一种基于龙勃天线的高压输电线路巡检装置的制作方法

本发明涉及线路巡检，特别是涉及一种基于龙勃天线的高压输电线路巡检装置。

背景技术：

1、在电网输电线路领域，存在许多高压输电线路穿越无人区的情况，这些布置在山区、戈壁，甚至是沙漠地区的高压输电设备对于电网巡检人员来说是难以进行线路维护与定期检修的。尤其是部署在深入无人区域的高压输电设备，如深山，沙漠和戈壁腹地的设备，到达这些地区所要消耗的代价是巨大的。尤其是一些工作在实施的过程中，巡检人员数量少，运维工作量比较大，重复性高且较为繁琐，同时因为环境恶劣、高空作业，容易对人身造成伤害，需要一种能够被远程操控的巡检设备代替人工进行线路检查工作。

2、目前电网巡检装置受信号传输距离的限制，一般需要人为进行现场部署与操作，并且在巡检结束后需要回收。但要对部署在无人区的高压输电线路进行巡检此类装置并不能有效解决需要到达设备现场代价过高的问题，此外，在偏远地区进行进场检修过程中与外界进行通信也是一大技术难点，目前通常使用高轨卫星作为通信链路保证通信，高轨卫星与地面过高的相对高度使通信链路存在较多问题，无法有效解决巡检人员进场检修过程中的通信问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于龙勃天线的高压输电线路巡检装置，以能够解决目前高压输电线路远距离巡检通信不畅的问题，达到确保巡检现场的通信信号稳定性和提高线路巡检效率的技术效果。

2、第一方面，本发明提供了一种基于龙勃天线的高压输电线路巡检装置，所述装置包括：

3、主控单元、悬挂单元和通信单元，其中，所述主控单元连接在所述悬挂单元的下方，所述通信单元包括卫星通信单元和射频通信单元，所述卫星通信单元设置在所述悬挂单元的上方，所述射频通信单元设置在所述主控单元的外侧，且所述悬挂单元、所述卫星通信单元和所述射频通信单元分别与所述主控单元通信相连；

4、所述卫星通信单元用于通过中低轨卫星接收来自外部控制中心的卫星信号并发送至所述主控单元，以及将接收到的来自所述主控单元的卫星信号发送至外部控制中心，所述射频通信单元用于接收来自所述主控单元的射频信号并发送至外部移动终端，以及接收来自外部移动终端的射频信号，并发送至所述主控单元；

5、所述主控单元用于将接收到的来自所述卫星通信单元的卫星信号转换为射频信号并发送至所述射频通信单元，并将接收到的来自所述射频通信单元的射频信号转换为卫星信号并发送至所述卫星通信单元，以及根据接收到的所述卫星信号和接收到的所述射频信号，生成运动控制信号，并发送至悬挂单元；

6、所述悬挂单元安装于高压输电线路上，用于对高压输电线路进行电缆检测，以及根据接收到的所述运动控制信号进行运动，以实现对巡检装置的运动控制。

7、进一步地，所述射频通信单元至少有两个，分别设置在所述主控单元的两侧；

8、每个所述射频通信单元均包括龙勃天线主体和天线外壳；

9、所述龙勃天线主体为介质圆盘，所述天线外壳为半圆形结构，所述介质圆盘的圆心位置设置有第一连接件，所述天线外壳的两侧的圆心位置设置有第二连接件，所述第二连接件的中心设置有与所述第一连接件相适配的通孔，所述第一连接件和所述第二连接件通过所述通孔相连接，且所述第一连接件固定于所述主控单元上；

10、所述第二连接件为圆柱体结构，在所述圆柱体结构的内部设置有微型电机、旋转轴承和馈电线，所述微型电机分别与所述主控单元和所述旋转轴承相连接，所述馈电线与所述主控单元相连接；

11、所述天线外壳的内侧半圆形边的中间点位置设置有同轴线，所述天线外壳的内壁上设置有波导，所述同轴线通过所述波导与所述馈电线相连接，且所述同轴线与所述介质圆盘相接触。

12、进一步地，所述主控单元还包括波束控制单元和运动控制单元；

13、所述波束控制单元用于根据所述射频通信单元接收到的来自外部移动终端的射频信号，控制所述微型电机带动所述天线外壳进行转动，以实现对所述射频通信单元的天线波束覆盖方向的控制；

14、所述运动控制单元包括巡检控制单元和通信控制单元；

15、所述巡检控制单元用于根据接收到的来自卫星通信单元的巡检卫星信号，生成巡检移动信号，并发送至所述悬挂单元，以实现巡检装置对高压输电线路的巡检；

16、所述通信控制单元用于根据接收到的来自射频通信单元的射频信号，判断外部移动终端的终端数量和运动状态，根据所述终端数量和所述运动状态，生成通信移动信号，并发送至所述悬挂单元，以实现外部控制中心与外部移动终端之间的通信。

17、进一步地，所述通信控制单元还用于当判断所述终端数量为一个，且所述运动状态为静止状态时，生成第一通信移动信号，并发送至所述悬挂单元，以使所述悬挂单元根据所述第一通信移动信号控制所述巡检装置移动至外部移动终端的正上方；

18、当判断所述终端数量至少有两个时，将距离最远的两个外部移动终端分别作为第一移动终端和第二移动终端，获取所述巡检装置距离地面的垂直高度以及所述主控单元两侧的所述射频通信单元的天线馈源的旋转角度，根据所述垂直高度和两个所述旋转角度，得到位置矩阵；

19、根据第一移动终端和第二移动终端的运动状态对所述位置矩阵进行实时更新，根据更新的所述位置矩阵生成第二通信移动信号，并发送至所述悬挂单元，以使所述悬挂单元根据所述第二通信移动信号控制所述巡检装置移动至第一移动终端和第二移动终端的等距位置；

20、计算第二移动终端的终端移动速度，将所述终端移动速度的一半作为装置移动速度，根据所述装置移动速度和第二移动终端的移动方向生成第三通信移动信号，并发送至所述悬挂单元，以使所述悬挂单元根据所述第三通信移动信号控制所述巡检装置进行移动。

21、进一步地，所述通信控制单元还包括位置矩阵单元；

22、所述位置矩阵单元用于根据两个所述旋转角度，得到参数矩阵，并将所述参数矩阵与所述垂直高度进行内积，得到位置矩阵；

23、其中，采用如下公式表示所述参数矩阵：

24、

25、式中，θ1和θ2分别表示第一移动终端侧和第二移动终端侧的天线馈源的旋转角度；

26、采用如下公式表示所述位置矩阵：

27、

28、式中，h表示垂直高度。

29、进一步地，所述通信控制单元还包括移动速度计算模块；

30、所述移动速度计算模块用于根据在不同时刻下第二移动终端侧的天线馈源的旋转角度，得到所述第二移动终端的终端移动速度；

31、其中，采用如下公式表示所述终端移动速度：

32、

33、式中，θ3表示在t3时刻第二移动终端侧的天线馈源的旋转角度，θ4表示在t4时刻第二移动终端侧的天线馈源的旋转角度，h表示垂直高度。

34、进一步地，所述悬挂单元包括支撑单元、移动单元和巡检单元；

35、所述支撑单元包括凹型支撑件、l型连接杆和护板，所述移动单元包括辅助轮、动力轮和驱动单元，所述巡检单元包括楔形杆、弧形夹头和电缆检测单元；

36、其中，所述l型连接杆设置在所述凹型支撑件的两侧，所述护板设置在所述l型连接杆的上方；

37、所述辅助轮设置在所述l型连接杆上，所述动力轮通过楔形块连接在所述凹型支撑件的上方，与所述动力轮相连接的所述驱动单元设置在所述凹型支撑件的内壁上；

38、所述楔形杆设置在所述凹型支撑件的内壁上，所述弧形夹头连接所述楔形杆的一端，所述电缆检测单元连接在所述楔形杆的另一端，且所述弧形夹头与所述电缆检测单元相连接；

39、在所述凹型支撑件的底面设置有第三连接件，所述第三连接件与所述主控单元相连接。

40、进一步地，所述l型连接杆有四个，分别设置在所述凹型支撑件的两侧，所述l型连接杆为弹簧l型连接杆；

41、每个所述l型连接杆的伸长端均通过轴承固定连接所述辅助轮，所述辅助轮有两组，每组所述辅助轮均包括前侧辅助轮和后侧辅助轮，且所述前侧辅助轮和所述后侧辅助轮相互抵接；

42、所述动力轮有两组，每组所述动力轮包括前侧动力轮和后侧动力轮，且所述前侧动力轮和所述后侧动力轮相互抵接；

43、所述楔形杆为伸缩楔形杆，所述弧形夹头连接在所述楔形杆的固定端，所述电缆检测单元连接在所述楔形杆的伸长端。

44、进一步地，所述巡检装置还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板设置在所述护板的两侧，所述卫星通信单元设置在所述护板的中间位置；

45、所述太阳能电池板与所述主控单元内部的供电单元相连接，所述供电单元用于为所述巡检装置进行供电。

46、进一步地，所述卫星通信单元为ku波段相控阵天线。

47、本发明提供了一种基于龙勃天线的高压输电线路巡检装置。通过所述装置，本发明能够实现通过中低轨卫星对高压输电线路进行远距离的巡检控制，本发明还对龙勃天线进行了改进，通过可移动馈源和移动控制逻辑算法，能够增强信号在装置下方的增益，保证移动终端与控制中心之间的通信稳定性，从而提高线路巡检的工作效率。