CN115199176A - 一种用于无人机巡检的风机机舱的开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机巡检领域，公开了一种用于无人机巡检的风机机舱的开关装置，风机机舱设置有开口，无人机通过开口进入到风机机舱中，开关设置在开口处，开关装置包括：机舱盖板，机舱盖板设置在开口处，用于控制所述开口的开关，且机舱盖板还设置有电机，以驱动机舱盖板；防夹装置设置在所述机舱盖板上，用于检测所述开口处是否有无人机通过；图像识别模块，所述无人机上设置有标识，所述图像识别模块用于识别所述标识；控制模块，所述控制模块用于获取并判断所述防夹装置的检测信息和所述图像识别模块的识别信息，以控制所述机舱盖板的开关，解决了利用无人机进行风机检查时，机舱内易进入异物或无人机卡合的问题。

Description

一种用于无人机巡检的风机机舱的开关装置

技术领域

本发明涉及无人机巡检技术领域，特别是涉及一种用于无人机巡检的风机机舱的开关装置。

背景技术

风能作为一种清无害的可再生能源，日益受到人类重视。随着风机的长期运行，齿轮箱、发电机、联轴器等大部件可能损坏，由于目前风电机组发展较快，风机型号较多，大部件损坏后很难购买到相同型号的设备，需要找厂家定制，周期长，严重影响发电厂效益。为了提高风电机组的可靠性，运行时间长的风电机组，风电场需要加强巡检次数，同时装设一些新型的监测设备，通过温度、振动等各项参数来判断设备是否运行正常。

按照规定，风电机组需要定期进行检查，主要对叶片、轮毂、机舱、塔基进行检查，其中，对机舱的检查最重要，机舱内有齿轮箱、发电机、液压***、传动***，检查项有温度、油位、红外成像、声音等。但运行中风机现场检查，风险较大，大部分风电场有明确规定，禁止风机运行时在机舱内作业，万一突然风速变大，人员在机舱内风险更大。陆上风电场道路复杂，尤其部分风电场潮湿，冬季路面容易结冰，驾车困难，稍有不慎，极容易翻车，且冬季叶片上会有覆冰，冬季开展运行机舱内设备检查危险因素多。海上风电场开展风机机舱检查，需要开船到风机机位，每台风机检查时间+开船时间在一小时以上，运维船单日租赁费用在1万元以上，花费时间久，成本大。

结合现有的新型技术，可以利用无人机对风机机舱进行检查，但在不影响风机运行的条件下，无人机进入到风机机舱内部的开口较小，且出现了其他异物容易进入到风机，对风机造成损坏的新问题。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述提出的利用无人机进行风机检查时，机舱内易进入异物或无人机卡合的问题，提供一种用于无人机巡检的风机机舱的开关装置，开关装置设置在风机机舱的开口处，开关装置包括机舱盖板，设置在机舱盖板上的防夹装置，图像识别模块和控制模块等，机舱盖板控制开口的开关，防夹装置的检测信息和图像识别装置的识别信息传输到控制模块后，由控制模块控制机舱盖板的开关。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

在本申请的一些实施例中，提出了一种用于无人机巡检的风机机舱的开关装置，所述风机机舱设置有开口，所述无人机通过所述开口进入到所述风机机舱中，所述开关设置在开口处，所述开关装置包括：机舱盖板，所述机舱盖板设置在所述开口处，用于控制所述开口的开关，且所述机舱盖板还设置有电机，以驱动所述机舱盖板；防夹装置，所述防夹装置设置在所述机舱盖板上，用于检测所述开口处是否有无人机通过；图像识别模块，所述无人机上设置有标识，所述图像识别模块用于识别所述标识；控制模块，所述控制模块用于获取并判断所述防夹装置的检测信息和所述图像识别模块的识别信息，以控制所述机舱盖板的开关。

在本申请的一些实施例中，所述控制模块中包括：控制回路，所述控制回路包括设置有总开关的开关主路，防夹支路和识别支路，所述防夹支路和所述识别支路并联；所述防夹支路中串联有第一开关，第一线圈和第一限位开关，当所述防夹装置检测到所述开口处无遮挡物时，所述第一开关闭合，所述第一线圈得电，使电机向第一方向转动，关闭所述机舱盖板，当所述机舱盖板完全关闭后，断开所述第一限位开关，所述电机停机；所述识别支路中串联有第二开关，第二线圈和第二限位开关，当所述图像识别模块识别到所述无人机的标识时，所述第二开关闭合，所述第二线圈得电，使所述电机向第二方向转动，打开所述机舱盖板，当所述机舱盖板完全打开后，断开所述第二限位开关，所述电机停机。

在本申请的一些实施例中，所似控制模块中还包括：第三开关，所述第三开关设置在所述识别支路中，所述第三开关与所述第二开关并联，且所述第三开关设置所述风机机舱的内部，为手动控制开关。

在本申请的一些实施例中，所述开关装置包括：皮带，所述皮带与所述电机连接，由所述电机驱动，所述皮带沿所述机舱盖板的移动方向延伸；连接件，所述连接件的一端固定连接在所述皮带上，随所述皮带移动，所述连接件的另一端固定连接在所述机舱盖板上，所述机舱盖板随所述连接件移动。

在本申请的一些实施例中，所述开关装置还包括：轨道，所述轨道设置在所述机舱盖板的侧边上；固定轮，所述固定轮卡合在所述轨道中，所述固定轮与所述机舱盖板连接，随所述机舱盖板移动。

在本申请的一些实施例中，所述机舱盖板设置有两个，两个机舱盖板在一个平面内相向移动或相反移动，所述皮带，所述电机和所述连接件设置有两个，分别驱动两个机舱盖板移动。

在本申请的一些实施例中，所述防夹装置为红外线发射接收装置，通过判断红外线是否被打断，来检测开口处是否有无人机通过。

在本申请的一些实施例中，所述机舱盖板为钢化玻璃板。

本发明的有益效果在于：

通过设置机舱盖板，避免异物进入到风机机舱内；通过设置防夹装置设置在机舱盖板处，检测无人机是否通过，避免无人机和机舱盖板发生卡合；另外通过设置图像识别模块是识别无人机的到达，及时为准备进入的无人机打开机舱盖板；还设置有控制模块，控制模块中包括有控制回路，控制回路中包括开关主路、并联的防夹支路和识别支路，其中的第一开关和第二开关分别由防夹装置和图像识别模块控制，根据连通的不同支路，自动化的实现机舱盖板的开关；还通过设置机舱盖板的驱动机构实现机舱盖板的滑动开关。

附图说明

图1为本发明中风机机舱的结构示意图；

图2为本发明的一种实施例的开关装置的结构示意图；

图3为本发明的另一种实施例的控制回路的示意图；

图4是本发明的实施例中电机控制的示意图。

图中标记：100、机舱盖板；200、防夹装置；300、图像识别模块；400、控制回路；410、总开关；420、防夹支路；421、第一开关；422、第一线圈；423、第一限位开关；430、识别支路；431、第二开关；432、第二线圈；433、第二限位开关；440、第三开关；500、电机；510、皮带；520、连接件；530、轨道；540、固定轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的一些实施例中，如图1所示，提出了一种用于无人机巡检的风机机舱的开关装置，风机机舱上设置有开口，无人机通过开口进入到风机机舱的内部，开关装置设置在开口处，控制开口处的开闭。

如图2所示，开关装置中包括机舱盖板100，防夹装置200，图像识别装置和控制模块，机舱盖板100可开关的覆盖在开口的位置，可以控制开口的开关，当无人机需要进入得到机舱内部或在机舱内部出来时，机舱盖板100打开，使无人机通过，当机舱不需要巡查时，或无人机在机舱内巡检的过程中，关闭机舱盖板100，避免异物进入到机舱中。

防夹装置200和图像识别模块300信息获取机构，将获取的信息发送到控制模块中，由控制模块根据信息控制机舱盖板100的打开或关闭。

还具有驱动机构和电机500，电机500作为动力源驱动机舱盖板100开闭，驱动机构为传动动力的组件。

在本申请的一些具体实施例中，机舱盖板100设置为两个，且机舱盖板100为滑动开关的形式，两个机舱盖板100设置在开口两侧，两个机舱盖板100在同一平面内相向移动关闭或相反移动打开，相应的电机500和驱动机构也设置有相对镜像的两组。

在本申请的一些其他实施例中，机舱盖板100可以为一个，设置单向滑动开闭的形式，或设置为转动开闭的形式，任何结构的能覆盖开口的机舱盖板100都属于本申请的保护范围。

在一些具体实施例中，机舱盖板100设置为钢化玻璃的形式，可以透过机舱盖板100观察到机舱内部的情况，便于工作人员工作。

在本申请的一些具体实施例中，驱动机构包括有皮带510和连接件520，其中，皮带510的行进方向沿机舱盖板100的移动方向延伸，皮带510的一端与电机500连接，电机500转动时，带动皮带510行进；连接件520的一端与皮带510固定连接，连接件520的另一端与机舱盖板100连接，当皮带510运行时，带动连接件520和机舱盖板100共同滑动，实现机舱盖板100的开启和关闭。

在本申请的一些实施例中，驱动机构中还包括轨道530和固定轮540，轨道530设置在机舱盖板100的侧边上，固定轮540卡合在轨道530中，固定轮540与机舱盖板100连接，随机舱盖板100移动。

当机舱盖板100在皮带510和连接件520的带动下移动时，机舱盖板100带动固定轮540在轨道530内滑动，固定轮540和固定的轨道530之间的相对限位，同样限制了机舱盖板100的自由度，保证机舱盖板100在轨道530限定的范围内进行直线滑动，保证了机舱盖板100的滑动稳定性。

综上所述，机舱盖板100的驱动原理为：开启电机500，电机500正转，电机500带动皮带510行进，连接件520的一端随皮带510行进，从而带动机舱盖板100行进，在机舱盖板100行进的过程中，固定轮540随机舱盖板100行进，并在轨道530上滑动，直至机舱盖板100将开口全部露出后，行进完成；无人机通过开口之后，需要将开口关闭，电机500反转，电机500带动皮带510向相反的方向行进，从而带动两个机舱盖板100相向行进，直至将开口完全覆盖后，将开口关闭，完成开关过程。

在本申请的一些实施例中，开关装置中的防夹装置200设置在机舱盖板100上，用于检测开口处是否有无人机通过，并将检测信息传输到控制模块中，具体的，将防夹装置200设置为红外线发射接收装置，红外线发射部设置在其中一个机舱盖板100的边缘，红外线接收部设置在另一个机舱盖板100的边缘，红外线发射后，如接收部接收到红外线信号，则说明中间没有无人机通过，如无法接收到红外线信号，则中间有无人机通过。

图像识别装置用于识别无人机是否到达机舱的外部，并准备进入到机舱中；具体的，无人机上设置有标识，此标识可以为数字或者是字母，将此标识提前录入到图像识别模块300中，当图像识别模块300识别到提前录入的标识时，则认定无人机正在靠近机舱，并准备进入到机舱中。

控制模块获取到防夹装置200的检测信息和图像识别模块300的识别信息，并根据检测信息和识别信息控制机舱盖板100的开关。

在本申请的一些实施例中，如图3所示，控制模块中包括有控制回路400，控制回路400中包括有总开关410的开关主路，防夹支路420和识别支路430，其中防夹支路420和识别支路430并联。

防夹支路420中串联有第一开关421，第一线圈422和第一限位开关423，当防夹装置200检测到开口处无遮挡物时，第一开关421闭合，第一线圈422得电，驱动电机500向第一方向转动，关闭机舱盖板100，第一限位开关423设置在机舱盖板100的边缘处，当机舱盖板100闭合后，第一限位开关423断开，电机500停机，机舱盖板100停止前进，完成开口的关闭。

识别支路430中串联有第二开关431，第二线圈432和第二限位开关433，当图象识别模块识别到无人机的标识时，第二开关431闭合，第二线圈432得电，使电机500向第二方向转动，机舱盖板100向相反的方向转动，将开口打开，第二限位开关433位于开口的边缘处，当机舱盖板100移动到开口的边缘处时，接触到第二限位卡开关，第二限位开关433断开，电机500停机，机舱盖板100停止移动。

为了实现电机500在第一线圈422和第二线圈432供电时的转动方向时相反的，如图4所示，第一线圈422包括有第一支路和第二支路，第二线圈432包括第三支路和第四支路，其中第一支路和第三支路并联，且第一支路和第三支路的两侧分别为接地线和电机500；第二支路和第四支路并联，且第二支路和第四支路的两侧为电机500和控制电路，第一线圈422得电时，电流由第一支路通过电机500再通过第二支路；第二线圈432得电时，电流通过第三支路和电机500再通过第四支路，第一线圈422和第二线圈432具有不同的正负电，通过使电路接地，可以改变电机500的转动方向。

在本申请的一些实施例中，控制模块中还包括有第三开关440，第三开关440与第二开关431并联，且第三开关440设置在风机机舱的内部，可以由手动控制开关，在无人机进入到风机机舱内部完成巡检之后，通过机械动作，闭合第三开关440，机舱盖板100打开。

需要说明的是，通过将防夹支路和识别支路并联以驱动不同的线圈，并使两个线圈以并联的方式接地使电机反转，可以将防夹和图像识别功能智能的连接在一起，形成了同一个控制***，共同完成机舱盖板的开关过程，避免了两种控制方式实施在一个机械传动机构上引起的程序错乱的问题。

在本实施例中，开关装置的工作原理为：在无人机靠近风机机舱准备进入机舱内部时，开关装置上的图像识别模块300识别到无人机机身上的字母或数字标识，将识别信息输送到控制模块中，控制模块中第二开关431闭合，第二线圈432得电，使电机500向第二方向转动，根据机舱盖板100的驱动原理，开口打开，无人机进入到风机机舱的内部；在无人机通过开口的过程中，防夹装置200在开口处检测是否有无人机通过，直至无人机通过后，防夹装置200检测到开口处没有物体通过，防夹装置200将检测信息发送到控制模块，控制模块第一开关421闭合，第一线圈422得电，驱动电机500向第一方向转动，根据机舱盖板100的驱动原理，机舱盖板100关闭。

在无人机的巡检工作完成后，或在工作人员进入到机舱内部准备离开时，通过机械闭合第三开关440，第二线圈432得电，电机500向第二方向转动，机舱盖板100打开，无人机或工作人员由开口处退出，完成之后，防夹装置200再次检测无物体在开口处通过，闭合第一开关421，电机500反转，机舱盖板100闭合。

本发明技术方案带来的有益效果为，陆上风电使用该方案，可以减少开车及爬塔时间；海上风电使用该方案，可以减少坐船时间，且海上风电上下船麻烦，此方案可以有效加快海上风电巡检效率；使用该方案，在有风时间用无人机直接进入机舱进行红外测温，可以加快巡检速度，保证巡检人员安全。

本方案中，将原本手动开机的机舱盖板100改成自动开启的机舱盖板100，然后用无人机对机舱内设备进行巡检，可以加快巡检效率。本方案中，机舱盖板100带有图像识别模块300，在无人机下方安装一个号码牌，然后将号码输入图像识别装置，可以有效防止其他无人机误入风机机舱。本方案中，在机舱盖板100处增加防夹装置200，可以防止人或设备在机舱盖板100处，自动装置误动作，夹到人或设备。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于无人机巡检的风机机舱的开关装置，其特征在于，所述风机机舱设置有开口，所述无人机通过所述开口进入到所述风机机舱中，所述开关设置在开口处，所述开关装置包括：

机舱盖板，所述机舱盖板设置在所述开口处，用于控制所述开口的开关，且所述机舱盖板还设置有电机，以驱动所述机舱盖板；

防夹装置，所述防夹装置设置在所述机舱盖板上，用于检测所述开口处是否有无人机通过；

图像识别模块，所述无人机上设置有标识，所述图像识别模块用于识别所述标识；

控制模块，所述控制模块用于获取并判断所述防夹装置的检测信息和所述图像识别模块的识别信息，以控制所述机舱盖板的开关。

2.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述控制模块中包括：

控制回路，所述控制回路包括设置有总开关的开关主路，防夹支路和识别支路，所述防夹支路和所述识别支路并联；

所述防夹支路中串联有第一开关，第一线圈和第一限位开关，当所述防夹装置检测到所述开口处无遮挡物时，所述第一开关闭合，所述第一线圈得电，使电机向第一方向转动，关闭所述机舱盖板，当所述机舱盖板完全关闭后，断开所述第一限位开关，所述电机停机；

所述识别支路中串联有第二开关，第二线圈和第二限位开关，当所述图像识别模块识别到所述无人机的标识时，所述第二开关闭合，所述第二线圈得电，使所述电机向第二方向转动，打开所述机舱盖板，当所述机舱盖板完全打开后，断开所述第二限位开关，所述电机停机。

3.如权利要求2所述的开关装置，其特征在于，所似控制模块中还包括：

第三开关，所述第三开关设置在所述识别支路中，所述第三开关与所述第二开关并联，且所述第三开关设置所述风机机舱的内部，为手动控制开关。

4.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述开关装置包括：

皮带，所述皮带与所述电机连接，由所述电机驱动，所述皮带沿所述机舱盖板的移动方向延伸；

连接件，所述连接件的一端固定连接在所述皮带上，随所述皮带移动，所述连接件的另一端固定连接在所述机舱盖板上，所述机舱盖板随所述连接件移动。

5.如权利要求4所述的开关装置，其特征在于，所述开关装置还包括：

轨道，所述轨道设置在所述机舱盖板的侧边上；

固定轮，所述固定轮卡合在所述轨道中，所述固定轮与所述机舱盖板连接，随所述机舱盖板移动。

6.如权利要求4所述的开关装置，其特征在于，所述机舱盖板设置有两个，两个机舱盖板在一个平面内相向移动或相反移动，所述皮带，所述电机和所述连接件设置有两个，分别驱动两个机舱盖板移动。

7.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述防夹装置为红外线发射接收装置，通过判断红外线是否被打断，来检测开口处是否有无人机通过。

8.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述机舱盖板为钢化玻璃板。

Images