一种输变电线路地质灾害勘测无人机及勘测方法与流程

本发明涉及地质勘测，尤其涉及一种输变电线路地质灾害勘测无人机及勘测方法。

背景技术：

1、近年来，随着我国在大基建上的大力建设，特别是西电东输等大型的输电网项目的建设，数量众多的输电线塔被建立在输电线路沿线上。而输电线路作为保证电力生产质量、安全的重要载体，在整个电力系统的运行中具有相当重要的作用。

2、但是，因各种原因，很多输电线路必须穿过地质恶劣地带，如山区、岩溶区、采空区等地形地势复杂区域，输电线塔周边容易发生滑坡、泥石流、坍塌等地质灾害，这些地质灾害很可能会严重影响输电线塔的安全，如输电线塔倾斜、垮塌等事故。而一旦出现此类可能影响电力运行的地质灾害发生时，必须第一时间对事故站点进行勘测，从而评判地质灾害的严重度，并及时给出解决方案，尽力避免出现影响供电安全的事故发生。

3、以往的勘测主要是安排电力线路维护人员到达现场进行勘测，而对于一些偏远站点，维护人员并不能第一时间到达现场，影响后续的处理工作。

4、而随着技术的发展，也有采用无人机巡航到达事故现场进行勘测，通过无人机对地质灾害进行视频等信息采集，并通过无人机自带的无线传输系统发送至后端，以便输电线管理中心能第一时间了解现场的地质灾害情况，给出解决方案。

5、但现有的多旋翼无人机一般巡航留空时间不超过1小时，而且飞行速度较慢，即便是从就近的无人机巢出发，往往也需要十几分钟甚至是几十分钟才能到达目标区域，在地质灾害现场留空时间短，导致现场信息采集的时间短，信息采集量不足的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中存在的无人机勘测留空时间短的缺陷与问题，提供一种留空时间长的输变电线路地质灾害勘测无人机及勘测方法。

2、为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种输变电线路地质灾害勘测无人机，包括机身、旋翼、摄像头、安置仓、控制组件、无线通信模块、高度传感器，所述旋翼安装于所述机身的四周，所述摄像头安装于所述机身的下侧，所述安置仓安装于所述机身的上侧，所述控制组件安装于所述机身内，所述无线通信模块、高度传感器安装于所述机身上，所述安置仓的内部空心且上端开口，所述安置仓内设置有高压气罐、充气囊，所述充气囊设置有进气端和出气端，所述出气端连通有排气阀，所述进气端连通有进气阀，所述进气阀的一端与高压气罐相连通，所述安置仓的上端的左右侧分别铰接有两个仓盖板，所述控制组件分别与旋翼、摄像头、进气阀、排气阀、无线通信模块、高度传感器相连接，所述高压气罐内填充有比空气密度小的气体；

3、所述高度传感器，用于测量无人机到地面的当前高度，并将当前高度发送给控制组件；

4、所述摄像头，用于拍摄采集输变电线路的视频，并将视频流发送给控制组件；

5、所述控制组件，用于控制旋翼的旋转使无人机飞行和降落，控制进气阀工作使充气囊充气并使无人机保持悬停状态，控制排气阀工作使充气囊排气，以及获取输变电线路监测中心的指令并通过无线通信模块将信号发送给输变电线路监测中心。

6、所述仓盖板的一侧连接有连接杆，所述连接杆的两端套设有套筒，两个所述套筒连接于所述安置仓的上端的同一侧，所述套筒内沿轴向设置有扭簧，所述扭簧套设于所述连接杆的外周面，所述扭簧的一端连接于所述套筒的内底壁，所述扭簧的另一端连接于所述连接杆的外周面。

7、所述安置仓的前后两侧均连接有安装板，所述机身的上侧安装有两个固定杆，两个所述固定杆的一端分别穿过两个所述安装板后螺纹连接有螺母，两个所述螺母分别抵接于两个所述安装板的上侧。

8、所述仓盖板的一侧连接有连接杆，所述连接杆的一端连接有第一电机，所述第一电机与所述控制组件相连接，所述第一电机安装于所述安置仓的外侧，所述连接杆的外周面套设有两个套筒，两个所述套筒连接于所述安置仓的上端的同一侧。

9、所述安置仓内安装有第二电机，所述第二电机与所述控制组件相连接，所述第二电机的输出端连接有绞盘，所述充气囊的进气端连通有通气软管，所述通气软管的一端与所述进气阀相连通，所述通气软管缠绕于所述绞盘。

10、所述机身的上侧设置有四个电动伸缩杆，四个所述电动伸缩杆相对于充气后的充气囊的四周布置，四个所述电动伸缩杆均与控制组件相连接。

11、所述机身的上侧开设有安装槽，所述安置仓放置于所述安装槽内，所述安装槽内连接有第三电机，所述第三电机与所述控制组件相连接，所述第三电机的输出端连接有齿轮，所述安置仓的外侧连接有齿条，所述齿轮啮合连接于齿条。

12、一种输变电线路地质灾害勘测方法，所述勘测方法应用于一种输变电线路地质灾害勘测无人机，所述勘测方法包括以下步骤：

13、s1：当输变电线路监测中心监测到输变电线路上有异常情况时，通过网络向控制组件下发包含有巡检目的地坐标的巡检指令；

14、s2：控制组件收到巡检指令后控制旋翼工作，使无人机从出发地起飞至目的地；

15、s3：当无人机到达巡检目的地后，控制组件通过无线通信模块向后端的输变电线路监测中心发送到达目的地的信息；

16、s4：输变电线路监测中心确认无人机到达目的地后，向控制组件下发机体功能转换指令；

17、s5：控制组件收到机体功能转换指令后，开启进气阀，高压气罐对充气囊进行充气，并同步减慢各旋翼的转速，直至高度传感器测量的当前高度不变时，控制组件关闭进气阀，同时控制旋翼的转速不变；

18、s6：控制组件通过摄像头拍摄采集现场的视频，并通过无线通信模块将视频流实时发送至输变电线路监测中心，输变电线路监测中心根据视频流向控制组件发送移动指令，控制组件通过控制旋翼的转速来实现无人机的水平移动；

19、s7：输变电线路监测中心收集完现场数据后，向控制组件下发返航指令；

20、s8：控制组件接收到返航指令后，开启排气阀，充气囊进行放气，并同步加快旋翼的转速，直至充气囊内气体完全释放完毕，并将充气囊收回至安置仓内；

21、s9：控制组件控制旋翼的转速使无人机移动并返航至出发地。

22、所述步骤s5的具体步骤如下：

23、s51：控制组件收到机体功能转换指令后，通过高度传感器测量当前的高度，并开启进气阀；

24、s52、控制组件比较当前高度与设定的拍摄高度，若当前高度小于拍摄高度，控制组件保持各旋翼的转速不变，无人机上升，直至当前高度等于拍摄高度，控制组件减慢各旋翼的转速，使旋翼减少的升力与充气囊增加的升力相等，此时无人机处于悬浮状态，当充气囊充满时，控制组件关闭进气阀，同时控制旋翼的转速不变；若当前高度等于拍摄高度，控制组件减慢各旋翼的转速，使旋翼减少的升力与充气囊增加的升力相等，此时无人机处于悬浮状态，当充气囊充满时，控制组件关闭进气阀，同时控制旋翼的转速不变；若当前高度大于拍摄高度，控制组件减慢各旋翼的转速，使旋翼减少的升力大于充气囊增加的升力，无人机下降，直至当前高度等于拍摄高度，控制组件减慢各旋翼的转速，使旋翼减少的升力与充气囊增加的升力相等，此时无人机处于悬浮状态，当充气囊充满时，控制组件关闭进气阀，同时控制旋翼的转速不变。

25、所述步骤s5中，控制组件开启进气阀并同步减慢各旋翼的转速时，若高度传感器测量的当前高度逐渐降低，控制组件控制第三电机工作，齿轮转动带动安置仓向上移动脱离无人机，输变电线路监测中心在设定的拍摄时间未获取到控制组件发送的视频流信号后，向控制组件下发返航指令，控制组件加快旋翼的转速返航至出发地。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

27、1、本发明一种输变电线路地质灾害勘测无人机及勘测方法中，通过设置充气囊，同时通过控制组件控制充气囊充气后的大小，在无人机正常飞行时，不受充气囊的影响而能快速飞行到达预定目标区域；而到达预定目标区域后，才对充气囊进行充气，从而达到通过充气囊进行悬停的能力；而在所执行任务结束后，通过对充气囊放气并回收至无人机内的安置仓，无人机再次具备快速飞行的能力。即保证了无人机在巡飞过程中的快速飞行的要求，又能最大限度的延长在地质灾害现场执行信息采集的留空时间，而且可根据需要重复进行此二者功能转换。因此，本发明使用方便、留空时间长。

28、2、本发明一种输变电线路地质灾害勘测无人机及勘测方法中，在充气囊充气后，会将安置仓上的仓盖板顶开，由于仓盖板上的连接杆设置有扭簧，会使仓盖板抵接在充气囊上，从而对充气囊进行限位，同时，通过安装板将安置仓与无人机机身进行连接，方便进行拆卸和安装，同时也可以根据具体的需求更换不同的安置仓以及对应的充气囊。因此，本发明结构稳定、安装与拆卸方便。

29、3、本发明一种输变电线路地质灾害勘测无人机及勘测方法中，通过设置第一电机、第二电机和第三电机，当充气囊充气体积变大时，通过第一电机工作，带动仓盖板转开使充气囊继续膨胀，同时，通过控制电动伸缩杆伸长，使充气囊充满后位于四个电动伸缩杆限制的范围内，可以避免充气囊受风力影响而左右摆动，在放气过程中，通过第二电机控制绞盘转动，将放气后的充气囊缠绕在绞盘上，避免放气后的充气囊缠在无人机机身上，从而影响下一次充气囊的充气，在充气过程中，若充气囊出现漏气情况，可通过控制第三电机工作，将整个安置仓推出无人机，避免充气囊对无人机的工作造成影响。因此，本发明可靠性高、结构稳定。

30、4、本发明一种输变电线路地质灾害勘测无人机及勘测方法中，无人机保持悬停于空中的原理是无人机的升力和重力相等，而无人机的升力和充气囊产生的浮力、旋翼产生的升力均有关联，在充气囊充气后，充气囊产生的浮力变大，因此旋翼的旋转速度需要降低，从而可以减少无人机的耗电量，极大的延长无人机留空时间；而当无人机完成现场数据采集工作后，再通过连接充气囊的放气阀进行放气，并将充气囊回收至无人机内，无人机即可通过旋翼实现快速飞行。