[发明专利]一种电力巡线多旋翼飞行器的自主无线充电系统

说明书

本发明公开一种电力巡线多旋翼飞行器的自主无线充电系统，包括地面监控站、巡线多旋翼飞行器和充电站网络；在巡线过程中，飞行器会实时监测电池组剩余电量，并经过计算分析当前电量是否需要充电。若需要，会利用主控导航模块自主飞往目标充电站，并结合视觉对接和蓝牙4.0辅助对接来完成飞行器与充电站高精度对接；充电站采用基于E类功率放大器逆变方式来传输电能，系统充电效率最高可达80％。待充电完成后，返回原地点继续执行巡线任务，从而确保飞行器长时间执行巡线任务。

技术领域

本发明属于电力巡线领域，具体涉及一种电力巡线多旋翼飞行器的自主无线充电系统。

背景技术

随着社会经济的突飞猛进及城市规模的迅猛发展，生活与工业用电需求越来越大。在大用电需求的背后，以超/特高压输电线路(以下简称输电线路)为主骨架的全国互联大电网应运而生，电网规模也越来越大。对输电线路进行定期的检查是保证电网安全运行且最重要最有效的措施。近年来，以无人机为载体的输电线路检测是一种新的巡检方法，在无人机上安装稳定的可见光检测仪与成像仪等载荷，对输电线路进行检查和录像，通过悬停、定点拍照，将设备状况、线路通道等画面实时传送至地面控制台。采用无人飞行器航巡输电线路，可以对输电线路本体缺陷、通道隐患进行快速探测，在各种复杂地形、恶劣气候、灾害天气下，可做到及时、准确、高效地获取现场资料。

由于多旋翼飞行器对起飞场地要求低、机身轻盈、可以轻松实现悬停和快速改变航向，在电力巡线中得到广泛应用。一般说来，一套完整的多旋翼飞行器巡线系统包含几个子系统，分别是飞行器系统、地面站监控中心、通信链路、有效载荷系统。在整个系统中，地面站监控中心为多旋翼飞行器的神经中枢，协调着飞行器与地面工作人员之间的信息交互与控制指令的收发。

但是，多旋翼飞行器在巡线过程中，续航时间在30分钟左右，无法实现自主和长时间巡线任务。目前，有部分组织与人员对野外飞行器自动充电问题进行了设计，如公开号为CN104494833A的中国发明专利“一种能够野外自动充电的智能飞行器系统及其充电方法”。该专利提出当智能飞行器电池电量低时会自动飞往可用充电站进行电能补充。但是，此发明专利存在如下问题：

(1)电池需要充电时机不合适。该智能飞行器在当电池组低于预设值时，才去寻找可充电的充电仓。此时，若可用充电仓离飞行器较远，则飞行器很可能在没有飞行至目标充电仓前电池电量就已耗尽，从而造成炸机等严重问题。

(2)飞行器与目标充电仓对接精确度不够。该飞行器在以高于充电仓的高度利用GPS导航飞行至充电仓上空，之后直接垂直降落。而事实上，GPS导航的精度在2-3m。

(3)该充电仓的设计包含很多机械自动化结构，需要伺服电机，结构复杂，成本太高。且采用有线充电方式，触点的频繁对接，会影响其使用寿命，同时会带来安全隐患。

发明内容

为克服现有技术存在的问题，本发明提供了一种电力巡线多旋翼飞行器的自主无线充电系统，以使飞行器在巡线过程中会实时计算剩余电量续航时间能否满足飞往最近可用充电站的时间，若检测到电池需要充电时，自主导航飞往最近可用充电站。待充电完成后，返回原地点继续执行巡线任务，从而确保飞行器长时间执行巡线任务。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种电力巡线多旋翼飞行器自主无线充电系统，主要由地面监控站、多旋翼飞行器、充电站网络组成。

地面监控站包含服务器(数据服务中心)和地面监控计算机，并且其内嵌了所有充电站的三维坐标信息。地面监控站通过GPRS网络可以获得飞行器当前位置信息以及所有充电站是否可用信息，并且经过计算分析后，实时将离飞行器最近的可用充电站坐标返回给飞行器。此外，在发生异常的情况下，向飞行器发送命令，远程控制飞行器，从而减少飞行器炸机或者失联等严重问题发生的概率。