一种无人值守现场监控无人机的充电基座及方法与流程

本发明涉及无人机充电技术领域，具体公开了一种无人值守现场监控无人机的充电基座及方法。

背景技术：

随着社会总体经济水平提高，人们的生活品质得到了质的提升，同时随着科技的进步，部分工作岗位已经被人工智能代替。从以上两个角度出发，如今社会的劳动者并不希望用艰苦、恶劣、孤独的工作环境去换取高额的工资，但是有些工作场所又必须在野外荒无人烟的地方，虽然现场运转几乎可以实现完全的智能化，但现场运行实时画面很难得到全面有效地监控。显然，如果隔三差五派工作人员前去巡检，会大大提高生产开采成本，为此，需要在现场安装摄像头来解决以上问题。

而现有技术中采用固定监控器的方式难以适应大范围的现场监控，如果大量使用固定监控器又会提高成本，显然很难兼顾。如果采用监控无人机又难以长时间续航，而且大多数时间无人机都会处于休息状态，十分浪费资源。于是可以对现有技术进行改进，提供一种无人值守现场监控无人机的充电基座来解决上述的问题，以达到既可以作为定点监控器的作用，又可以保证长时间续航对现场全面动态无死角监控，还能充分利用监控设备资源。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无人值守现场监控无人机的充电基座，以解决无人值守现场监控范围不够广、监控角度不够灵活、设备成本不够低、监控无人机利用率低、监控无人机长时间续航自动充电难等问题。

为了解决以上问题，本发明提供如下技术方案：一种无人值守现场监控无人机的充电基座，包括具有充电功能的停机坪、监控无人机、控制仓、遮阳板、限位装置、太阳能光伏板；监控无人机可停在停机坪上自动充电，控制仓位于停机坪正下方，且控制仓与停机坪之间有一定的缝隙，限位装置可将停靠的监控无人机固定住。

以上停机坪具有竖立的空心支撑杆，遮阳板安装在空心支撑杆顶端，且遮阳板垂直投影可以完全覆盖住停机坪；控制仓内包含有蓄电池组、旋转电机、控制模块和通讯模块，控制仓中心区域具有下陷式凹槽，旋转电机封装在凹槽的内部，旋转电机转子和停机坪底面中心通过转动杆焊接固定，即停机坪可以随着旋转电机运行而转动；控制仓底面焊接有安装扣。

遮阳板上表面安装有太阳能光伏板，太阳能光伏板垂直投影可以完全将遮阳板覆盖；太阳能光伏板通过空心支撑杆穿过线缆与停机坪的导电元件电气连接。

优选地，监控无人机具有双降落架，且双降落架底部分别具有可以给监控无人机传输电能的导电片。

优选地，停机坪中心区域对称开设有停机坪导电槽，当监控无人机停靠时，导电片与停机坪导电槽电气连接进行充电；停机坪导电槽间距与双降落架一致，与两个停机坪导电槽连接的有贯穿停机坪的两根导电针；与导电针对应设置在控制仓上表面有两圈仓室导电槽，仓室导电槽连接电源，凹槽位于两圈仓室导电槽中间；当停机坪旋转的时候，导电针沿着仓室导电槽旋转，使得停机坪导电槽一直保持电气连接，而不影响监控无人机充电。

优选地，所述停机坪外侧内部对称开设有传动槽，限位装置包括限位电机、齿轮、内螺纹齿轮套、螺杆、限位杆；限位电机竖直安装在传动槽开口处，齿轮安装在限位电机转子上，内螺纹齿轮套穿套在螺杆上，螺杆一端固定安装在传动槽内部，限位杆一端穿套在螺杆上，另一端贯穿停机坪上表面，齿轮与内螺纹齿轮套齿合连接；当限位电机旋转时即可控制限位杆与降落架的位置，从而可固定或松开监控无人机。

优选地，停机坪具有排水孔，排水孔出水口位于控制仓区域以外；遮阳板下表面还安装有风扇。

优选地，还包括立柱和固定机构，立柱顶部上面与控制仓安装扣对应开设有安装槽，立柱顶部侧面对应开设有插槽；固定机构包括相互咬合的移动齿板和手控凸轮，移动齿板位于插槽内部，手控凸轮安装在立柱外表面；安装扣插入安装槽后，通过手控凸轮控制移动齿板与安装扣的位置，从而安装固定或拆卸分离。

一种无人值守现场监控无人机的充电方法，基于以上无人值守现场监控无人机的充电基座，假设所述监控无人机具有定时续航功能，其充电方法主要包括：

1)当所述监控无人机停靠在停机坪充电区域时，限位装置将监控无人机固定住，同时所述控制模块检测监控无人机自带电池电量是否饱和，并判断是否需要充电和执行充电行为；

2)当需要改变监控视角时，借助通讯模块远程启动旋转电机，并通过控制模板控制旋转电机旋转，从而带动停机坪旋转，进一步调整监控无人机所要监控的方向；此过程监控无人机与控制仓内蓄电池组不间断电气连接；

3)当监控无人机即将离开停机坪进行巡检时，控制模块控制限位装置放开监控无人机，同时通讯模块指示监控无人机往返，巡检过程既可是定时自动行为，也可以是人为远程通过通讯模块控制的行为；此过程充电完全中断；

4)当监控无人机自带电池电量饱和的时候，太阳能光伏板产生电能可以对蓄电池组供电，但监控无人机正在进行充电时，太阳能光伏板产生的电能不能通过停机坪的导电元件给蓄电池组供电。

优选地，还包括安装在控制仓内的备用电源模块，当控制模块检测到蓄电池组电量低于设置的阈值时，备用电源模块接入蓄电池组进行充电，同时通过通讯模块远程通知工作人员。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明无人值守现场监控无人机的充电基座，可作为野外或现场监控无人机的停泊平台，平时可以作为固定摄像头监控现场的工作情况，当需要对现场大范围巡检时，监控无人机可以从停机坪飞走，对既定的路线或者指定的区域进行巡检，并将现场情况远程实时传回监控中心，从而达到同一台监控无人机对现场实现动静结合的全方位监控目的。

2、本发明无人值守现场监控无人机的充电基座，当监控无人机停靠在停机坪上时，可以通过旋转电机控制停机坪旋转，从而调节监控无人机监控的视角，达到全方位360゜监控的目的。

3、本发明无人值守现场监控无人机的充电基座，可以通过充电基座控制仓下方的安装扣快速安装在高度较高的立柱上端，从而提高监控的视野，以扩大监控无人机固定监控时的监控范围。

4、本发明无人值守现场监控无人机的充电基座，当停靠在停机坪时，充电基座可以自行对监控无人机进行充电，以备其平时监控运行和为监控无人机飞行提供动力。

5、本发明无人值守现场监控无人机的充电基座，在遮阳板上表面安装太阳能光伏板，将太阳能转化成电能储蓄在控制仓内的蓄电池组，进一步为整个充电基座和监控无人机提供电能，独立性强，适合长期无人的应用场景。

6、本发明无人值守现场监控无人机的充电基座，当监控无人机停泊在停机坪上时，可通过限位装置对监控无人机的位置进行固定，以防大风改变监控无人机位置或者造成损坏；当监控无人机需要起飞巡航的时候，限位装置解除对其的位置限定。

7、本发明无人值守现场监控无人机的充电基座，安装遮阳板可以为现场监控无人机遮风挡雨；在遮阳板下表面安装风扇可以给监控无人机和充电基座降温、干燥、除尘；在停机坪上开设排水孔可有助于雨水排泄，避免监控无人机和充电基座浸泡。

8、本发明无人值守现场监控无人机的充电方法，通过控制仓内的控制模块和通讯模块达到现场监控过程全自动运行的目的，在整个监控周期内不需要人为干预，可以实现电能自动供应，可以适应长期完全无人值守地方，如孤岛、沙漠、无人石油平台等等；如果需要人为干预监控方式，也可以通过通讯模块改变监控方式，如改变巡检时的路线或者改变固定监控时的角度。

9、本发明无人值守现场监控无人机的充电方法，在控制仓内安装备用电源模块，以备现场太阳能光伏发电损坏或发电不足时所用，备用电源模块可以是风能发电接入、市电接入或者其它太阳能光伏发电接入。

附图说明

图1为本发明的充电基座结构正面示意图；

图2为本发明限位装置正视示意图；

图3为本发明固定机构正视示意图；

图4为本发明排水孔的结构侧视示意图；

图5为本发明停机坪导电槽正视示意图；

图6为本发明仓室导电槽俯视示意图。

图中：1、停机坪；11、空心支撑杆；12、停机坪导电槽；13、导电针；14、传动槽；15、排水孔；2、无人机；21、降落架；22、导电片；3、控制仓；31、蓄电池组；32、旋转电机；33、控制模块；34、通讯模块；35、凹槽；36、转动杆；37、安装扣；38、仓室导电槽；39、备用电源模块；4、遮阳板；41、风扇；42、太阳能光伏板；5、限位装置；51、限位电机；52、齿轮；53、内螺纹齿轮套；54、螺杆；55、限位杆；6、立柱；61、安装槽；62、插槽；7、固定机构；71、移动齿板；72、手控凸轮。

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1-6，本发明提供的一种实施例：

参考图1，一种无人值守现场监控无人机的充电基座，包括具有充电功能的停机坪1、监控无人机2、控制仓3、遮阳板4、限位装置5、太阳能光伏板42。监控无人机2可静止地停在停机坪1上表面进行自动充电，停机坪1、控制仓3、遮阳板4、太阳能光伏板42都可以是圆型或者方型，控制仓3设置在停机坪1的正下方，且控制仓3与停机坪1之间留有一定的缝隙，限位装置5可将停靠的监控无人机2固定住。

停机坪1向上竖直设计有空心支撑杆11，遮阳板4安装在该空心支撑杆11的顶端，且遮阳板4垂直投影至少可以完全覆盖住停机坪1，空心支撑杆11具体安装的位置和数量根据实际需求设置，可以在停机坪1边缘设计一根、两根、四根，空心部分可以穿插线缆。控制仓3内包含有蓄电池组31、旋转电机32、控制模块33和通讯模块34。控制仓3中心区域具有下陷式凹槽35，旋转电机32封装在凹槽35内部，旋转电机32转子和停机坪1底面中心通过转动杆36焊接固定，即停机坪1可以随着旋转电机32运行而转动，转子通过转动杆36伸出封装凹槽35的地方做好防水处理，以防雨水进入其中。另外，控制仓3底面焊接有安装扣37，以便于整个充电基座固定安装在视野开阔的地方。

太阳能光伏板42安装在遮阳板4上表面，其垂直投影至少可以完全将遮阳板4覆盖；太阳能光伏板42电线通过空心支撑杆11与停机坪1的导电元件电气连接，从而可为蓄电池组31送电。

以上充电装置特别适合于野外监控作业的监控无人机进行无人干预运转。很显然，从以上实施例可以看出其明显具有以下有益效果：1)可以自行给监控无人机2提供电量，以保证其长期在无人值守现场运行；2)太阳能光伏板42的设计可以保证电源的独立性，特别适用于十分偏远、荒无人烟没有电力供应的地方；同时控制仓3内蓄电池组31的设置可以保障其在阴雨天时也可以给监控无人机2提供电量；3)遮阳板4的设计可以为监控无人机2和充电基座挡住雨雪，延长其使用寿命；4)充电基座的停机坪1可以通过控制仓3内的旋转电机32旋转，使得监控无人机2作为固定监控器时能实现原地360゜范围的监控；5)限位装置5的设计能保证监控无人机2停靠的牢固性，保证不受大风影响改变其停靠位置。

参考图5，优选实施方案，监控无人机2具有双降落架21，且双降落架21底部分别具有可以给监控无人机2传输电能的导电片22。实施时，降落架21准确落在停机坪1上的充电位置进行充电。

继续参考图1、5、6，停机坪1中心区域对称开设有停机坪导电槽12，当监控无人机2停靠时，导电片22与停机坪导电槽12电气接触进行充电。停机坪导电槽12的间距与双降落架21保持一致，与两个停机坪导电槽12连接的有贯穿停机坪1的两根导电针13，与导电针13对应设置在控制仓3上表面有两圈仓室导电槽38，仓室导电槽38分别连接电源，凹槽35位于两圈仓室导电槽38中间。当停机坪1旋转的时候，导电针13可沿着仓室导电槽38来回旋转，而并不影响停机坪导电槽12一直保持电气连接，即旋转时也不会影响监控无人机2进行充电。具体实施设置时，监控无人机2的充电方式可以是直流充电，也可以是交流充电，其他连接部分对应设置正负极或者火零线。

参考图2，优选地，停机坪1边缘外侧的内部对称开设有传动槽14，另外，限位装置5包括限位电机51、齿轮52、内螺纹齿轮套53、螺杆54、限位杆55。限位电机51转子端朝上竖直安装在传动槽14开口处，并做好传动槽14开口处的防水，齿轮52安装在限位电机51转子上，内螺纹齿轮套53穿套在螺杆54外表面上，螺杆54一端固定安装在传动槽14内部，限位杆55一端穿套固定在螺杆54上，另一端贯穿停机坪1上表面，齿轮52与内螺纹齿轮套53齿合连接。当限位电机51旋转时即可控制限位杆55与降落架21的相对位置，从而可通过限位杆55固定或松开监控无人机2。

参考图4，优选地，停机坪1具有排水孔15，排水孔15出水口位于控制仓3区域以外，当停机坪1上有积水的时候可以通过排水孔15流走。另外，遮阳板4下表面还安装有风扇41，风扇41运行时具有干燥停机坪1、监控无人机2的有益效果，同时当天气炎热的时候还具有冷却充电基座的有益效果。

参考图1和图3，优选的方案，还包括立柱6和固定机构7，立柱6顶部上面与控制仓3安装扣37对应开设有安装槽61，立柱6顶部侧面对应开设有插槽62。固定机构7包括相互咬合的移动齿板71和手控凸轮72，移动齿板71位于插槽62的内部，手控凸轮72安装在立柱6顶部外表面。安装扣37插入安装槽61后，通过手控凸轮72控制移动齿板71与安装扣37的位置，从而达到充电基座与立柱6之间安装固定或拆卸分离的目的。根据无人值守现场的环境和需要，通过立柱6可以将充电基座架高，从而使得监控视野变宽，同时充电基座架设得越高，越有助于太阳能光伏板42吸收太阳能。

一种无人值守现场监控无人机的充电方法，基于以上无人值守现场监控无人机的充电基座，假设监控无人机2具有定时续航功能，其充电方法主要包括：

1)当监控无人机2停靠在停机坪1充电区域时，限位装置5将监控无人机2固定住，同时控制模块33检测监控无人机2自带电池电量是否饱和，并判断是否需要执行充电；

2)当需要改变监控视角时，借助通讯模块34远程启动旋转电机32，并通过控制模板33控制旋转电机32旋转，从而带动停机坪1旋转，进一步控制监控无人机2所要监控的方向；旋转过程监控无人机2与控制仓3内蓄电池组31不间断电气连接；

3)当所述监控无人机2即将离开停机坪1进行巡检时，控制模块33控制限位装置5松开监控无人机2，同时通讯模块34指示监控无人机2往返，巡检过程既可是定时自动行为，也可以是人为远程通过通讯模块34控制的行为；此过程监控无人机2充电完全中断；

4)当监控无人机2自带电池电量饱和未充电的时候，太阳能光伏板42产生电能可以对蓄电池组31供电，但监控无人机2正在进行充电时，太阳能光伏板42产生电能不能通过停机坪1的导电元件给蓄电池组31供电。

以上方法，整个运行过程均为无线通讯控制，且充电、监控及巡检行为全部为自动控制，当然也可以通过远程人为控制，监控的实时画面传回监控中心。

以上方法，进一步优选方案，还包括安装在控制仓3内的备用电源模块39，当控制模块33检测到蓄电池组31电量低于设置的阈值时，备用电源模块39接入蓄电池组31进行充电，同时通过通讯模块34远程通知工作人员，及时进行查看维修。该技术方案中备用电源模块39可以是现场安装的风力发电机组，也可以是其他太阳能光伏发电机组接入，同时还可以是附近或者现场的其他常规电源接入。该优化实施方案可以预防充电基座太阳能光伏组件损坏或者太阳能发电不足的情况。

综上所述，本发明无人值守现场监控无人机的充电基座及方法，包括具有充电功能的停机坪1、监控无人机2、控制仓3、遮阳板4、限位装置5、太阳能光伏板42。当监控无人机2停靠在停机坪1上时可以自动进行充电，且限位装置5可以将停靠的监控无人机2固定住，可防止监控无人机2发生位移，同时在停机坪1上方设计遮阳板4和太阳能光伏板42，在保护停机坪1和监控无人机2的同时可以利用太阳能进行发电，从而作为停机坪1和监控无人机2运行的电能。另外，监控无人机4平时作为固定监控器使用，当需要远距离巡检时可自动飞行进行巡检，而在控制仓3内安装旋转电机32，可以使得停机坪1全方位旋转，因此该充电装置的设计可以保证无死角动静态结合的远程现场监控。接着，在遮阳板4下方加装风扇具有干燥、降温作用，停机坪1设计排水孔可以保证停机坪1上不产生积水，延长其使用寿命，还与安装扣37对应设计有可以快速方便拆装的立柱6，充电装置架高后有助于扩大监控视野。最后，控制仓3内还包括控制模块33和通讯模块34，可以使得充电基座和监控无人机2自动运行和远程操控。因此，本发明特别适合无人值守现场情况的监控无人机2远程监控和自动巡检。

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。