一种基于无人机的接触式验电系统及其工作方法与流程

本发明属于无人机验电系统技术领域，具体是一种基于无人机的接触式验电系统及其工作方法。

背景技术：

随着我国社会和经济建设的飞速发展，电力建设作为维持国民经济发展的基础产业，每年的用电量在持续的增长，这也迫使电力产业的规模不断扩大，电压等级不断提高，也就导致了电网越来越复杂。同时，人民对于供电可靠性也提出了新的要求。因此，对保障电网的安全、稳定运行提出了更高层次的要求。我国的输电线路建设无论从规模、还是从增长速度上都处于世界领先地位。但是，过大的规模和增长过快的速度都对电网的安全运行提出了严峻考验。

对于输电线路运维人员来说，每年都会对输电线路进行必要的检修维护，在停电的过程当中，需要检修人员对输电线路进行验电。验电器分为接触式验电器和非接触式验电器。目前普遍应用的验电设备为接触式验电器，但是接触式验电器在使用的过程中会相当耗费时间。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于无人机的接触式验电系统及其工作方法，采用目前应用比较广泛的无人机技术，结合传统的验电系统，使输电线路维修人员在地面对无人机进行操控，通过传感器对接触式验电器进行信号采集，最后通过无线传输技术将信号传输至地面工作人员，减少验电耗时。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于无人机的接触式验电系统，其特征在于：包括无人机系统、验电器系统、光信号采集系统、声信号采集系统、arm微控制器、无线传输系统以及地面信号通讯，无人机系统通过其控制器对无人机的飞行进行操作；所述验电器系统与无人机系统下端相连接；所述光信号采集系统、声信号采集系统的输出端分别与单片机的出入端相连接；单片机的输出端与无线传输系统的输入端相连接；无线通信系统的输出端与地面信号通讯系统相连接。

而且，无人机系统包括无人机飞行器、高清摄像头以及无人机操控系统，无人机的飞行轨迹通过其无人机操作系统进行控制；无人机下方配备高清摄像头。

而且，所述验电器系统采用接触式验电器，接触式验电器固定在无人机飞行器的下端；接触式验电器根据所验线路电压等级确定伸缩长度，接触式验电器的前端与所验线路相连接，接触式验电器的后端安装配重铅块。

而且，所述光信号采集系统安装在接触式验电器下方，采用stm32系列光敏电阻传感器，光敏电阻传感器与arm微控制器相连接。

而且，所述arm微控制器采用stm32f103开发板。

而且，所述无线传输系统采用bcm43143usb无线网卡。

而且，所述地面信号通讯负责采集无人机飞行控制信号、arm微控制器的信号。

一种基于无人机的接触式验电系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)通过无人机控制器对无人机的飞行模式进行控制；接触式验电器固定在无人机的下方，接触式验电器的伸缩距离按照被测线路的电压等级调整安全距离；

(2)采用stm32f103开发板同时对接触式验电器的声信号和光信号进行采集，将两种信号采集后通过开发板进行收集，最后通过无线传输模块传送至地面，地面人员同时接受到光信号和声信号之后方可进行维修任务；

(3)设置地面信号通讯系统，地面工作人员实时了解无人机的信号以及接触式验电器的信号。

而且，在接触式验电器的末端加入配重铅块，配重铅块的重量按照接触式验电器的伸缩长度来配置。

本发明的优点和积极效果是：

本发明可操作性强，便于实际应用；验电系统采用无人机的方式将接触式验电器与被测输电线路相连，节省人力；地面信号通讯系统能够同时接受接触式传感器的光信号与声信号，确保验电工作安全进行；具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的无人机结构图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种基于无人机的接触式验电系统，见附图1，包括无人机系统、验电器系统、光信号采集系统、声信号采集系统、arm微控制器、无线传输系统、地面信号通讯；

其中，所述无人机系统通过其控制器对无人机的飞行进行操作；所述验电器系统与无人机系统下端相连接；所述光信号采集系统、声信号采集系统的输出端分别与单片机的出入端相连接；单片机的输出端与无线传输系统的输入端相连接；无线通信系统的输出端与地面信号通讯系统相连接。

无人机系统，见附图2，包括无人机飞行器1、高清摄像头2以及无人机操控系统，无人机的飞行轨迹通过其无人机操作系统进行控制；无人机下方配备高清摄像头，方便无人机操作人员观察线路周围环境。

所述验电器系统采用接触式验电器5，接触式验电器固定在无人机飞行器的下端；接触式验电器根据所验线路电压等级确定伸缩长度，接触式验电器的前端与所验线路相连接，接触式验电器的后端安装配重铅块3，根据接触式验电器的伸缩长度调整配重铅块的重量。

所述光信号采集系统安装在接触式验电器下方，主要采用stm32系列光敏电阻传感器，光敏电阻传感器与arm微控制器4相连接。

所述声信号采集系统主要采用stm32系列声信号采集传感器，声信号采集传感器与arm微控制器相连接。

所述arm微控制器采用stm32f103开发板。

所述无线传输系统采用bcm43143usb无线网卡。

所述地面信号通讯负责采集无人机飞行控制信号、arm微控制器的信号(光信号采集器和声信号采集器)。

一种基于无人机的接触式验电系统的工作方法，包括以下步骤

(1)通过无人机控制器对无人机的飞行模式进行控制；接触式验电器固定在无人机的下方，接触式验电器的伸缩距离按照被测线路的电压等级调整安全距离，以防无人机与带电线路之间产生感应电；为了保证接触式验电器稳定工作，在接触式验电器的末端加入配重铅块，配重铅块的重量按照接触式验电器的伸缩长度来配置。

(2)为了防止出现接触式验电器判断错误，采用stm32f103开发板同时对接触式验电器的声信号和光信号进行采集，将两种信号采集后通过开发板进行收集，最后通过无线传输模块传送至地面，地面人员同时接受到光信号和声信号之后方可进行维修任务。

(3)设置地面信号通讯系统，方面地面工作人员实时了解无人机的信号以及接触式验电器的信号，便于地面人员进行工作安排。

工作原理：验电工作开始前，运维技术人员检查无人机、接触式验电器、stm32f103开发板是否正常工作；检查完毕后，无人机操作人员在无人机下方安装接触式验电器，并根据被验线路的电压等级确定接触式验电器伸缩的长度，根据接触式验电器的伸缩长度确定末端配重的重量。接触式验电器装备完成后，无人机操作技术人员操作无人机控制器靠近被测量线路，利用无人机打在的高清摄像头观察被测量线路周围的环境。

接触式验电器与被测线路接触，接触后通过声信号传感器以及光敏电阻传感器对接触式验电器的声和光信号进行采集，采集到的信号传递至stm32f103微控制器中，再利用无线传输系统中的bcm43143usb无线网卡传送至地面信号通讯系统，无人机操作人员可以通过地面信号通讯系统了解无人机和接触式验电器的信息。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。