CN113628499A - 一种用于无人机电网运检的协同虚拟作业培训平台 - Google Patents

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Abstract

一种用于无人机电网运检的协同虚拟作业培训平台，在练习、考核过程中，需要检验操作人员是否按照规定路线控制无人机飞行、悬停。因此，本发明通过设置的检测定位装置，来检验操作人员控制的无人机。当练习、考核开始，控制终端(即计算机设备)根据预存的路径信息、各悬停位置坐标信息，控制环形轨道、行车移动到对应位置，使若干个激光传感器发射出的激光脉冲，对应交汇在无人机巡检拍摄所规定的悬停区域。无人机按照正确路径，来到规定的悬停区域，便会反射激光脉冲到传感器接收器，产生信号，控制终端根据此信号，便能判断操作人员的飞行路径是否正确。

Description

一种用于无人机电网运检的协同虚拟作业培训平台
技术领域
本发明涉及无人机巡检技术领域，具体涉及一种用于无人机电网运检的协同虚拟作业培训平台。
背景技术
国网公司明确提出将无人机巡检方式、机器人巡检方式、直升机巡检方式应用到输电线路的巡检工作当中，从而明显提升输电线路的在控、能控和可控能力。目前，多旋翼无人机现已广泛应用于架空输电线路巡视作业，极大提高了输电线路特别是山区线路传统人工巡视作业的质量和效率，无人机巡视逐步成为替代人工巡视的有效手段。在实践摸索下，无人机巡检逐渐形成了一套巡检拍摄规章，明确规定了对杆塔巡检时，无人机悬停区域、拍摄部位、拍摄角度、拍摄质量要求等细节规范。
现在存在的问题是：新员工学***台，直接对实物进行实践操作，不仅肉眼观察难以检验新员工操作是否合规、到位，而且存在新员工操作不当，造成电网事故的安全风险。因此需要一种培训平台，为新员工提供安全操作实践的练习的机会，累积有效经验，并且形成一套科学的检验手段，对操作进行考核。
发明内容
本发明为了解决上述技术的不足，提供了一种用于无人机电网运检的协同虚拟作业培训平台。
本发明的技术方案：一种用于无人机电网运检的协同虚拟作业培训平台，包括控制终端、带有摄像设备的无人机、模拟杆塔及检测定位装置，所述检测定位装置包括环绕模拟杆塔的环形轨道、升降轨道、升降驱动机构及若干个行车机构，所述环形轨道沿升降轨道做竖直方向升降滑动配合，所述升降驱动机构与环形轨道联动配合，驱动环形轨道升降，所述若干个行车机构设置于环形轨道内，沿环形轨道围绕模拟杆塔行走，该若干个行车机构上均设有激光传感器，所述控制终端与升降机构、行车机构、激光传感器信号连接，控制若干个行车机构对应无人机巡检模拟杆塔路径所规定的悬停区域调整自身位置，使若干个激光传感器发射出的激光脉冲，对应交汇在无人机巡检拍摄所规定的悬停区域，所述无人机依照巡检路径相对于模拟杆塔各处悬停，依次触发激光传感器信号。
采用上述技术方案，如说明书附图1所示，无人机在巡检杆塔时，根据所要拍摄的部位，是规划好巡检路径的，无人机依次在图1中各字母处悬停，调整拍摄角度，拍摄图1中各圆点(及杆塔各处)处图像信息。
因此，本发明按照真实杆塔一定比例设置了模拟杆塔，该模拟杆塔可以根据练习、考核需要，按照实际的换位塔、紧凑型塔、交流线路单回耐张干字塔、拉线塔等各类型杆塔外形设置，对应更换模拟杆塔，进行不同路径的无人机操作，并不受说明书附图中模拟杆塔的造型限制。
在练习、考核过程中，需要检验操作人员是否按照规定路线控制无人机飞行、悬停。因此，本发明通过设置的检测定位装置，来检验操作人员控制的无人机。当练习、考核开始，控制终端(即计算机设备)根据预存的路径信息、各悬停位置坐标信息，控制环形轨道、行车移动到对应位置，使若干个激光传感器发射出的激光脉冲，对应交汇在无人机巡检拍摄所规定的悬停区域。无人机按照正确路径，来到规定的悬停区域，便会反射激光脉冲到传感器接收器，产生信号，控制终端根据此信号，便能判断操作人员的飞行路径是否正确。
其中环形轨道和行车组成的立体式移动，还可以绕开模拟杆塔的障碍物，使激光顺利对准悬停区域。
本发明的进一步设置：所述模拟杆塔上设有若干气囊型模拟件，所述气囊型模拟件包括气囊、气路及控制气路通断的第一电磁控制阀，该气囊该呈绝缘子串形状，设有进气口、出气口，所述进气口、出气口分别设有电磁控制阀，所述培训平台还包括气源设备，所述若干个气囊型模拟件分别通过气路与气源设备连通，所述第一电磁控制阀与控制终端信号连接，控制气囊充气、放气。
采用上述技术方案，无人机运检练习、考核，不仅是考察操作人员的飞行技术，还要考核操作人员的拍摄是否到位，是否准确找出故障点或故障隐患。因此本发明还在模拟杆塔设置的气囊型模拟件，通过控制终端控制各气囊的充气、放气，充气的气囊作为正常完整部件，放气的气囊模拟故障部件，随机出现模拟杆塔的各处，考核操作人员是否正确拍摄到故障部位。练习、考核后，比对照片内容和控制终端设置内容，照片出现多少设置的故障部位，进行计分，便可以得出操作人员的成绩。本发明举例将气囊做绝缘子串形状(模拟说明书附图2中第一张中绝缘子串)，但同理，气囊亦可做杆塔上其他部件形状，进行模拟，依然在本发明设置思路内。
本发明的进一步设置：所述模拟杆塔上设有若干个气动型模拟件，所述气动型模拟件包括底座、升降杆、升降气缸、可动螺母及不动螺母，所述底座一端面与不动螺母固定连接，该底座上设有与不动螺母同轴设置的通孔，所述升降气缸与底座另一端面固定连接，并与升降杆联动配合，该升降杆穿过不动螺母座滑动配合，并与可动螺母同轴固定连接，所述控制终端与升降气缸信号连接，控制可动螺母相对贴合或远离不动螺母，模拟松紧状态。
采用上述技术方案，通过升降气缸的驱动，模拟螺栓上螺母是否松开的状态(模拟说明书附图2中第二张中螺母)，进一步可控制的提供故障特征，供给拍摄使用。本发明举例驱动螺母之间相对运动，同理，通过更换特征零件，亦可模拟杆塔上其他部件的间距开合姿态，并不限于螺母。
本发明的进一步设置：所述模拟杆塔上海设有若干个转动型模拟件，该转动型模拟件包括座体、扣体及旋转电机，该扣体与座体呈铰链连接，所述旋转电机与座体固定连接，并与扣体联动配合，所述控制终端与旋转电机信号连接，控制扣体相对座体旋转合拢或旋转打开。
采用上述技术方案，通过转动型模拟件，模拟悬垂绝缘子串导线端挂点(模拟说明书附图2中第二张中挂点)是否脱扣的故障。本发明举例驱动挂点与钢缆的扣合状态，同理，通过更换特征零件，亦可模拟杆塔上其他部件的旋转扣合姿态，并不限于挂点结构。
本发明的进一步设置：所述培训平台设置于库房内，该库房内还设有大型风机及分布于库房各处的若干个出风管，该若干个出风管均设有控制通断电控门，且均与大型风机连通，所述控制终端与大型风机、电控门信号连接，控制库房内形成单向气流或乱流。
采用上述技术方案，真实杆塔设置于户外，受自然强风条件影响，无人机实际飞行会更为困难，因此本发明为模拟户外无人机飞行条件，平台设置于环境可控的库房内，模拟户外强风，控制大型风机对库房内鼓风，增加训练强度。
本发明的进一步设置：所述库房内还设有照明设备，所述控制终端与照明设备信号连接，控制库房内能见度。
采用上述技术方案，无人机巡检是为了拍摄图像，户外光线变化，对图像质量有显著影响，本发明通过设置、控制照明设备，形成不同的明亮度，增加训练仿真性。
本发明的进一步设置：所述库房内还设有喷雾机，所述控制终端与喷雾机信号连接，控制库房内能见度。
采用上述技术方案，一些杆塔设置于山区，常伴有突来的云雾，突发情况造成视线遮挡，极容易产生飞行事故，本发明通过控制喷雾机，模拟云雾环境，增加操作人员应急经验。
本发明的进一步设置：所述无人机上设有储气瓶、喷气管及控制喷气管通断的第二电磁控制阀，该喷气管一端与储气瓶连通，另一端延伸至无人机外，所述第二电磁控制阀与无人机控制终端信号连接。
采用上述技术方案，杆塔均有各自的杆号牌，巡检时需要拍摄杆号牌，来识别杆塔信息，归档照片。但户外环境，杆号牌极容易存在污渍遮挡，导致无法拍摄识别。因此通过在无人机上设置储气瓶，并通过第二电磁控制阀控制喷出高压气体，由喷气管对应喷射除去杆号牌上的污渍。在本发明中，操作人员可以在模拟杆塔上控制无人机进行喷气练习。
本发明的进一步设置：所述升降机构包括丝杆、丝杆电机，所述环形轨道上设有与升降轨道滑动配合的丝杆座，该丝杆座沿竖直方向设有丝杆螺孔，所述丝杆插设于丝杆螺孔内并与丝杆电机联动配合；所述行车机构包括与环形轨道滑动配合的车体，该车体上旋转设置有行走轮、固定设置有行走电机，所述行走轮与环形轨道摩擦配合，并与行走电机联动配合；所述控制终端与丝杆电机、行走电机信号连接。
采用上述技术方案，控制环形轨道、行车运动。
附图说明
图1为本发明实施例的无人机巡检杆塔路径参考图；
图2为本发明实施例的杆塔局部部件参考图；
图3为本发明实施例的结构图1；
图4为本发明实施例的结构图2；
图5为本发明实施例的***图；
图6为本发明实施例的结构图3；
图7为本发明实施例的气囊型模拟件结构图；
图8为本发明实施例的气动型模拟件结构图；
图9为本发明实施例的转动型模拟件结构图。
其中，1-无人机、2-模拟杆塔、3-环形轨道、4-升降轨道、5-行车机构、51-激光传感器、61-气囊、62-绝缘子串、63-底座、64-升降杆、65-升降气缸、66-可动螺母、661-不动螺母、67-座体、68-扣体、69-旋转电机、7-库房、71-出风管、72-照明设备、73-喷雾机、74-大型风机、81-丝杆、82-丝杆座。
具体实施方式
如图1-9所示，一种用于无人机1电网运检的协同虚拟作业培训平台，包括控制终端、带有摄像设备的无人机1、模拟杆塔2及检测定位装置，所述检测定位装置包括环绕模拟杆塔2的环形轨道3、升降轨道4、升降驱动机构及若干个行车机构5，所述环形轨道3沿升降轨道4做竖直方向升降滑动配合，所述升降驱动机构与环形轨道3联动配合，驱动环形轨道3升降，所述若干个行车机构5设置于环形轨道3内，沿环形轨道3围绕模拟杆塔2行走，该若干个行车机构5上均设有激光传感器51，所述控制终端与升降机构、行车机构5、激光传感器51信号连接，控制若干个行车机构5对应无人机1巡检模拟杆塔2路径所规定的悬停区域调整自身位置，使若干个激光传感器51发射出的激光脉冲，对应交汇在无人机1巡检拍摄所规定的悬停区域，所述无人机1依照巡检路径相对于模拟杆塔2各处悬停，依次触发激光传感器51信号。
如说明书附图1所示，无人机1在巡检杆塔时，根据所要拍摄的部位，是规划好巡检路径的，无人机1依次在图1中各字母处悬停，调整拍摄角度，拍摄图1中各圆点(及杆塔各处)处图像信息。
因此，本发明按照真实杆塔一定比例设置了模拟杆塔2，该模拟杆塔2可以根据练习、考核需要，按照实际的换位塔、紧凑型塔、交流线路单回耐张干字塔、拉线塔等各类型杆塔外形设置，对应更换模拟杆塔2，进行不同路径的无人机1操作，并不受说明书附图中模拟杆塔2的造型限制。
在练习、考核过程中，需要检验操作人员是否按照规定路线控制无人机1飞行、悬停。因此，本发明通过设置的检测定位装置，来检验操作人员控制的无人机1。当练习、考核开始，控制终端(即计算机设备)根据预存的路径信息、各悬停位置坐标信息，控制环形轨道3、行车移动到对应位置，使若干个激光传感器51发射出的激光脉冲，对应交汇在无人机1巡检拍摄所规定的悬停区域。无人机1按照正确路径，来到规定的悬停区域，便会反射激光脉冲到传感器接收器，产生信号，控制终端根据此信号，便能判断操作人员的飞行路径是否正确。
其中环形轨道3和行车组成的立体式移动，还可以绕开模拟杆塔2的障碍物，使激光顺利对准悬停区域。
本发明的进一步设置：所述模拟杆塔2上设有若干气囊61型模拟件，所述气囊61型模拟件包括气囊61、气路及控制气路通断的第一电磁控制阀，该气囊61该呈绝缘子串62形状，设有进气口、出气口，所述进气口、出气口分别设有电磁控制阀，所述培训平台还包括气源设备，所述若干个气囊61型模拟件分别通过气路与气源设备连通，所述第一电磁控制阀与控制终端信号连接，控制气囊61充气、放气。
无人机1运检练习、考核，不仅是考察操作人员的飞行技术，还要考核操作人员的拍摄是否到位，是否准确找出故障点或故障隐患。因此本发明还在模拟杆塔2设置的气囊61型模拟件，通过控制终端控制各气囊61的充气、放气，充气的气囊61作为正常完整部件，放气的气囊61模拟故障部件，随机出现模拟杆塔2的各处，考核操作人员是否正确拍摄到故障部位。练习、考核后，比对照片内容和控制终端设置内容，照片出现多少设置的故障部位，进行计分，便可以得出操作人员的成绩。本发明举例将气囊61做绝缘子串62形状(模拟说明书附图2中第一张中绝缘子串)，但同理，气囊61亦可做杆塔上其他部件形状，进行模拟，依然在本发明设置思路内。
所述模拟杆塔2上设有若干个气动型模拟件，所述气动型模拟件包括底座63、升降杆64、升降气缸65、可动螺母66及不动螺母66，所述底座63一端面与不动螺母66固定连接，该底座63上设有与不动螺母66同轴设置的通孔，所述升降气缸65与底座63另一端面固定连接，并与升降杆64联动配合，该升降杆64穿过不动螺母66座滑动配合，并与可动螺母66同轴固定连接，所述控制终端与升降气缸65信号连接，控制可动螺母66相对贴合或远离不动螺母66，模拟松紧状态。
通过升降气缸65的驱动，模拟螺栓上螺母是否松开的状态(模拟说明书附图2中第二张中螺母)，进一步可控制的提供故障特征，供给拍摄使用。本发明举例驱动螺母之间相对运动，同理，通过更换特征零件，亦可模拟杆塔2上其他部件的间距开合姿态，并不限于螺母。
所述模拟杆塔2上海设有若干个转动型模拟件，该转动型模拟件包括座体67、扣体68及旋转电机69，该扣体68与座体67呈铰链连接，所述旋转电机69与座体67固定连接，并与扣体68联动配合，所述控制终端与旋转电机69信号连接，控制扣体68相对座体67旋转合拢或旋转打开。
通过转动型模拟件，模拟悬垂绝缘子串62导线端挂点(模拟说明书附图2中第二张中挂点)是否脱扣的故障。本发明举例驱动挂点与钢缆的扣合状态，同理，通过更换特征零件，亦可模拟杆塔2上其他部件的旋转扣合姿态，并不限于挂点结构。
所述培训平台设置于库房7内，该库房7内还设有大型风机74及分布于库房7各处的若干个出风管71，该若干个出风管71均设有控制通断电控门，且均与大型风机74连通，所述控制终端与大型风机74、电控门信号连接，控制库房7内形成单向气流或乱流。
真实杆塔设置于户外，受自然强风条件影响，无人机1实际飞行会更为困难，因此本发明为模拟户外无人机1飞行条件，平台设置于环境可控的库房7内，模拟户外强风，控制大型风机74对库房7内鼓风，增加训练强度。
所述库房7内还设有照明设备72，所述控制终端与照明设备72信号连接，控制库房7内能见度。
无人机1巡检是为了拍摄图像，户外光线变化，对图像质量有显著影响，本发明通过设置、控制照明设备72，形成不同的明亮度，增加训练仿真性。
所述库房7内还设有喷雾机73，所述控制终端与喷雾机73信号连接，控制库房7内能见度。
一些杆塔设置于山区，常伴有突来的云雾，突发情况造成视线遮挡，极容易产生飞行事故，本发明通过控制喷雾机73，模拟云雾环境，增加操作人员应急经验。
所述无人机1上设有储气瓶、喷气管及控制喷气管通断的第二电磁控制阀，该喷气管一端与储气瓶连通，另一端延伸至无人机1外，所述第二电磁控制阀与无人机1控制终端信号连接。
杆塔均有各自的杆号牌，巡检时需要拍摄杆号牌，来识别杆塔信息，归档照片。但户外环境，杆号牌极容易存在污渍遮挡，导致无法拍摄识别。因此通过在无人机1上设置储气瓶，并通过第二电磁控制阀控制喷出高压气体，由喷气管对应喷射除去杆号牌上的污渍。在本发明中，操作人员可以在模拟杆塔2上控制无人机1进行喷气练习。
所述升降机构包括丝杆81、丝杆81电机，所述环形轨道3上设有与升降轨道4滑动配合的丝杆座82，该丝杆座82沿竖直方向设有丝杆81螺孔，所述丝杆81插设于丝杆81螺孔内并与丝杆81电机联动配合；所述行车机构包括与环形轨道3滑动配合的车体，该车体上旋转设置有行走轮、固定设置有行走电机，所述行走轮与环形轨道3摩擦配合，并与行走电机联动配合；所述控制终端与丝杆81电机、行走电机信号连接。
采用上述技术方案，控制环形轨道3、行车运动。

Claims (9)

1.一种用于无人机电网运检的协同虚拟作业培训平台，其特征在于：包括控制终端、带有摄像设备的无人机、模拟杆塔及检测定位装置，所述检测定位装置包括环绕模拟杆塔的环形轨道、升降轨道、升降驱动机构及若干个行车机构，所述环形轨道沿升降轨道做竖直方向升降滑动配合，所述升降驱动机构与环形轨道联动配合，驱动环形轨道升降，所述若干个行车机构设置于环形轨道内，沿环形轨道围绕模拟杆塔行走，该若干个行车机构上均设有激光传感器，所述控制终端与升降机构、行车机构、激光传感器信号连接，控制若干个行车机构对应无人机巡检模拟杆塔路径所规定的悬停区域调整自身位置，使若干个激光传感器发射出的激光脉冲，对应交汇在无人机巡检拍摄所规定的悬停区域，所述无人机依照巡检路径相对于模拟杆塔各处悬停，依次触发激光传感器信号。
2.根据权利要求1所述的一种用于无人机电网运检的协同虚拟作业培训平台，其特征在于：所述模拟杆塔上设有若干气囊型模拟件，所述气囊型模拟件包括气囊、气路及控制气路通断的第一电磁控制阀，该气囊该呈绝缘子串形状，设有进气口、出气口，所述进气口、出气口分别设有电磁控制阀，所述培训平台还包括气源设备，所述若干个气囊型模拟件分别通过气路与气源设备连通，所述第一电磁控制阀与控制终端信号连接，控制气囊充气、放气。
3.根据权利要求1所述的一种用于无人机电网运检的协同虚拟作业培训平台，其特征在于：所述模拟杆塔上设有若干个气动型模拟件，所述气动型模拟件包括底座、升降杆、升降气缸、可动螺母及不动螺母，所述底座一端面与不动螺母固定连接，该底座上设有与不动螺母同轴设置的通孔，所述升降气缸与底座另一端面固定连接，并与升降杆联动配合，该升降杆穿过不动螺母座滑动配合，并与可动螺母同轴固定连接，所述控制终端与升降气缸信号连接，控制可动螺母相对贴合或远离不动螺母，模拟松紧状态。
4.根据权利要求1所述的一种用于无人机电网运检的协同虚拟作业培训平台，其特征在于：所述模拟杆塔上海设有若干个转动型模拟件，该转动型模拟件包括座体、扣体及旋转电机，该扣体与座体呈铰链连接，所述旋转电机与座体固定连接，并与扣体联动配合，所述控制终端与旋转电机信号连接，控制扣体相对座体旋转合拢或旋转打开。
5.根据权利要求1-4任意所述的一种用于无人机电网运检的协同虚拟作业培训平台，其特征在于：所述培训平台设置于库房内，该库房内还设有大型风机及分布于库房各处的若干个出风管，该若干个出风管均设有控制通断电控门，且均与大型风机连通，所述控制终端与大型风机、电控门信号连接，控制库房内形成单向气流或乱流。
6.根据权利要求5所述的一种用于无人机电网运检的协同虚拟作业培训平台，其特征在于：所述库房内还设有照明设备，所述控制终端与照明设备信号连接，控制库房内能见度。
7.根据权利要求6所述的一种用于无人机电网运检的协同虚拟作业培训平台，其特征在于：所述库房内还设有喷雾机，所述控制终端与喷雾机信号连接，控制库房内能见度。
8.根据权利要求7所述的一种用于无人机电网运检的协同虚拟作业培训平台，其特征在于：所述无人机上设有储气瓶、喷气管及控制喷气管通断的第二电磁控制阀，该喷气管一端与储气瓶连通，另一端延伸至无人机外，所述第二电磁控制阀与无人机控制终端信号连接。
9.根据权利要求8所述的一种用于无人机电网运检的协同虚拟作业培训平台，其特征在于：所述升降机构包括丝杆、丝杆电机，所述环形轨道上设有与升降轨道滑动配合的丝杆座，该丝杆座沿竖直方向设有丝杆螺孔，所述丝杆插设于丝杆螺孔内并与丝杆电机联动配合；所述行车机构包括与环形轨道滑动配合的车体，该车体上旋转设置有行走轮、固定设置有行走电机，所述行走轮与环形轨道摩擦配合，并与行走电机联动配合；所述控制终端与丝杆电机、行走电机信号连接。
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