一种杆塔中继机巢的制作方法

1.本发明涉及一种无人机领域，尤其涉及一种杆塔中继机巢。


背景技术：

2.在草原或者山林地区，电力线路的巡检工作量巨大，需要耗费大量的人力财力；近年来，伴随着无线通信技术、航空遥感测绘技术、gps导航定位技术及自动控制技术的发展，无人机的航空遥感测绘技术更可以很好的完成对电力巡查和建设规划的任务，也可以在一定程度上降低经济损失。
3.但是无人机的电量是有限的，导致工作时间和范围缩短，而且无人机在工作过程中也可能遇到恶劣天气，对无人机工作造成一定的影响，甚至损坏无人机；因此，需要无人机停靠充电平台或无人机亭机场用于保证无人机的续航与安全。但传统的全自主无人机巡检方案，机巢体积大、重量重：功耗高，受场地、电源、通讯等因素制约较多，很难做到全场景、规模化部署无法支持电力网络真正的高频次、全方位高效、高质巡检。
4.虽然目前已有一些无人机停靠充电平台和无人机亭机场的设计，但都过于简单、不能够对无人机进行综合智能管理。例如，一种在中国专利文献上公开的“一种基于输电杆塔的无人机充电系统”，其公告号cn108638893a，包括供电装置、监测装置、充电装置、人机交互装置、控制装置；供电装置包括第一供电单元、第二供电单元和电源切换单元。当监测装置监测到无人机处于无人机充电系统的充电范围时，将信号发送至控制装置，控制装置将信号发送给人机交互装置，然后用户发送指令后，控制装置控制电源切换单元可以选择第一供电单元或者第二供电单元给充电装置供电。该方案虽然能够解决无人机续航能力不足的问题，但是功能过于简单，缺少对无人机管理，难以保证无人运行过程的安全性。


技术实现要素：

5.本发明主要解决现有技术的无人机停靠充电平台或无人机亭缺少对无人机的管理，难以保证无人机运行过程中的安全的问题；提供一种杆塔中继机巢，根据环境数据以及无人机电量数据规划无人机巡检路线以及管理无人机起停状态，保证无人机运行过程的安全性，避免天气原因造成的损失。
6.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种杆塔中继机巢，包括机巢主体，还包括舱门，开设在机巢主体的一侧；起降台，用于起停无人机，通过伸缩结构从舱门处缩入机巢主体内或伸出机巢主体外；环境监测组件，监测包括温度、湿度、雨量和风力的环境数据；控制中心，与无人机无线通信连接；根据环境数据以及无人机电量数据规划无人机巡检路线以及管理无人机起停状态。
7.舱门使用侧开模式，起降台从侧边推出；
根据环境数据以及无人机电量数据规划无人机巡检路线以及管理无人机起停状态，根据电量在机巢半径范围内规划无人机的巡检路线；在天气恶劣不适宜巡检的情况下将无人机收入机巢中，保证无人机运行过程的安全性，避免天气原因造成的损失。
8.作为优选，所述的起降台中心位置设置有定位标记。用于无人机的降落定位，确定降落位置与停放方向。
9.作为优选，所述的起降台上设置有充电轨道，充电轨道从起降台一侧延伸向中心位置；充电轨道上滑动有与无人机脚架位置配备快充接口适配的充电触头。无人机脚架位置配备快充接口和充电管理模块实现快速接触式充电。
10.作为优选，所述的起降台上对称设置有固定轨道，所述的固定轨道从起降台一侧延伸向中心位置，固定轨道与充电轨道垂直；固定轨道上滑动设置有与无人机脚架宽度适配的固定杆。与充电结构配合，使得无人机在起降台的位置固定。
11.作为优选，还包括机巢倾斜检测组件；机巢倾斜检测组件包括：坐标底板，固定设置在杆塔上，与机巢主体一侧面平行；光源，固定设置在机巢主体上，在坐标底板上形成投影；相机，获取光源在坐标底板上的投影坐标位置，将投影坐标位置信息发送给控制中心；控制中心计算投影的偏移量，判断机巢的倾斜方向与倾斜程度。
12.相机通过获取光源在坐标底板上投影的坐标位置变化来判断机巢的倾斜方向与倾斜程度，发送告警，保证机巢安装的可靠，确保无人机的安全性。
13.作为优选，所述的坐标底座为若干同心圆。直观展示投影坐标。
14.作为优选，所述的光源在坐标底板上形成至少三个不同线的投影。三个不同线的投影形成一个平面，根据平面的位移以及畸变程度机巢的倾斜方向与倾斜程度。
15.作为优选，所述的光源以设定的频率闪烁；闪烁的频率根据环境数据变化；光源的闪烁频率f
l
为：其中，f
l0
为常态闪烁频率；f
l1
为紧急闪烁频率；fd为设定的单位变化频率；ls为环境因素加权值；其中，l
sn
为第n项环境因素权值；n为环境因素总数；当检测到的环境数据在设定的阈值范围内时，对应的环境因素权值取0；否则，对应的环境因素权值取1。
16.作为优选，当光源的闪烁频率大于相机的采样频率时，相机的采样频率跟随光源
的闪烁频率。当天气环境恶劣时，提高相机的采样频率，避免错失重要的数据。
17.作为优选，所述的机巢还包括太阳能板，太阳能板与机巢的内部电源连接。
18.使用光伏电板进行系统供电，使用4g/5g进行网络接入。通过中继供电及通讯提高野外自持力，最终实现无半径限制全线路自动化巡检。克服了安装受场地、电源、通讯等因素的制约。
19.本发明的有益效果是：1.根据环境数据以及无人机电量数据规划无人机巡检路线以及管理无人机起停状态，保证无人机运行过程的安全性，避免天气原因造成的损失。
20.2.相机通过获取光源在坐标底板上投影的坐标位置变化来判断机巢的倾斜方向与倾斜程度，发送告警，保证机巢安装的可靠，确保无人机的安全性。
21.3.使用光伏电板进行系统供电，使用4g/5g进行网络接入。通过中继供电及通讯提高野外自持力，最终实现无半径限制全线路自动化巡检。克服了安装受场地、电源、通讯等因素的制约。
附图说明
22.图1是本发明的杆塔中继机巢俯视图。
23.图2是本发明的无人机落在杆塔中继机巢起降台上的侧视图。
24.图中1.机巢主体，2.舱门，3.起降台，4.充电轨道，5.充电触头，6.固定轨道，7.固定杆，8.无人机。
具体实施方式
25.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
26.实施例一：本实施例的一种杆塔中继机巢，如图1和图2所示，包括机巢主体1、舱门2和起降台3。
27.机巢主体1通过卡箍和支撑结构件，将机巢主体1部署在杆上。
28.机巢主体1的一侧开设有舱门2。舱门2使用侧开模式，起降台3从侧边推出。
29.起降台3用于起停无人机，通过伸缩结构从舱门2处缩入机巢主体内或伸出机巢主体外。伸缩结构包括伸缩支杆、伸缩轨道和传送带等。在本实施例中，如图2所示，采用的伸缩结构为伸缩轨道，起降台3的底部设置有与轨道向适配的滑块，通过在滑轨上滑动使得整个起降台3平移。
30.在机巢主体1还设置有环境监测组件和控制中心。
31.监测组件包括温湿度传感器、风力计等，监测组件监测包括温度、湿度、雨量和风力等环境数据。
32.控制中心与无人机8无线通信连接。控制中心根据环境数据以及无人机电量数据规划无人机巡检路线以及管理无人机起停状态。
33.起降台3中心位置设置有定位标记。定位标记用于无人机8的降落定位，确定降落位置与停放方向。保证无人机8落在起降台3上时，能顺利充电与固定。
34.起降台3上设置有充电轨道4，充电轨道4从起降台3一侧延伸向中心位置。充电轨
道4上滑动有与无人机8脚架位置配备快充接口适配的充电触头5。
35.无人机8脚架位置配备快充接口和充电管理模块实现快速接触式充电。当无人机8落在起降台3上时，两侧的充电触头5接收控制中心命令，向无人机8脚架位置配置的快充接口靠近，与快充接口接触实现接触式充电。
36.无人机脚架位置配备快充接口和充电管理模块实现快速接触式充电。用于实现快速轮转作业。快充模式仅需30分钟便可将电量从20％充电至90％。
37.起降台3上对称设置有固定轨道6，固定轨道6从起降台3一侧延伸向中心位置，固定轨道6与充电轨道4垂直。固定轨道6上滑动设置有与无人机脚架宽度适配的固定杆7。
38.当无人机8落在起降台3上时，两侧的充电杆7接收控制中心命令，向无人机8脚架位置配置靠近，直至与无人机8脚架接触，卡住无人机8脚架固定。固定杆7与充电结构配合，使得无人机8在起降台的位置固定。
39.机巢还包括太阳能板，太阳能板与机巢的内部电源连接。
40.使用光伏电板进行系统供电，使用4g/5g进行网络接入。通过中继供电及通讯提高野外自持力，最终实现无半径限制全线路自动化巡检。克服了安装受场地、电源、通讯等因素的制约。
41.控制中心根据环境数据以及无人机8电量数据规划无人机巡检路线以及管理无人机起停状态。
42.根据无人机8的电量在机巢半径范围内规划无人机的巡检路线；在天气恶劣不适宜巡检的情况下将无人机8收入机巢中，保证无人机运行过程的安全性，避免天气原因造成的损失。
43.实施例二：本实施例的一种杆塔中继机巢，还包括机巢倾斜检测组件，用于监测机巢安装在塔杆杆上是否存在倾斜，尤其是在恶劣天气的情况下，例如大风、大雨、大雪或冰雹等气候，容易对机巢的安装情况造成影响。
44.当检测到机巢倾斜时，对无人机的安全会造成影响，容易造成坠落危险，需要及时告知相关工作人员进行维护。
45.机巢倾斜检测组件包括坐标底板、光源和相机。
46.坐标底板固定设置在杆塔上，与机巢主体1一侧面平行。
47.在本实施例中，坐标底座为若干同心圆。能够直观地展示投影坐标。
48.光源固定设置在机巢主体1上，在坐标底板上形成投影。光源可以是安装在机巢主体1侧面的有色光源或激光光源；也可以是安装在机巢主体1内部的光源，当光源安装在机巢主体1内部时，机巢主体1朝向杆塔的一侧开设有小孔，光源通过小孔成像投影到坐标底板上。
49.在本实施例中，光源在坐标底板上形成至少三个不同线的投影。三个不同线的投影形成一个平面，根据平面的位移以及畸变程度机巢的倾斜方向与倾斜程度。
50.相机用于获取光源在坐标底板上的投影坐标位置，将投影坐标位置信息发送给控制中心。
51.控制中心计算投影的偏移量，判断机巢的倾斜方向与倾斜程度。
52.相机通过获取光源在坐标底板上投影的坐标位置变化来判断机巢的倾斜方向与
倾斜程度，发送告警，保证机巢安装的可靠，确保无人机的安全性。
53.光源以设定的频率闪烁；闪烁的频率根据环境数据变化。
54.光源的闪烁频率f
l
为：其中，f
l0
为常态闪烁频率；f
l1
为紧急闪烁频率；fd为设定的单位变化频率；ls为环境因素加权值。
55.其中，l
sn
为第n项环境因素权值；n为环境因素总数；当检测到的环境数据在设定的阈值范围内时，对应的环境因素权值取0；否则，对应的环境因素权值取1。
56.当光源的频闪频率大于相机的采样频率时，相机的采样频率跟随光源的频闪频率。
57.频闪的光源既能够在恶劣的天气环境中作为信号指示机巢的位置，又能够为机巢主体1的倾斜检测提供光源。
58.光源频闪的频率根据环境数据改变，能够指示环境因素对机巢倾斜的危害，在环境数据恶劣时，提高相机的采样频率，避免错失重要数据，保证反馈的及时。
59.应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。

技术特征：
1.一种杆塔中继机巢，包括机巢主体，其特征在于，还包括舱门，开设在机巢主体的一侧；起降台，用于起停无人机，通过伸缩结构从舱门处缩入机巢主体内或伸出机巢主体外；环境监测组件，监测包括温度、湿度、雨量和风力的环境数据；控制中心，与无人机无线通信连接；根据环境数据以及无人机电量数据规划无人机巡检路线以及管理无人机起停状态。2.根据权利要求1所述的一种杆塔中继机巢，其特征在于，所述的起降台中心位置设置有定位标记。3.根据权利要求1或2所述的一种杆塔中继机巢，其特征在于，所述的起降台上设置有充电轨道，充电轨道从起降台一侧延伸向中心位置；充电轨道上滑动有与无人机脚架位置配备快充接口适配的充电触头。4.根据权利要求3所述的一种杆塔中继机巢，其特征在于，所述的起降台上对称设置有固定轨道，所述的固定轨道从起降台一侧延伸向中心位置，固定轨道与充电轨道垂直；固定轨道上滑动设置有与无人机脚架宽度适配的固定杆。5.根据权利要求1所述的一种杆塔中继机巢，其特征在于，还包括机巢倾斜检测组件；机巢倾斜检测组件包括：坐标底板，固定设置在杆塔上，与机巢主体一侧面平行；光源，固定设置在机巢主体上，在坐标底板上形成投影；相机，获取光源在坐标底板上的投影坐标位置，将投影坐标位置信息发送给控制中心；控制中心计算投影的偏移量，判断机巢的倾斜方向与倾斜程度。6.根据权利要求5所述的一种杆塔中继机巢，其特征在于，所述的坐标底座为若干同心圆。7.根据权利要求5或6所述的一种杆塔中继机巢，其特征在于，所述的光源在坐标底板上形成至少三个不同线的投影。8.根据权利要求7所述的一种杆塔中继机巢，其特征在于，所述的光源以设定的频率闪烁；闪烁的频率根据环境数据变化；光源的闪烁频率f
l
为：其中，f
l0
为常态闪烁频率；f
l1
为紧急闪烁频率；f
d
为设定的单位变化频率；l
s
为环境因素加权值；其中，l
sn
为第n项环境因素权值；n为环境因素总数；当检测到的环境数据在设定的阈值范围内时，对应的环境因素权值取0；否则，对应的
环境因素权值取1。9.根据权利要求8所述的一种杆塔中继机巢，其特征在于，当光源的闪烁频率大于相机的采样频率时，相机的采样频率跟随光源的闪烁频率。10.根据权利要求l所述的一种杆塔中继机巢，其特征在于，所述的机巢还包括太阳能板，太阳能板与机巢的内部电源连接。

技术总结
本发明公开了一种杆塔中继机巢。为了克服现有技术的无人机停靠充电平台或无人机亭缺少对无人机的管理，难以保证无人机运行过程中的安全的问题；本发明包括机巢主体；舱门，开设在机巢主体的一侧；起降台，用于起停无人机，通过伸缩结构从舱门处缩入机巢主体内或伸出机巢主体外；环境监测组件，监测包括温度、湿度、雨量和风力的环境数据；控制中心，根据环境数据以及无人机电量数据规划无人机巡检路线以及管理无人机起停状态。根据电量在机巢半径范围内规划无人机的巡检路线；在天气恶劣不适宜巡检的情况下将无人机收入机巢中，保证无人机运行过程的安全性，避免天气原因造成的损失。避免天气原因造成的损失。避免天气原因造成的损失。


技术研发人员：徐展 徐学钒 马振宇 徐凤乾 傅达宏 王绍强 司海涛 周玮 徐恺文 王辉
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司龙游县供电公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/9/23