[发明专利]一种电力巡检无人机的全自动环保无线充电系统

说明书

本发明公开了一种电力巡检无人机的全自动环保无线充电系统，包括地面监控中心、若干充电平台及分别装于无人机上的电池管理模块、电能接收模块、视觉着陆模块、第一反馈控制模块。所述充电平台设置在杆塔上，由复合供电模块、电能发射模块、第二反馈控制模块、应变片压力传感器及圆环标识组成。所述地面监控中心，与无人机端、充电平台端的反馈控制环节联系，接收电池电量、充电开始及结束信息，同时负责处理视觉着陆模块提供的数据，发出控制指令。在巡线过程中，无人机发出电量不足警报时，可飞往最近的杆塔，自主与平台进行精准对接，启动充电平台，完成充电，充电结束后，智能关闭各端电路。本发明为无人机自动化巡检作业提供了可行性。

技术领域

本发明涉及电力巡检与无人机充电、自控交叉领域，尤其是指一种电力巡检无人机的全自动环保无线充电系统。

背景技术

随着近几年国民经济的迅猛发展，我国配电线路公里数同比不断增加，过去依靠人工逐个杆塔巡视的作业方法，巡线工作量大、复杂的地理环境给巡视人员带来未知的安全风险，消耗了大量的人力和资源。无人机作为近年来新型技术之一，运用于输电线路巡检的设想已经得到了具体的实现，然而，无人机巡检在续航方面的问题依然存在较大的改善空间，是阻碍自动化巡检作业广泛推行的重要原因之一。

现有的多旋翼无人机，续航时间在30分钟左右，在电力巡线高度较高、室外温度较高的情况下，电能损耗速度更为加快，因此，无法实现长时间巡线任务。目前，已有部分组织人员对无人机充电平台进行设计研究，如公开号为CN105449876A的中国发明专利“一种电力巡线多旋翼飞行器自主无线充电系统”，提出飞行器电量不足时可以自行飞往平台进行充电，但是，此发明专利存在如下问题：

1、供电蓄电池需要随时更换。该发明设计的充电平台需要实时更换蓄电池，以供应电能传输，未考虑电力线所在地区城建障碍较少、自然资源丰富的地理优势；此外，无线传能本身存在效率偏低的缺点，蓄电池能量利用率低、更换频繁，不利于节能环保。

2、无人机电能接收线圈设置不当。该发明专利将副边的电能接收线圈设计在无人机最底部支脚处，线圈与无人机机身之间存在极大空档，整体结合性差，副边电路的引线大量暴露在外，影响产品的稳定性和寿命，无人机的飞行平衡性变差，线圈在频繁与平台的直接接触中也容易造成损坏。同时在巡线过程中，底部线圈会成为机载摄像头的视线障碍，使得巡线质量大大下降。

3、充电平台布局不合理。该发明设计的充电平台放置在离开电网杆塔处，需要考虑飞行器在飞往平台(或返回)过程中消耗的电能，降低了续航时间在巡线工作上的利用率；同时，平台放置在水平地面上，在电网设备存在一定高度的环境下，降落过程视线障碍较多；该发明为解决返回原巡检地点和有视线障碍的问题，在主控模块中加入了返航程序，各端也另加了多个信号发射器、辅助对接模块，结构复杂，可靠性不高，易产生电磁兼容问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种电力巡检无人机的全自动环保无线充电系统，在巡线过程中，无人机发出电量不足警报时，可飞往最近的杆塔，自主与本系统设计的充电平台进行精准对接，启动充电平台，以风光互补的清洁能源为主供电，通过磁耦合谐振式无线传能，完成充电，而充电结束后，智能关闭各端电路，这为无人机自动化巡检作业提供了可行性。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种电力巡检无人机的全自动环保无线充电系统，包括地面监控中心、设置在电力杆塔上的若干充电平台，以及分别装于无人机上的电池管理模块、电能接收模块、视觉着陆模块、第一反馈控制模块；其中：

所述电池管理模块，与无人机的电池连接，用于获取电池各电气参数，实时监测电池电量，同时与第一反馈控制模块连接，实时反应电池电量信息；

所述电能接收模块，用于与充电平台的电能发射模块建立电磁关系，实现无线传能；

所述视觉着陆模块，用于摄取地面信息，与地面监控中心进行数据交流，完成在充电平台上的精确着陆；