距离小于预设安全距离时，更新航迹规划，从而保证巡检设备的安全稳定的飞行。

根据本实用新型，该巡检设备还包括存储器108，存储器108与中央控制器101连接，存储器108用于存储高清摄像头105采集的视频、图像、以及gps定位组件103采集的位置信息等数据，存储器108为存储硬盘、可移动磁盘、云端服务器或本领域其他存储器件，数据在存储至存储器108的同时将数据传输至地面控制单元进行进一步处理，也可通过数据线将数据传输至地面控制单元进行处理。例如将采集到的视频、图像、位置信息等数据存储在硬盘里，存储硬盘储存空间如为500g或更大。云端服务器能够将采集到的数据实时的传输至服务器，采用云端保存，实时存储、存储空间大(如1024g)，且不易造成数据丢失。

根据本实用新型，该巡检设备还包括温湿度传感器，温湿度传感器与中央控制器101连接，具体采用sht芯片作为温湿度传感器，温湿度传感器将采集的环境的温湿度数据发送至中央控制器101，中央控制器101整合后将数据存储至存储器207同时传输至地面控制单元。温湿度传感器能够对巡检设备周围的温度和湿度进行监测，从而使得巡检人员能够及时获得巡检设备周围的环境情况，及时排除隐患。

根据本实用新型，无线通讯单元将中央控制器101的信息如gps位置信息、视频信息数据、红外图像、温湿度数据等传输至地面控制单元，由此，地面控制单元通过无线通讯单元与中央控制器101进行数据信息交互。

根据本实用新型，无线通讯单元为wifi、2g、3g、4g、5g或蓝牙，能够快速将故障信息和gps位置信息等数据传输至地面控制单元进而至巡检人员，加强了施工人员办事效率，提高了维修质量，保证变电站的安全。

根据本实用新型，地面控制单元包括通过无线通讯单元控制飞行控制器控制巡检设备的飞行启动和停止的遥控器，地面控制单元还包括服务器和与服务器连接的显示器，显示器如pc端，无线通讯单元将中央控制器101传输的信息数据(例如包括视频信息数据、红外图像信息数据、gps位置信息，温湿度数据，飞行姿态数据等)发送到服务器并在显示器中实时显示，同时也可将故障信息通过网络发送至巡检人员手持终端设备上，便于巡检人员实时监控巡检设备的运行状态，巡检人员根据实时的信息数据分析处理，及时排除故障。

本实用新型所提供的变电站巡检飞行器将多种功能集成，实现对变电站的自动巡检，具备高空、远距离、实时、快速、自行作业的能力，能够及时发现线路故障，可满足变电所巡检的工作需求，并且飞行器上的起落架具有多重缓冲减震作用，能够降低飞行器在降落过程中的冲击力对飞行器机身和各个承载设备及零部件的影响，有效延长飞行器的使用寿命。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本实用新型工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接普通；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。