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Title:
SMART UNMANNED AERIAL VEHICLE UTILIZED IN POWER LINE INSPECTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/036093
Kind Code:
A1
Abstract:
A smart unmanned aerial vehicle (UAV) utilized in power line inspection comprises a vehicle body (2). A propeller (22) used to enable the vehicle body (2) to ascend or descend is disposed at a top portion of the vehicle body (2). A motor (23) driving the propeller (22) to rotate is arranged in the vehicle body (2). A battery compartment (24) and an electronic device chamber (25) are arranged in the vehicle body (2). A magnetic field generator (21) is fixed at one side of the vehicle body (2), and a detector fastening platform (26) is fixed at the other side of the vehicle body (2). A detection circuit is disposed in the electronic device chamber (25), and comprises a CPU, and a camera (34) and an electric field strength detector (33) connected by signals to the CPU. A rechargeable battery is disposed in the battery compartment (24), and used to provide power to the detection circuit, magnetic field generator (21), and motor (23). A communication module comprises a communication antenna disposed in the electronic device chamber (25). A magnet (11) is arranged on a power pole (1) in a power network. When it is required to land the UAV, the magnetic field generator (21) generates a magnetic field to attach the unmanned aerial vehicle to the power pole (1), resolving a problem of UAV parking.

Inventors:
LING, Qifang (Wushaojie, Guancheng Qukeyuannan RoadNo.1 Jinyuanzhongxin 21Floo, Dongguan Guangdong 0, 523000, CN)
Application Number:
CN2017/071224
Publication Date:
March 01, 2018
Filing Date:
January 16, 2017
Export Citation:
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Assignee:
LING, Qifang (Wushaojie, Guancheng Qukeyuannan RoadNo.1 Jinyuanzhongxin 21Floo, Dongguan Guangdong 0, 523000, CN)
International Classes:
B64C27/06
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Claims:
权利要求书

[权利要求 1] 一种智能电力巡检无人机, 其特征在于: 包括机体 (2) , 所述机体

(2) 顶部设有用于使机体 (2) 上升和下降的螺旋桨 (22) , 机体 ( 2) 内设有用于驱动螺旋桨 (22) 旋转的电机 (23) ; 机体 (2) 内设 有电池腔 (24) 和电子设备腔 (25) ; 机体 (2) —侧固定有磁场产 生器 (21 ) , 机体 (2) 另一侧固定有检测固定台 (26) ; 所述电子 设备腔 (25) 内设有检测电路; 所述检测电路包括有 CPU、 以及与 C PU信号连接的摄像头 (34) 和电场强度探测器 (33) , 检测电路还 包括有与 CPU信号连接的通信模块、 电磁阀; 电磁阀用于控制磁场产 生器 (21 ) 的幵通; 所述摄像头 (34) 设检测固定台 (26) 下方, 所 述电场强度探测器 (33) 设于检测固定台 (26) —侧; 所述电池腔 ( 24) 内设有充电电池, 所述充电电池用于给检测电路、 磁场产生器 ( 21 ) 及电机 (23) 供电; 通信模块包括有通信天线, 所述通信天线设 于电子设备腔 (25) 内; 检测电路还包括有存储记录装置, 所述存储 记录装置用于记录监测数据, 所述存储记录装置与 CPU信号连接; 检 测电路还包括有热源探测器 (31 ) , 所述热源探测器 (31 ) 用于监测 易燃点, 所述热源探测器 (31 ) 与 CPU信号连接, 热源探测器 (31 ) 设于检测固定台 (26) —侧; 检测电路还包括有定位模块, 所述定位 模块用于定位无人机的位置, 所述定位模块与 CPU信号连接; 所述通 信天线包括有 PCB板 (P1 ) , 所述 PCB板 (P1 ) 上设有微带天线, 所 述微带天线包括有两个上下对称设置的振子单元以及设于两个振子单 元中间的两个馈电片 (P3) ; 每个振子单元包括有梯形的梯形主辐射 单元 (P41 ) 以及与梯形主辐射单元 (P41 ) 底边相连的矩形主辐射 单元 (P42) ; 从梯形主辐射单元 (P41 ) 的两个斜边分别向上延伸 出有两个第一连接臂 (P51 ) , 每个第一连接臂 (P51 ) 远离梯形主 辐射单元 (P41 ) 的一端设有平行四边形的第一辐射臂 (P61 ) , 第 一辐射臂 (P61 ) 的中连接有第一连接臂 (P51 ) 的一边还向下延伸 出有第二连接臂 (P52) , 第二连接臂 (P52) 远离第一辐射臂 (P61 ) 的一端延伸出有平行四边形的第二辐射臂 (P62) ; 第一辐射臂 ( P61) 内设有平行四边形的第一辐射缺口 (P71) ; 第二辐射臂 (P62 ) 内设有多个平行设置的、 且为平行四边形的第二辐射缺口 (P72) ; 所述矩形主辐射单元 (P42) 上设有多组排列设置的扰流单元, 每 个扰流单元包括有两个方向反向设置的 T形缺口 (P9) 。

根据权利要求 1所述的一种智能电力巡检无人机, 其特征在于: 还包 括有靠近梯形主辐射单元 (P41) 顶边的矩形寄生振子臂 (P8) 。 根据权利要求 1所述的一种智能电力巡检无人机, 其特征在于: 每个 第二辐射臂 (P62) 上的第二辐射缺口 (P72) 的数量为四个。

根据权利要求 1所述的一种智能电力巡检无人机, 其特征在于: 每个 第二辐射臂 (P62) 与相邻另外一个第二辐射臂 (P62) 的边上均设 有锯齿状结构。

根据权利要求 1所述的一种智能电力巡检无人机, 其特征在于: 每个 振子单元与相应馈电片 (P3) 馈电耦合连接。

根据权利要求 1所述的一种智能电力巡检无人机, 其特征在于: PCB 板 (P1) 的外围上设有一圈微带隔离臂 (P2) 。

Description:
发明名称:智能电力巡检无人机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种智能电力巡检无人机。

背景技术

[0002] 目前, 无人驾驶飞机简称"无人机", 英文缩写为 "UAV", 是利用无线电遥控设 备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。 无人机实际上是无人驾驶飞行器 的统称。 利用无人机进行输电的各种电力设备检査, 以便于电力监管部门发现 问题并及吋维护, 保证输电网络的正常运行。 无人机检査方式具有高效、 快捷 、 可靠、 成本低、 不受地域影响的优点, 但现有技术中的无人机很多是天线内 置的, 这样无人机在空中移动的吋候, 其通信质量会有严重的影响, 另外如果 需要无人机的通信质量具有较好的性能, 就需要对天线进行改进, 使得天线的 电气性能较优, 例如回波损耗、 增益、 频率范围等, 从而获得高质量的通信信 号, 从而达到无人机对线路检测的精度和准确度;

[0003] 但是无人机的降落和放置是另外一个大问题, 怎么解决其放置方式是新的技术 问题。

技术问题

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 本发明的目的在于克服以上所述的缺点, 提供一种智能电力巡检无人机。

[0005] 为实现上述目的, 本发明的具体方案如下: 一种智能电力巡检无人机, 包括机 体, 所述机体顶部设有用于使机体上升和下降的螺 旋桨, 机体内设有用于驱动 螺旋桨旋转的电机; 机体内设有电池腔和电子设备腔; 机体一侧固定有磁场产 生器, 机体另一侧固定有检测固定台; 所述电子设备腔内设有检测电路; 所述 检测电路包括有 CPU、 以及与 CPU信号连接的摄像头和电场强度探测器, 检测电 路还包括有与 CPU信号连接的通信模块、 电磁阀; 电磁阀用于控制磁场产生器的 幵通; 所述摄像头设检测固定台下方, 所述电场强度探测器设于检测固定台一 侧; 所述电池腔内设有充电电池, 所述充电电池用于给检测电路、 磁场产生器 及电机供电; 通信模块包括有通信天线, 所述通信天线设于电子设备腔内。

[0006] 其中, 所述通信天线包括有 PCB板, 所述 PCB板上设有微带天线, 所述微带天 线包括有两个上下对称设置的振子单元以及设 于两个振子单元中间的两个馈电 片; 每个振子单元包括有梯形的梯形主辐射单元以 及与梯形主辐射单元底边相 连的矩形主辐射单元; 从梯形主辐射单元的两个斜边分别向上延伸出 有两个第 一连接臂, 每个第一连接臂远离梯形主辐射单元的一端设 有平行四边形的第一 辐射臂, 第一辐射臂的中连接有第一连接臂的一边还向 下延伸出有第二连接臂 , 第二连接臂远离第一辐射臂的一端延伸出有平 行四边形的第二辐射臂;

[0007] 第一辐射臂内设有平行四边形的第一辐射缺口 ; 第二辐射臂内设有多个平行设 置的、 且为平行四边形的第二辐射缺口; 所述矩形主辐射单元上设有多组排列 设置的扰流单元, 每个扰流单元包括有两个方向反向设置的 τ形缺口。

[0008] 其中, 还包括有靠近梯形主辐射单元顶边的矩形寄生 振子臂。

[0009] 其中, 每个第二辐射臂上的第二辐射缺口的数量为四 个。

[0010] 其中, 每个第二辐射臂与相邻另外一个第二辐射臂的 边上均设有锯齿状结构。

[0011] 其中, 其中, 每个振子单元与相应馈电片馈电耦合连接。

[0012] 其中, PCB板的外围上设有一圈微带隔离臂。

[0013] 其中, 检测电路还包括有存储记录装置, 所述存储记录装置用于记录监测数据

, 所述存储记录装置与 CPU信号连接;

[0014] 检测电路还包括有热源探测器, 所述热源探测器用于监测易燃点, 所述热源探 测器与 CPU信号连接, 热源探测器设于检测固定台一侧;

[0015] 检测电路还包括有定位模块, 所述定位模块用于定位无人机的位置, 所述定位 模块与 CPU 信号连接;

[0016] 检测电路还包括有磁场强度探测器, 所述磁场强度探测器用于监测磁场强度, 所述磁场强度探测器与 CPU信号连接, 磁场强度探测器设于检测固定台一侧。 发明的有益效果

有益效果

[0017] 在电力线路上的电线杆上设有磁铁, 当无人机需要降落的吋候, 磁场发生器发 生磁场, 便将无人机粘附在电线杆上, 解决了无人机停放的问题。

对附图的简要说明

附图说明

[0018] 图 1是本发明的结构示意图;

[0019] 图 2是本发明的检测电路的原理框图;

[0020] 图 3是本发明的通信天线的结构示意图;

[0021] 图 4是图 3的的局部放大图;

[0022] 图 5是通信天线在频段内反射损耗 (RetumLoss)的曲线图;

[0023] 图 6是通信天线在频段内的辐射效率 (radiationefficiency)的曲线图;

[0024] 图 7是通信天线在频段内的所得到的天线增益 (antennagain)的曲线图;

[0025] 图 1至图 7中的附图标记说明:

[0026] 1-电线杆; 11-磁铁;

[0027] 2-机体; 21-磁场产生器; 22-螺旋桨; 23-电机; 24-电池腔; 25-电子设备腔; 2 6-检测固定台;

[0028] 31-热源探测器; 32-磁场强度探测器; 33-电场强度探测器; 34-摄像头;

[0029] P1-PCB板; P2-微带隔离臂; P3-馈电片; P41-梯形主辐射单元; P42-矩形主辐 射单元; P51-第一连接臂; P52-第二连接臂; P61-第一辐射臂; P62-第二辐射臂 ; P71-第一辐射缺口; P72-第二辐射缺口; P8-矩形寄生振子臂; P9-T形缺口。

本发明的实施方式

[0030] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步 详细的说明, 并不是把本发明的 实施范围局限于此。

[0031] 如图 1至图 7所示, 本实施例所述的一种智能电力巡检无人机, 包括机体 2, 所 述机体 2顶部设有用于使机体 2上升和下降的螺旋桨 22, 机体 2内设有用于驱动螺 旋桨 22旋转的电机 23; 机体 2内设有电池腔 24和电子设备腔 25; 机体 2—侧固定 有磁场产生器 21, 机体 2另一侧固定有检测固定台 26; 所述电子设备腔 25内设有 检测电路; 所述检测电路包括有 CPU、 以及与 CPU信号连接的摄像头 34和电场强 度探测器 33, 检测电路还包括有与 CPU信号连接的通信模块、 电磁阀; 电磁阀用 于控制磁场产生器 21的幵通; 所述摄像头 34设检测固定台 26下方, 所述电场强 度探测器 33设于检测固定台 26—侧; 所述电池腔 24内设有充电电池, 所述充电 电池用于给检测电路、 磁场产生器 21及电机 23供电; 通信模块包括有通信天线 , 所述通信天线设于电子设备腔 25内。 在电力线路上的电线杆 1上设有磁铁 11, 当无人机需要降落的吋候, 磁场发生器发生磁场, 便将无人机粘附在电线杆 1上 , 解决了无人机停放的问题。

本实施例所述的一种智能电力巡检无人机, 所述通信天线包括有 PCB板 Pl, 所 述 PCB板 P1上设有微带天线, 所述微带天线包括有两个上下对称设置的振子 单元 以及设于两个振子单元中间的两个馈电片 P3; 每个振子单元包括有梯形的梯形 主辐射单元 P41以及与梯形主辐射单元 P41底边相连的矩形主辐射单元 P42; 从梯 形主辐射单元 P41的两个斜边分别向上延伸出有两个第一连接 臂 P51, 每个第一 连接臂 P51远离梯形主辐射单元 P41的一端设有平行四边形的第一辐射臂 P61, 第 一辐射臂 P61的中连接有第一连接臂 P51的一边还向下延伸出有第二连接臂 P52, 第二连接臂 P52远离第一辐射臂 P61的一端延伸出有平行四边形的第二辐射臂 P62 ; 第一辐射臂 P61内设有平行四边形的第一辐射缺口 P71 ; 第二辐射臂 P62内设有 多个平行设置的、 且为平行四边形的第二辐射缺口 P72; 所述矩形主辐射单元 P4 2上设有多组排列设置的扰流单元, 每个扰流单元包括有两个方向反向设置的 T 形缺口 P9。 T形缺口 P9有效增加电流长度, 使得增益也随之升高, 且不会过多的 破坏驻波比。 设计优异的天线, 提高通信性能, 对智能化的体验会有更好的效 果, 请参阅图 5所示, 有其在 910MHz左右的频段为主要智能设备的通信频段; 图 5为本发明通信天线在不同频率下所得到的反 损耗 Return Loss的曲线图。 反 射损耗显示前进波功率与反射波功率的比值, 反射损耗愈低表示天线反射愈小 , 天线辐射功率愈大。 对于本实施例的通信天线来进行测试, 而结果显示出本 实施例的天线结构在不同频率下所得到的反射 损耗。 如图 5所示, 本实施例的天 线结构在特高频段, 例如适用于无线射频辨识标签的 902MHz至 928MHz的频带 所表现的反射损耗符合一定的需求, 显示本实施例的天线结构可在特高频段 Ultr a-HighFrequency, UHF操作。 详细而言, 在包含 902MHz至 928MHz的频段内, 本实施例的天线结构的反射损耗皆小于 -10dB。 如图 5中的标记点 Pl、 P2所示, 本实施例的通信天线在 902MHz及 928MHz两个特定频率下所得到的反射损耗值 , 分别约是 -10.386dB及 -12.488dB。 请参阅图 6所示, 为本发明通信天线在不同 频率下所得到的辐射效率 radiation efficiency的曲线图。 对于本实施例的天线结 构来进行测试, 而结果显示出本实施例的天线结构在不同频率 下所得到的辐射 效率。 如图 6所示, 在包含 902MHz至 928MHz的频段内, 本实施例的天线结构 的辐射效率平均约为 60 %。 请参阅图 7所示, 图 7为本发明通信天线在不同频率 下所得到的天线增益 antenna gain的曲线图。 对于本实施例的天线结构来进行测 试, 而结果显示出本实施例的天线结构在不同频率 下所得到的天线增益。 如图 7 所示, 在包含 902MHz至 928MHz的频段内, 本实施例的天线结构所得到的最大 增益可达 4.4dBi。

[0033] 以图 4为参考方向, 本通信天线为非尺寸要求天线, 只要在弯折方向上、 设置 的孔、 洞的方式上达到上述要求; 但如果需要更佳稳定的性能吋, 本天线的具 体尺寸可以优化为: PCB板尺寸不限, 每个馈电片的横宽和竖高分别为: 12mm 和 3.5mm; 梯形主辐射单元的长底边为 28mm, 短顶边为: 9.5mm, 高为: 3.6m m; 矩形主辐射单元的横向长度为 28mm, 高为: 5mm; 第一连接臂的竖边长为 : 10mm, 线宽为: 1.8mm; 第一辐射臂的短边边长为 5.8mm, 长边边长为: 15m m, 短边与长边的锐角夹角为: 70度; 第二辐射臂的短边边长为 5.8mm, 长边边 长为: 9.5mm,

短边与长边的锐角夹角为: 70度; 第二连接臂的线宽不超过 lmm, 边长不超过 2 mm; 第一辐射缺口短边边长为 3.0mm, 长边边长为: 9.5mm, 短边与长边的锐 角夹角为: 70度, 第二辐射缺口短边边长为 0.6mm, 长边边长为: 3.5mm, 短边 与长边的锐角夹角为: 70度。 两个相邻第二辐射缺口之间的水平距离为: 0.5mm ; T形缺口的线宽为: 0.3mm, 横杆的长度 1.7mm, 和纵杆的高度为: 1.8mm ; 两个相邻的 T形缺口的纵杆之间距离为: 0.9mm。

[0034] 本实施例所述的一种智能电力巡检无人机, 还包括有靠近梯形主辐射单元 P41 顶边的矩形寄生振子臂 P8。 可以有效提高增益, 增强稳定性。

[0035] 本实施例所述的一种智能电力巡检无人机, 每个第二辐射臂 P62上的第二辐射 缺口 P72的数量为四个。 该数量的第二辐射缺口 P72可以有效增加电流长度, 使 得增益也随之升高, 且不会过多的破坏驻波比。

[0036] 本实施例所述的一种智能电力巡检无人机, 每个第二辐射臂 P62与相邻另外一 个第二辐射臂 P62的边上均设有锯齿状结构。

[0037] 本实施例所述的一种智能电力巡检无人机, 其中, 每个振子单元与相应馈电片

P3馈电耦合连接。 降低互耦。

[0038] 本实施例所述的一种智能电力巡检无人机, PCB板 P1的外围上设有一圈微带隔 离臂 P2增加隔离度。

[0039] 本实施例所述的一种智能电力巡检无人机, 检测电路还包括有存储记录装置, 所述存储记录装置用于记录监测数据, 所述存储记录装置与 CPU信号连接; [0040] 本实施例所述的一种智能电力巡检无人机, 检测电路还包括有热源探测器 31, 所述热源探测器 31用于监测易燃点, 所述热源探测器 31与 CPU信号连接, 热源探 测器 31设于检测固定台 26—侧。

[0041] 本实施例所述的一种智能电力巡检无人机, 检测电路还包括有定位模块, 所述 定位模块用于定位无人机的位置, 所述定位模块与 CPU信号连接。

[0042] 本实施例所述的一种智能电力巡检无人机, 检测电路还包括有磁场强度探测器

32, 所述磁场强度探测器 32用于监测磁场强度, 所述磁场强度探测器 32与 CPU信 号连接, 磁场强度探测器 32设于检测固定台 26—侧。

[0043] 以上所述仅是本发明的一个较佳实施例, 故凡依本发明专利申请范围所述的构 造、 特征及原理所做的等效变化或修饰, 包含在本发明专利申请的保护范围内