CN109634290B - 巡视输电线路的无人机高度控制***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了巡视输电线路的无人机高度控制***及方法，包括无人机、图像采集装置、无线图传装置、与所述无人机相连的能够沿地线周向将所述地线围在其中的辅助限高装置，所述辅助限高装置包括开合机构，所述开合机构能够开闭供地线进出所述辅助限高装置的开口；所述图像采集装置和无线图传装置设置在所述无人机或辅助限高装置上。本发明能够约束无人机最大飞行高度，避免与地线之间发生阻滞和卡线，地线进出控制更简便，还能够调整空中形态和重心，地线进出的调整时间更短，巡视更加稳定效率更高。

Description

巡视输电线路的无人机高度控制***及方法

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及辅助限高装置、巡视输电线路的无人机高度控制***及方法。

背景技术

随着近几年科技的不断发展，无人机已经在各行各业中得到了广泛的运用，特别是在输电线路巡视中，无人机能够利用其近距离的可视化功能和无障碍快捷的巡视通道这两大优势正在逐渐替代传统的人工故障巡视。然而在无人机这一新兴产业蓬勃发展的过程中，由于缺乏有效的监管，近年来频频在多地爆出无人机黑飞干扰民航客机的事件，因此在某些地区收紧了对无人机空域使用的限制，比如在机场附近设立禁飞区和限飞区。

由于机场附近的禁飞区和限飞区包括了一部分输电线路和杆塔，而其中限飞区的限定要求民用无人机最大飞行高度距离部分铁塔高度已经非常接近，因此在无人机巡检过程中，极有可能超过限飞高度。当无人机超过限飞高度时，会导致无人机报警，并很有可能被有关部门发现并通报处罚，造成声誉和经济上的损失。现有技术中除了恢复人工故障巡视之外，并没有很好的解决办法。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种能够约束无人机最大飞行高度、避免与地线之间发生阻滞和卡线、地线进出控制更简便、能够调整空中形态和重心、巡视更加稳定、缩短了地线进出的调整时间的巡视输电线路的无人机高度控制***及方法。

本发明的一个方面，巡视输电线路的无人机高度控制***，包括无人机、图像采集装置、无线图传装置、与所述无人机相连的能够沿地线周向将所述地线围在其中的辅助限高装置，所述辅助限高装置包括开合机构，所述开合机构能够开闭供地线进出所述辅助限高装置的开口；所述图像采集装置和无线图传装置设置在所述无人机或辅助限高装置上。

进一步地，所述辅助限高装置内部还设有至少一个定滑轮，所述定滑轮的转轴与所述地线轴向垂直，当进行巡视时所述定滑轮的轮槽与所述地线配合。

进一步地，所述定滑轮有多个且大小均匀，所述多个定滑轮的转轴相互平行设置。

进一步地，所述无人机与辅助限高装置通过长度可调的至少一个连接件连接。

进一步地，所述开合机构包括驱动装置、能够开闭所述开口的开合臂、无线通信装置，所述无线通信装置与驱动装置输入端连接，所述驱动装置输出端与所述开合臂连接；所述无线通信装置用于接收远程控制信号并发送给驱动装置以使驱动装置控制所述开合臂开闭。

进一步地，所述辅助限高装置呈倒U形且开口在底部，所述U形的两侧边长度不同。

本发明的另一个方面，巡视输电线路的无人机高度控制方法，采用前述的巡视输电线路的无人机高度控制***，包括如下步骤：

S1：所述无人机将辅助限高装置抬升至地线处；

S2：所述开合机构打开开口，所述图像采集装置开启，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置使地线从所述开口处进入辅助限高装置内部；

S3：所述开合机构关闭开口，所述无人机顺着所述地线长度方向运动以开始巡视输电线路；

S4：输电线路巡视结束时，所述图像采集装置关闭，所述开合机构打开开口，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置以离开地线。

巡视输电线路的无人机高度控制方法，采用前述包括连接件的巡视输电线路的无人机高度控制***，还包括如下步骤：

S1：根据地线的高度将连接件的长度调整至合适范围，所述无人机通过所述连接件将辅助限高装置抬升至地线处；

S2：所述开合机构打开开口，所述图像采集装置开启，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置使地线从所述开口处进入辅助限高装置内部；

S3：所述开合机构关闭开口，所述无人机顺着所述地线长度方向运动以开始巡视输电线路；

S4：输电线路巡视结束时，所述图像采集装置关闭，所述开合机构打开开口，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置以离开地线。

巡视输电线路的无人机高度控制方法，采用前述包括驱动装置和开合臂的巡视输电线路的无人机高度控制***，还包括如下步骤：

S1：所述无人机将辅助限高装置抬升至地线处；

S2：所述无线通信装置接收到打开开口信号后，驱动装置控制开合臂进入打开开口状态，所述图像采集装置开启，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置使地线从所述开口处进入辅助限高装置内部；

S3：所述无线通信装置接收到关闭开口信号后，驱动装置控制开合臂进入关闭开口状态，所述无人机顺着所述地线长度方向运动以开始巡视输电线路；

S4：输电线路巡视结束时，所述图像采集装置关闭，所述无线通信装置接收到打开开口信号后，驱动装置控制开合臂进入打开开口状态，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置以离开地线。

巡视输电线路的无人机高度控制方法，采用前述辅助限高装置呈倒U形的巡视输电线路的无人机高度控制***，还包括如下步骤：

S1：所述无人机将辅助限高装置抬升至地线处；

S2：所述开合机构打开开口，所述图像采集装置开启，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置让其U形长度较短的一侧边的外侧斜靠在地线上，所述无人机上升直到所述地线离开长度较短的一侧来到所述开口的下方，此时所述无人机下降直到所述地线进入辅助限高装置内部；

S3：所述开合机构关闭开口，所述无人机顺着所述地线长度方向运动以开始巡视输电线路；

S4：输电线路巡视结束时，所述图像采集装置关闭，所述开合机构打开开口，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置以离开地线。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过采用一个具有开合机构的辅助限高装置来控制无人机与地线之间的距离，可以有效约束无人机的巡视高度，避免超过限飞高度，解决了无人机巡视输电线路时可能会碰到的超过限飞高度的问题；

2、本发明通过设置长度可调的连接件将辅助限高装置和无人机连接起来，可以进一步根据限飞高度要求的不同进行适应性调整；进一步设置多个独立的连接件可以有效调整辅助限高装置的空中形态和重心，以使无人机的飞行更加稳定；

3、由于辅助限高装置与地线之间的位置相对稳定，本发明通过将图像采集装置设置在辅助限高装置上，比起现有技术中将图像采集装置安装在无人机上，其画面效果更稳定，距离更近更清晰；

4、本发明通过采用远程控制的方式来实现开口的开闭，相对于传统的机械式触发控制开合，控制更为精确，显著降低失误的几率。

附图说明

图1为本发明无人机高度控制***结构示意图；

图2为本发明辅助限高装置的仰视图；

其中，1无人机，2图像采集装置，3无线图传装置，4辅助限高装置，41开合机构，411驱动装置，412开合臂，413无线通信装置，42开口，43定滑轮，44连接件。

具体实施方式

为了使发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“底部”、“顶部”、“外侧”、“内侧”、“内部”等指示方位和位置关系为基于附图的所述的方位和位置关系，仅仅是为了方便本申请的简化描述，而不是指示和暗示所指的装置和元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，所以不能理解为对本申请的限制。

本发明的一个方面，巡视输电线路的无人机高度控制***，如图1所示，包括无人机1、图像采集装置2、无线图传装置3、与所述无人机1相连的能够沿地线周向将所述地线围在其中的辅助限高装置4，所述辅助限高装置4包括开合机构41，所述开合机构41能够开闭供地线进出所述辅助限高装置4的开口42；所述图像采集装置2和无线图传装置3可设置在所述无人机1或辅助限高装置4上。

这里的地线是指架空地线。所述无人机可采用多旋翼式无人机。所述无人机高度控制***只要满足无人机与地线之间的高度小于限飞高度与地线高度之差即可。所述图像采集装置可以是摄像模组，所述图像采集装置能够采集地线和输电线路的图像，可用于监视地线进入壳体时的位置调整操作以及巡视输电线路；所述无线图传装置用于将所述图像发送到远程接收端，比如巡检人员处。所述图像采集装置的安装位置不固定，只要能实现对输电线路的巡视功能即可。图像采集装置和无线图传装置均为现有技术，在此不多赘述。

辅助限高装置通过一边与无人机连接一边与地线连接，可以起到约束无人机最大飞行高度的作用，解决了无人机巡视输电线路时可能会碰到的超过限飞高度的问题。特别地，本方案可将图像采集装置设置在辅助限高装置上，和安装在无人机上相比，辅助限高装置与地线之间的连接以及位置关系更稳定，距离比无人机更近，对于巡视输电线路而言更为方便，画面更清晰。

所述辅助限高装置还可以采用机械爪之类的结构来夹持地线，机械爪的爪部作为开合机构，通过控制机械爪的开合来实现地线进出所述机械爪。机械爪的控制方式可以采用远程控制或根据地线与辅助限高装置之间的移动来实现机械式触发控制。

作为进一步优化的方案，如图1～2所示，所述辅助限高装置4内部还设有至少一个定滑轮43，所述定滑轮43的转轴与所述地线轴向垂直，当进行巡视时所述定滑轮43的轮槽与所述地线配合。如果定滑轮不止一个，那么所有定滑轮的轮槽在巡视时均与所述地线配合。不同定滑轮的转轴可以相互平行设置也可以不完全相互平行，只要保证在巡视时能与地线配合且不对地线造成阻碍即可。特别地，所述定滑轮43有多个且大小均匀，所述多个定滑轮43的转轴相互平行设置。定滑轮平行设置可以使结构更紧凑，减小辅助限高装置的体积，轮槽与地线的配合操作更简便。

本优化方案通过在辅助限高装置内部设置滑轮，在地线进入辅助限高装置内时使其与滑轮的轮槽配合，使得无人机在巡视输电线路时地线与辅助限高装置之间由滑动摩擦变成滚动摩擦，可以大大减小因摩擦产生的阻力，还能有效避免辅助限高装置和地线之间发生阻滞或卡线现象。

作为进一步优化的方案，如图1所示，所述无人机1与辅助限高装置4通过长度可调的至少一个连接件44连接。特别地，所述无人机1与辅助限高装置4间通过多个位置不同的独立连接件44连接。

所述辅助限高装置与所述连接件相连的位置可以是辅助限高装置的顶部或靠近顶部的两侧上部。本优化方案通过设置长度可调的连接件，使本***可以根据限飞高度要求的不同进行适应性调整。进一步设置多个独立的连接件可以有效调整辅助限高装置的空中形态和重心，以使无人机的飞行更加稳定。

作为优选，所述连接件44可以是绳索。此处的绳索可以是钢丝绳、麻绳、蚕丝绳等。特别地，由于对连接件来说，抗断裂强度越高越好、重量越轻越好、绝缘性越高越好，综合考虑之下，所述绳索选择蚕丝绳为佳。

作为进一步优化的方案，如图1～2所示，所述开合机构41包括驱动装置411、能够开闭所述开口42的开合臂412、无线通信装置413，所述无线通信装置413与驱动装置411输入端连接，所述驱动装置411输出端与所述开合臂412连接；所述无线通信装置413用于接收远程控制信号并发送给驱动装置411以使驱动装置411控制所述开合臂412开闭。

所述驱动装置可以是舵机。所述无线通信装置能够接收远程控制信号，所述远程控制信号的发送端可以是遥控器，也可以是移动终端或远程控制计算机等，只要是能够远程发送开合控制信号的设备皆可。本优化方案通过设置远程控制的开合机构，实现了更为简便的地线进出控制，与机械式触发的开合机构(即通过让地线来到特定的位置触碰开关来实现开口的开合，现有技术中有不少实现方式，此处不赘述)相比，更加稳定，用时更短。

作为进一步优化的方案，如图1～2所示，所述辅助限高装置4呈倒U形且开口42在底部，所述U形的两侧边长度不同。

本方案的辅助限高装置在巡视开始前由无人机抬升到地线高度时，由于两侧边的长度不同，这样无人机可以控制较短的侧边外侧靠在所述地线上并缓缓上升，在地线滑出短侧边时会顺势靠到较长的侧边内侧(就算没靠到长侧边也会来到两个侧边之间的开口处)，无人机再缓缓下降使地线完全进入辅助限高装置内部(有滑轮时使地线进入滑轮轮槽中)，此时开合机构关闭开口就能将地线锁在辅助限高装置内部，之后就能进行巡视。这样一来，通过简单的结构实现了地线稳定进入辅助限高装置内部，不仅操作简单，相比其他让地线进入壳体的手段(比如用机械爪钩夹持地线或通过无人机调整开口位置以对准地线)，还进一步缩短了地线进入壳体的调整时间，容错率高，显著提高了地线进入壳体的成功率。

本发明的另一方面，巡视输电线路的无人机高度控制方法，关于前述的巡视输电线路的无人机高度控制***，包括如下步骤：

S1：所述无人机将辅助限高装置抬升至地线处；

S2：所述开合机构打开开口，所述图像采集装置开启，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置使地线从所述开口处进入辅助限高装置内部；

S3：所述开合机构关闭开口，所述无人机顺着所述地线长度方向运动以开始巡视输电线路；

S4：输电线路巡视结束时，所述图像采集装置关闭，所述开合机构打开开口，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置以离开地线。

特别地，当所述连接件长度可调时，本控制方法的步骤S1可以按如下方式进行：

S1：根据地线的高度将连接件的长度调整至合适范围，所述无人机通过所述连接件将辅助限高装置抬升至地线处。

所述合适范围是指至少让无人机不会超过限飞高度的连接件长度范围，进一步还可根据无人机的飞行稳定性以及连接件的强度来选择合适的长度。在通过无人机调整辅助限高装置的位置以使地线进入辅助限高装置内部时，可通过图像采集装置对该操作进行监控，这样可以更方便地操作，有效提升操作成功率。

特别地，当所述巡视输电线路的无人机高度控制***包括采用远程控制来实现的开合机构时，本控制方法可以按如下步骤进行：

S1：所述无人机将辅助限高装置抬升至地线处；

S2：所述无线通信装置接收到打开开口信号后，驱动装置控制开合臂进入打开开口状态，所述图像采集装置开启，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置使地线从所述开口处进入辅助限高装置内部；

S3：所述无线通信装置接收到关闭开口信号后，驱动装置控制开合臂进入关闭开口状态，所述无人机顺着所述地线长度方向运动以开始巡视输电线路；

S4：输电线路巡视结束时，所述图像采集装置关闭，所述无线通信装置接收到打开开口信号后，驱动装置控制开合臂进入打开开口状态，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置以离开地线。

特别地，当辅助限高装置呈倒U形且开口在底部，所述U形的两侧边长度不同时，本控制方法的步骤S2可以按如下步骤进行：

S2：所述开合机构打开开口，所述图像采集装置开启，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置让其U形长度较短的一侧边的外侧斜靠在地线上，所述无人机上升直到所述地线离开长度较短的一侧来到所述开口的下方，此时所述无人机下降直到所述地线进入辅助限高装置内部。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.巡视输电线路的无人机高度控制***，其特征在于：

包括无人机、图像采集装置、无线图传装置、与所述无人机相连的能够沿地线周向将所述地线围在其中的辅助限高装置,所述辅助限高装置包括开合机构，所述开合机构能够开闭供地线进出所述辅助限高装置的开口；所述图像采集装置和无线图传装置设置在所述无人机或辅助限高装置上；

其中，所述开合机构包括驱动装置、能够开闭所述开口的开合臂、无线通信装置，所述无线通信装置与驱动装置输入端连接，所述驱动装置输出端与所述开合臂连接；所述无线通信装置用于接收远程控制信号并发送给驱动装置以使驱动装置控制所述开合臂开闭；

所述辅助限高装置呈倒U形且开口在底部，所述U形的两侧边长度不同。

2.根据权利要求1所述的巡视输电线路的无人机高度控制***，其特征在于：

所述辅助限高装置内部还设有至少一个定滑轮，所述定滑轮的转轴与所述地线轴向垂直，当进行巡视时所述定滑轮的轮槽与所述地线配合。

3.根据权利要求2所述的巡视输电线路的无人机高度控制***，其特征在于：

所述定滑轮有多个且大小均匀，所述多个定滑轮的转轴相互平行设置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的巡视输电线路的无人机高度控制***，其特征在于：

所述无人机与辅助限高装置通过长度可调的至少一个连接件连接。

5.巡视输电线路的无人机高度控制方法，包括权利要求1所述的巡视输电线路的无人机高度控制***，还包括如下步骤：

S1:所述无人机将辅助限高装置抬升至地线处；

S2:所述开合机构打开开口,所述图像采集装置开启，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置使地线从所述开口处进入辅助限高装置内部；

S3:所述开合机构关闭开口，所述无人机顺着所述地线长度方向运动以开始巡视输电线路；

S4:输电线路巡视结束时，所述图像采集装置关闭，所述开合机构打开开口，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置以离开地线。

6.巡视输电线路的无人机高度控制方法，包括权利要求4所述的巡视输电线路的无人机高度控制***，还包括如下步骤:

S1:根据地线的高度将连接件的长度调整至合适范围，所述无人机通过所述连接件将辅助限高装置抬升至地线处；

S2:所述开合机构打开开口,所述图像采集装置开启，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置使地线从所述开口处进入辅助限高装置内部；

S3:所述开合机构关闭开口，所述无人机顺着所述地线长度方向运动以开始巡视输电线路；

S4:输电线路巡视结束时,所述图像采集装置关闭，所述开合机构打开开口，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置以离开地线。

7.巡视输电线路的无人机高度控制方法，包括权利要求1所述的巡视输电线路的无人机高度控制***，还包括如下步骤:

S1:所述无人机将辅助限高装置抬升至地线处；

S2:所述无线通信装置接收到打开开口信号后,驱动装置控制开合臂进入打开开口状态，所述图像采集装置开启，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置使地线从所述开口处进入辅助限高装置内部；

S3:所述无线通信装置接收到关闭开口信号后，驱动装置控制开合臂进入关闭开口状态，所述无人机顺着所述地线长度方向运动以开始巡视输电线路；

S4:输电线路巡视结束时，所述图像采集装置关闭，所述无线通信装置接收到打开开口信号后，驱动装置控制开合臂进入打开开口状态，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置以离开地线。

8.巡视输电线路的无人机高度控制方法，包括权利要求1所述的巡视输电线路的无人机高度控制***，还包括如下步骤：

S1:所述无人机将辅助限高装置抬升至地线处；

S2:所述开合机构打开开口，所述图像采集装置开启，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置让其U形长度较短的一侧边的外侧斜靠在地线上，所述无人机上升直到所述地线离开长度较短的一侧来到所述开口的下方，此时所述无人机下降直到所述地线进入辅助限高装置内部；

S3:所述开合机构关闭开口，所述无人机顺着所述地线长度方向运动以开始巡视输电线路；

S4:输电线路巡视结束时，所述图像采集装置关闭，所述开合机构打开开口，所述无人机调整所述辅助限高装置的位置以离开地线。