输电线路运检用具备电磁防护结构的无人机及其控制方法与流程

本发明涉及架空输电线路运维巡检设备，具体为输电线路运检用具备电磁防护结构的无人机及其控制方法。

背景技术：

1、电力输送需要电力设施和电缆的相互配合实现，为了保证电力输送正常的运行需要定期进行线路和电力设施的巡检。随着科技的发展，人力巡检逐渐的被无人机替代，从而使得巡检更加得高效和方便。但是电力输送时，在高压电路附近会形成电磁场，会对无人机的信号的传输和遥控造成干扰，而且，在输电线路附近还可能存在其他辐射源，每个辐射源都会向环境中辐射电磁信号，干扰无人机的正常运行。

2、现有技术文件1（cn209192246u）公开了一种无人机电子防干扰吊舱结构，包括吊舱框架、固定安装板和摄像装置，固定安装板设置在吊舱框架的上端，吊舱框架的上端横杆上位于固定安装板的两侧各安装有一块电磁屏蔽罩。该专利通过设置电磁屏蔽罩，将大部分无用的电磁波屏蔽掉，能够防止无用电子信号对无人机机器设备的干扰。现有技术文件1的不足之处在于，由于该电磁屏蔽罩仅仅设置在吊舱框架上，不能对无人机内部的控制电路进行防电磁干扰，不能达到很好地保证无人机正常运行的效果。

3、现有技术文件2（cn212116087u）公开了一种电磁屏蔽罩，适用于无人机的天线测试屏蔽箱、电磁兼容屏蔽箱等，其包括：上壳和下壳，其中下壳为截面呈“凵”形状的壳体，上壳为截面呈倒“凵”形状的壳体，上壳和下壳采用扣接、卡接或者螺接的方式可拆卸连接，上壳和下壳围设形成用于适配收容电路板的屏蔽腔，电路板安装于屏蔽腔内。现有技术文件2的不足之处在于，电路板上如芯片等电子元件或模块产生的电磁波被上壳和下壳隔断，而无法直接向外辐射，同样地，屏蔽腔外部的电磁波也被上壳、下壳隔断，而无法直接进入屏蔽腔内，除此之外，电路板直接安装在屏蔽罩内，其散热性能较差，且没有设置稳定保护结构，使得在无人机飞行中，电路板容易产生震动，造成电子元件的损坏，影响其使用寿命。

4、此外，现有技术1和2都不能实时监测对巡检安全进行动态规划，当无人机当前处于电磁干扰较强部位，不能达到防电磁干扰效果时，仍继续巡检操作，从而使得无人机无法正常巡检。

技术实现思路

1、为解决现有技术中无人机在抗电磁干扰能力方面还存在不足，本发明提供输电线路运检用具备电磁防护结构的无人机及其控制方法，不仅能够加强无人机自身结构的防电磁干扰能力，同时能够对无人机巡检环境进行动态监测，确保无人机在安全状态下进行巡检操作，从而更好地保障无人机设备在输电线路巡检时的正常运行。

2、本发明采用如下的技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种输电线路运检用具备电磁防护结构的无人机，包括：无人机本体、底板、屏蔽盒和屏蔽罩，所述无人机还包括：用于保护无人机的主板的稳定支撑结构；所述屏蔽盒设置于底板，屏蔽盒设置有用于安装主板的凹槽，稳定支撑结构设置于凹槽内，主板设置于稳定支撑结构；所述屏蔽罩罩设于屏蔽盒后与底板相连接，屏蔽罩与屏蔽盒配合对主板进行全方位的电磁防护；所述无人机本体设置有空腔；屏蔽盒和屏蔽罩插入空腔内，底板设置有屏蔽盒的一侧封堵空腔并与无人机本体相连接；所述无人机还包括：控制模块，控制模块设置于无人机本体，控制模块包括用于采集无人机飞行区域内的电场强度的传感器，当无人机当前位置的电场强度不超过设定阈值时，控制模块操作无人机进行巡检。

4、优选地，所述稳定支撑结构包括：弹性定位柱，设置于凹槽底部，弹性定位柱与设置于主板上的通孔配合，对主板进行限位保护；所述弹性定位柱设置有四个，四个弹性定位柱围设成矩形，分别与主板的四个顶角相对应。

5、优选地，所述稳定支撑结构还包括挂杆和弹性支撑柱；所述挂杆和弹性支撑柱均设置于凹槽底部；挂杆顶部设有限位块，限位块底部和弹性支撑柱顶部分别与主板的上、下面接触，对主板的上、下方进行限位。

6、优选地，所述弹性支撑柱和挂杆均设置有多个，多个弹性支撑柱呈矩形阵列分布，多个挂杆围设于多个弹性支撑柱的四周。

7、优选地，所述摄像机构和所述屏蔽结构均设置于底板远离无人机本体的一侧；屏蔽结构设置有两组，两组屏蔽结构对称设置于所述摄像机构的两侧，对摄像机构进行电磁防护；其中，所述屏蔽结构包括金属网和安装组件，安装组件与底板相连接，金属网设置于安装组件，用于吸收并反射电磁波。

8、优选地，所述连接杆的两端均设有用于插装支撑杆的插孔，连接杆的侧壁与底板固定连接；两个所述支撑杆均是一端插入一个插孔内，两个支撑杆上均设置有卡装槽，金属网的相对两侧分别卡入两个卡装槽内，使金属网固定于两个支撑杆之间。

9、优选地，所述摄像机构包括：固定板，设置于底板远离无人机本体的一侧；转台，可沿水平面转动地设置于固定板；两个支架，并列设置于转台；摄像头，可沿竖直面转动地设置于两个支架之间。

10、优选地，所述底板包括凸台；凸台用于封堵空腔；凸台远离底板的一侧设置有固定柱和安装腔；其中，安装腔用于安装屏蔽盒固定柱位于安装腔的周围，用于固定屏蔽罩；所述固定柱包括环形挡圈；所述环形挡圈设置于固定柱远离凸台的一端；环形挡圈穿过位于所述屏蔽罩上的安装孔后，将屏蔽罩局部限制在环形挡圈和凸台之间。

11、第二方面，本发明提供了一种无人机的控制方法，基于前述的输电线路运检用具备电磁防护结构的无人机，包括以下步骤：

12、步骤1，以输电线路为中心设定输电线路运检区域，以地面控制中心为起点，构建运检区域与地面控制中心之间的途经走廊区域；输电线路运检区域和途经走廊区域构成无人机飞行区域；

13、步骤2，将无人机飞行区域划分为网格，计算由输电线路在无人机飞行区域各个网格之内的电场强度；

14、步骤3，在无人机飞行区域内，初始化无人机输电线路巡检路径，

15、步骤4，无人机起飞后，沿步骤3设定的路径飞行，并按照设定频率采集当前位置的电场强度，并将当前位置的电场强度与最接近的步骤2获得的网格之内电场强度进行比较，若超出阈值，无人机悬停，执行步骤5；否则继续沿当前无人机输电线路巡检路径继续飞行，执行巡检任务；

16、步骤5，无人机悬停，计算补全途经所有网格的电场强度，叠加步骤2各个网格之内的电场强度，仿真计算当前无人机飞行区域各个网格之内的电场强度；若当前无人机飞行区域存在可继续执行巡检任务的路径，继续执行巡检任务，否则以电场强度不超过阈值为约束规划返回地面控制中心的路径。

17、优选地，步骤2中，以delaunay三角剖分的方式将无人机飞行区域进行构造为delaunay三角网；以三角形重心位置的电场强度表示该网格的电场强度；或将无人机飞行区域划分为正方形网格，以正方形中心位置的电场强度表示该网格的电场强度。

18、优选地，步骤2中，将输电线路替换为沿轴线均匀分布、线密度恒定的电荷的无限长圆柱体，通过仿真获得当前位置关于到中心线距离的电场强度的映射关系。

19、优选地，步骤3中，在电场强度处于安全区间之内的范围内，以最短路径初始化无人机输电线路巡检路径。

20、优选地，步骤3中，在途经走廊区域内以地面控制中心至输电线路运检区域最短路径作为第一无人机输电线路巡检路径，在输电线路运检区域内，以与输电线路保持设定距离为第一无人机输电线路巡检路径。

21、优选地，步骤4中，将当前位置的电场强度与最接近的步骤2获得的网格之内电场强度进行比较超出阈值20%，表明当前位置附近存在除输电线路之外的其他辐射源，对无人机飞行安全造成威胁，向地面控制中心发出告警信号。

22、优选地，步骤5包括：

23、步骤5.1，插入均值的方式获得无人机途经所有网格的电场强度；

24、步骤5.2，将无人机途经所有网格的电场强度与步骤2获得的各个网格之内的电场强度作差，形成其他辐射源在途经所有网格的电场分量；

25、步骤5.3，按照其他辐射源在途经所有网格的电场分量更新当前无人机飞行区域各个网格之内的电场强度；

26、步骤5.4，判断当前无人机飞行区域各个网格之内的电场强度是否存在可继续执行巡检任务的路径，继续执行巡检任务，否则以电场强度不超过阈值为约束规划返回地面控制中心的路径。

27、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明一方面通过设置屏蔽罩和屏蔽盒，将主板安装在屏蔽盒内，再将屏蔽罩盖合在屏蔽盒上，能够对主板进行全方位的电磁防护，从而提高无人机自身结构的防电磁干扰能力；另一方面，本发明还设置有控制模块，通过控制模块控制当无人机当前位置电场强度不超过设定阈值时，才会进行巡检操作，确保无人机巡检时的安全性，从而更好地保证无人机能够正常运行。

28、此外，若无人机上的电磁防护结构太重，虽然能够在一定程度上增加无人机电磁防护效果，但是会影响无人机续航能力。本发明综合考虑这两个因素，在无人机结构和算法之间进行折中，从而达到最佳的防护效果。

29、同时，本发明还设置稳定支撑结构，能够对电路板进行稳定安装的同时起到较好的减震作用，从而更好的对电路板上的电子元件保护，延长设备的使用寿命。此外，本发明还设置有

30、在本发明的进一步优选方案中，本发明通过在摄像机构的两侧设置的屏蔽结构，能够对摄像机构进行电磁防护，避免电磁干扰摄像机构的正常巡检摄像，从而大大的提高无人机的电磁防护能力，进一步有利于无人机的正常的电力运维巡检。