[0001] 本发明涉及一种设有磁场强度探测器的智能电 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， 提供一种设有磁场强度探测器的智能 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： 一种设有磁场强度探测器的智能电 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设有磁场强度探测器的智 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设有磁场强度探测器的智 能电力巡检无人机， 所述通信天 线包括有 PCB板 Pl， 所述 PCB板 PI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。 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 射损耗 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 Ultm- 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设有磁场强度探测器的智 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设有磁场强度探测器的智 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设有磁场强度探测器的智 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设有磁场强度探测器的智 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设有磁场强度探测器的智 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设有磁场强度探测器的智 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设有磁场强度探测器的智 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设有磁场强度探测器的智 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设有磁场强度探测器的智 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