CN104810775A - 高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置，包括机身，机身的前端对称安装有第一、第二旋翼，机身的后端对称安装有第三、第四旋翼，第一、第二、第三、第四旋翼分别与一无刷直流电机相连，无刷直流电机分别连接一电机调速器，电机调速器调节无刷直流电机的转速；电机调速器均与飞行控制器相连；驱动电源，驱动电源由取电PT通过高压线路取电；半导体激光器位于所述机身的下方，并通过可控万向节与机身相连接，可控万向节与飞行控制器连接，半导体激光器开关与飞行控制器连接；角速度传感器与角度传感器分别与飞行控制器连接。本发明结构简单，飞行稳定，可实现高压输电线路的自动除冰以及人工控制除冰，成本低。

Description

高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置
技术领域
本发明涉及一种输配电***除冰装置，尤其涉及高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置。
背景技术
变电***的覆冰现象多有发生，尤其是在高压输电线路上，给电力运行以及交通运输、工农业生产造成了严重破坏。 鉴于此，业界开发了多种除冰方法，例如热融冰方法、机械除冰方法、被动除冰方法以及激光除冰方法等。但是在现行的清除高压输电电路上覆冰的方法中存在融冰效果有限、能耗高、融冰成本高、损害电力线路，工作强度大、操作难度高、涂层寿命短、成本高等缺点。其中较为先进的激光除冰方法需要人工移动激光除冰器的位置对高压输电线路进行除冰工作，工作强度依然很大。
目前，四旋翼飞行器应用的范围很广，但是现有的四旋翼设备性价比不高，稳定性差，机械结构不安全，物理结构不结实，耗电量大单次飞行时间很短。因其其集成度高，内部芯片唯一化，在四旋翼飞行器发生故障的时候，不能够很好地进行自我维修。同时，不具有激光除冰的功能。业界尚未存在一种高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置。
发明内容
本发明的目的在于提供高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置，以解决现有技术尚无高效、安全、易操作的除冰装置的问题。
本发明采用的技术方案是：
高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置，包括机身，所述的机身的前端对称安装有第一、第二旋翼，所述的 机身的后端对称安装有第三、第四旋翼，所述的第一、第二、第三、第四旋翼分别与一无刷直流电机相连，所述的无刷直流电机分别连接一电机调速器，所述的电机调速器调节无刷直流电机的转速；所述的电机调速器均与飞行控制器相连，所述的飞行控制器控制电机调速器的调节；驱动电源，所述的驱动电源由PT取电模块通过高压线路取电，并通过导线连接12V稳压模块给所述的高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置提供电能；半导体激光器，所述的半导体激光器位于所述机身的下方，并通过可控万向节与所述的机身相连接，所述的可控万向节与所述的飞行控制器连接，所述的半导体激光器的控制开关与所述的飞行控制器连接；其特征在于：还包括角速度传感器和角度传感器，所述的角速度传感器与角度传感器分别与所述的飞行控制器连接。 
进一步，所述的机身上安装有用于高空采集图像的无线摄像头，所述的无线摄像头具有独立的数据处理能力并stm32控制器连接。用stm32 设计 UC/ OSII 嵌入式***的smt32控制器，使用SPI通信方式与高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置进行通信，用作图像识别，辨别高压输电线路上的覆冰情况，并将数据传送到所述的飞行控制器。
进一步，所述的飞行控制器包括ARM 单片机和惯性导航***，所述的 ARM单片机通过SPI接口与 STM32 控制器连接，所述的STM32 控制器连接通过天线与无线遥控器连接并通过SPI接口将信号传递给ARM单片机，所述的STM32 控制器与安装在机身上的无线摄像头连接；所述的ARM 单片机同过导线与半导体激光器连接；所述的惯性导航***包括 MPU6050 陀螺仪、HMC5883电子罗盘和MS5611气压计。
进一步，所述的半导体激光器采用德国DILAS半导体激光器，所述ARM单片机根据无线摄像头采集到的数据控制输出PWM波来控制所述半导体激光器输出功率的大小万向节的方向。
本发明根据空气动力学原理可以通过嵌入式***来控制其旋翼的转速。 本发明中，飞行控制器采用了 STM32F407VGT6 的ARM 单片机，进行飞行控制、姿态控制和半导体激光器输出功率控制，同时使用另一块 STM32 控制器进行图像采集与数据通信 。同时，本发明还具有无线控制功能，可以通过无线遥控器对所述高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置进行飞行、除冰等功能的控制。
惯性导航***是采集飞行器机体的运动状态信息作为控制***控制的重要信息依据。惯性导航平台的反馈精度直接影响到控制***的控制精度。 本发明的惯性导航***由 MPU6050 陀螺仪、 HMC5883 电子罗盘和 MS5611 气压计组成。
本发明的有益效果体现在：高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置性价比高，稳定性强，机械结构稳定，可操作性强，除冰效果好，对输电线路无损伤。内部芯片模块化，便于自身维修。
附图说明
图1是本发明高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置硬件***构成图。
图2是本发明高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置总体结构示意侧面图。
具体实施方式
机身型号是 M650，总重量为462 克，电机轴距为650mm。为了配合该高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置的飞行动力，采用 9055型螺旋桨，提供旋转动力。选用朗宇 22122450kv 无刷直流电机，并在 四个无刷直流电机上连接好赢40A 电调，持续电流为40A，短时电流为60A。 用PT取电模块作为电源，采用德国DILAS半导体激光器为半导体激光器。
 高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置，包括机身，所述的机身的前端对称安装有第一、第二旋翼1、2，所述的 机身的后端对称安装有第三、第四旋翼3、4，所述的第一、第二、第三、第四旋翼分别与一无刷直流电机5相连，所述的无刷直流电机分别连接一电机调速器6，所述的电机调速器6调节无刷直流电机5的转速；所述的电机调速器6均与飞行控制器7相连，所述的飞行控制器7控制电机调速器6的调节；所述的驱动电源18由PT取电模块11通过高压线路19取电，并通过导线20连接12V稳压模块10给所述的高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置提供电能；所述的半导体激光器12位于所述机身21的下方，并通过可控万向节22与所述的机身21相连接，所述的可控万向节22与所述的飞行控制器7连接，所述的半导体激光器12的控制开关与所述的飞行控制器7连接；还包括角速度传感器13和角度传感器14，所述的角速度传感器13与角度传感器14分别与所述的飞行控制器7连接。
进一步，所述的机身21上安装有用于高空采集图像的无线摄像头9，所述的无线摄像头9具有独立的数据处理能力并与stm32控制器8连接。用 stm32 设计 UC/ OSII 嵌入式***的smt32控制器8，使用SPI通信方式与高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置进行通信，用作图像识别，辨别高压输电线路19上的覆冰情况，并将数据传送到所述的飞行控制器7。
进一步，所述的飞行控制器7包括ARM 单片机7和惯性导航***，所述的 ARM单片机通过SPI接口与 STM32 控制器连接8连接，所述的STM32 控制器连接8通过天线15、16与无线遥控器连接17并通过SPI接口将信号传递给ARM单片机，所述的STM32 控制器8与安装在机身上的无线摄像头9连接；所述的ARM 单片机同过导线与半导体激光器12连接；所述的惯性导航***包括 MPU6050 陀螺仪、HMC5883电子罗盘和MS5611气压计。
进一步，所述的半导体激光器12采用德国DILAS半导体激光器，所述ARM单片机根据所述的无线摄像头9采集到的数据控制输出PWM波来控制所述半导体激光器12输出功率的大小和万向节22的方向。
本发明根据空气动力学原理可以通过嵌入式***来控制其旋翼的转速。 本发明中，飞行控制器7采用了 STM32F407VGT6 的ARM 单片机，进行飞行控制、姿态控制和半导体激光器12输出功率控制，同时使用另一块 STM32 控制器8进行图像采集与数据通信 。同时，本发明还具有无线控制功能，可以通过无线遥控器17对所述高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置进行飞行、除冰等功能的控制。
惯性导航***是采集飞行器机体的运动状态信息作为控制***控制的重要信息依据。惯性导航平台的反馈精度直接影响到控制***的控制精度。 本发明的惯性导航***由 MPU6050 陀螺仪、 HMC5883 电子罗盘和 MS5611 气压计组成。
进一步，本发明找中无线摄像头9采用的摄像头是数字摄像头OV7620，用于高空采集图像。OV7620 是一款单片视频、图像摄像头设备，其在 一个小尺寸的芯片内部提供了高性能的水平。OV7620 的应用包括 ：视频会议、视频电话、视频邮件、静态图像和 PC 多媒体等，正因为该芯片的性能和参数相对于其他同类芯片更为合理，因此，该四旋翼的高空采集图像的功能有 OV7620 来实现。
在实际应用过程中，PT取电模块11是事先套装在高压输电线路19上的，遇到导线覆冰将所述的导线21与所述的12稳压模块连接，高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置便工作。根据所述的无线摄像头9采集到的数据控制万向节22的方向和半导体激光器12输出功率的大小，完成高压输电线路的除冰工作。
如果在高压输电线路的除冰工作中高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置不能自动工作还可以通过无线遥控器17来控制高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置进行高压输电线路的除冰工作。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置，包括机身，所述的机身的前端对称安装有第一、第二旋翼，所述的机身的后端对称安装有第三、第四旋翼，所述的第一、第二、第三、第四旋翼分别与一无刷直流电机相连，所述的无刷直流电机分别连接一电机调速器，所述的电机调速器调节无刷直流电机的转速；所述的电机调速器均与飞行控制器相连，所述的飞行控制器控制电机调速器的调节；驱动电源，所述的驱动电源由取电PT通过高压线路取电，并通过导线连接12V稳压模块给所述的自动化四旋翼激光除冰装置提供电能；半导体激光器，所属的半导体激光器位于所述机身的下方，并通过可控万向节与所述的机身相连接，所述的可控万向节与所述的飞行控制器连接，所述的半导体激光器开关与所述的飞行控制器；其特征在于：还包括角速度传感器和角度传感器，所述的角速度传感器与角度传感器分别与所述的飞行控制器连接。
2.如权利要求 1所述的高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置，其特征在于 ：所述的机身上安装有用于高空采集图像的无线摄像头，所所述的机身上安装有用于高空采集图像的无线摄像头，所述的无线摄像头具有独立的数据处理能力并与stm32控制器连接。
3.如权利要求 1 或2所述的高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置，其特征在于：所述的驱动电源由PT取电模块通过高压线路取电，并通过导线连接12V稳压模块给所述的高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置提供电能。
4.如权利要求3所述的高压输电线路感应式取电的自动化四旋翼激光除冰装置，其特征在于：所述的半导体激光器位于所述机身的下方，并通过可控万向节与所述的机身相连接，所述的可控万向节与所述的飞行控制器连接，所述的半导体激光器的控制开关与所述的飞行控制器连接。
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