一种高速公路路况勘探用无人机

技术领域

本发明属于无人机领域，具体的说是一种高速公路路况勘探用无人机。

背景技术

高速公路的投入使用提高了人们出行的速度，高速公路的路况检测也尤为重要，检测勘探高速公路的路况有利于及时对高速公路路况较差的地带进行处理，在高速公路路况勘探过程中多使用无人机进行勘探，无人机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行器，无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机这几大类，无人机被广泛运用于高速公路路况勘探过程中。

现有技术中也出现了一种高速公路路况勘探用无人机的技术方案，如申请号为CN201810339325.0的一项中国专利公开了一种高速公路路况勘探用无人机，包括无人机本体、摄像头、螺旋桨、蓄电箱、支腿、照明结构、限位板、防尘箱、盖板、第一驱动结构、第二驱动结构、限位箱、喇叭和节能灯；无人机本体的底端设有用于勘探的摄像头；无人机本体的一端设有用于照明警示的照明结构，用于照明的节能灯与用于预警的喇叭设于用于调节角度的第一驱动结构与第二驱动结构一端的限位箱；无人机本体的底端设有用于泄压支撑的支腿。本发明的无人机本体的底端四角处设有支腿，减小支腿的占用空间，摄像头配合照明结构的使用便于在夜间勘探路况，便于对高速公路路况较差地带及时处理，同时对路况较差的地带具有预警的作用；

上述专利并没有考虑到，当公路勘探工作在夏季炎热天气中进行时，人力勘探时工作人员体力消耗过大，因此更多的采用无人机进行公路勘探工作；无人机在炎热的天气下工作时受到阳光直射，温度升高，尤其是无人机上旋转扇叶相连的电机负荷较大，产生的热量在电机上积累难以得到有效的散失；而安装现有技术的冷却装置，例如风扇，又会导致无人机重量增大，进一步加大了电机的负荷和耗电，导致无人机滞空时间减小，降低了工作效率。

鉴于此，本发明通过提出了一种高速公路路况勘探用无人机，以解决上述技术问题。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高速公路路况勘探用无人机，包括机体、发信器、动力模块、冷却模块和勘探模块，所述机体为圆柱体结构，且所述机体底部设置有起落架；所述勘探模块包括固定座和摄像头，所述固定座安装在所述机体底部表面，所述固定座底部安装有摄像头，用以检测需要勘探的路段信息；

所述发信器安装在所述机体上表面，用以将勘探模块所收集想信息发送至使用者的操作终端上；

所述动力模块包括：

机壳，所述机壳通过固定杆安装在所述机体外圆表面上；

驱动电机，所述驱动电机安装在所述机壳内部的中间部位，且所述驱动电机的输出轴伸出机壳顶部并与所述机壳顶部转动连接；

驱动扇叶，所述驱动扇叶均匀固连在所述驱动电机的输出轴上；

电机罩，所述电机罩固连在所述可以内部，并包裹在所述电机外侧；

冷却模块，所述冷却单元安装在壳体上，用以对驱动电机进行冷却。

所述冷却模块包括：

防护环，所述防护环安装在所述所述动力扇叶的外侧，并通过一号连杆与所述机壳外壁相固连；

冷却槽，所述冷却槽为环形并位于所述电机罩与所述机体内壁之间；

进风口，所述进风口开设于所述防护环顶部；

一号风道，所述一号风道开设于所述一号连杆内部，且所述一号风道一端与所述进风口底部相通，另一端与所述冷却槽内部相通。

工作时，在需要进行公路的路况勘探时，工作人员为了减少人工工作量，即减少人力成本，可以以更快的效率完成公路路况的勘探，使用路况勘探用无人机对高速公路上的路况进行勘探；工作人员可以根据手持的遥控终端对无人机进行控制，启动无人机，使得电机罩中的驱动电机启动并带动相连的驱动扇叶转动，使得无人机在驱动扇叶的风力作用下沿着预定的勘探路线进行勘探作业；在此过程中，机体下侧固定座上的摄像头能够将路上所拍摄的路况以视频资料的形式通过发信器传递到工作人员的遥控终端上，供工作人员进行实时的监测或者将视频资料储存起来，以备后期的查询；当工作强度较大，并且处于夏季炎热条件是，因为外界气温较高，加上内部驱动电机的高速运转所散发的热量，使得大量热量在内部积累，使得驱动电机的温度持续升高，这不利于驱动电机的正常工作，因此需要无人机定时休息，补充电力的同时使得驱动电机散热，这样影响了公路的勘探效率；因此本申请通过设置防护环，正常防护环能够起到阻挡外界杂物保护驱动扇叶的作用，此处驱动扇叶工作时所产生的向下的高速气流一部分通过进风口流入，并沿着一号风道流入冷却槽中，急速流动的气流在经过冷却槽时与电机罩接触，带走电机罩的热量，而电机罩的热量来自于驱动电机，如此实现了间接对驱动电机发挥风冷作用，并且此处仅仅利用了驱动扇叶正常发挥作用所带起的部分气流，不影响无人机的正常工作，且不需要加载额外的冷却设备，避免重量增加的同时，也减少了动力的消耗，进而保证了驱动电机的正常工作，提高了无人机在公路勘探过程中的工作效率。

优选的，所述冷却槽底部内壁均匀设有螺旋状的导流凸块。

所述电机罩外壁均匀设有螺旋状的引流槽，所述引流槽与所述导流凸块相对应。

工作时，在冷却槽中向下流动的气流经过螺旋状的导流凸块和引流槽的引导作用，使得向下流动的冷却气流呈现螺旋流动的趋势，这样使得冷却气流与电机罩外壁接触得更加充分，进一步吸收电机罩及驱动电机的热量；并且在冷却气流沿着引流槽螺旋流动时，因为引流槽的作用增大了与电机罩的接触面积，实现了对电机罩的进一步散热。

优选的，所述驱动电机外壁均匀嵌套有散热环，所述散热环通过均匀设置的二号连杆与所述电机罩内壁相固连。

所述散热环设有环形的一号腔，所述二号连杆为管状结构，且二号连杆与电机罩侧壁对应的部位设有导流口，所述导流口用以将冷却槽中的冷却气流引导进入散热环内部的一号腔中。

工作时，在驱动电机在工作过程中所产生的热量通过散热环和二号连杆进一步传递到电机罩上，进而促进电机罩将驱动电机的热量传递到冷却气流中，实现散热；并且散热环、二号连杆和电机罩均采用铝铜合金材质，具有较好的导热效果，有利于热量的传导；并且因为散热环中空有一号腔，在冷却气流沿着导流槽的流动过程中，一部分冷却气流沿着导流口流入，并沿着二号连杆进入一号腔中，随着一号腔内部吸收驱动电机热量膨胀流出，将热量带走，进一步促进驱动电机的散热。

优选的，所述一号风道上位于所述冷却槽内部的端部设有锥形管，所述机壳内壁设有储水槽，所述锥形管内部中空并设有二号腔，所述储水槽与所述二号腔相通，且所述储水槽通过进水管与外界相通。

工作时，通过在机壳内部设置储水槽，且机壳内壁靠近驱动电机的部分为铝铜合金材质，当驱动电机工作产生大量热量时，因为水的比热容较大，储水腔中的水能够有效吸收热量；并且使得储水腔中的水与二号腔中相通，在冷却气流通过锥形管时，一方面通过狭管效应使得流过的冷却气流的流速进一步增加，提高散热效果；另一方面，冷却气流通过锥形管时，吸收锥形管热量，当锥形管采用导热材质，将因长时间吸热导致温度过高的冷却水通过锥形管导向外界，控制冷却水的温度，保证对驱动电机的散热效果。

优选的，所述锥形管内壁均匀设有喷水口，所述喷水口内部安装有雾化喷头。

所述锥形管上靠经冷却槽的端部设有搅动风扇，所述搅动风扇包括转轴、搅动叶片和固定套，所述固定套通过三号连杆固定在锥形管内部，所述转轴转动安装在所述固定套上，所述扇叶固定安装在转轴上。

工作时，在储水槽中设置温度反应器，并将温度数据传递至工作人员的操作终端上，温度过高是，操作人员启动喷水口中的微型水泵，使得一部分冷却水通过雾化喷头流出并进入冷却气流中，一方面排放部分温度较高的冷却水能够有效减少机壳整体的热量，另一方面，温度较高的冷却水雾化后混入冷却气流中迅速降温，并在进入冷却槽流动时容易粘附在电机罩上，随后又在风吹作用下蒸发，进一步起到散热作用；并且在高速空气流出时冲击扇叶，使得扇叶在气流冲击作用下带动转轴在固定套中转动，进一步搅动水雾和冷却气流，使得水雾和冷却气流混合得更加充分，进一步保证了冷却气流的散热效果。

优选的，所述固定座底面位于摄像头周围的部位设有环形气槽，所述环形气槽的出气口向下并倾斜指向远离摄像头的方向，所述环形气槽通过导气管与冷却槽内部相通。

工作时，作用后的冷却气流沿着导气管进入环形气槽中，并通过环形气槽中均匀分布的出气口流出，在摄像头外侧形成了环形的气流防护圈，有效避免了下方空气中的灰尘杂物靠近并粘附在摄像头上；并且气流中水雾和水蒸气含量较高，有利于减少周围空气中的灰尘；并且在进风口上设置滤网，有效保证进入的空气的洁净。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种高速公路路况勘探用无人机，通过设置防护环，正常防护环能够起到阻挡外界杂物保护驱动扇叶的作用，此处驱动扇叶工作时所产生的向下的高速气流一部分通过进风口流入，并沿着一号风道流入冷却槽中，急速流动的气流在经过冷却槽时与电机罩接触，带走电机罩的热量，而电机罩的热量来自于驱动电机，如此实现了间接对驱动电机发挥风冷作用，并且此处仅仅利用了驱动扇叶正常发挥作用所带起的部分气流，不影响无人机的正常工作，且不需要加载额外的冷却设备，避免重量增加的同时，也减少了动力的消耗，进而保证了驱动电机的正常工作，提高了无人机在公路勘探过程中的工作效率。

2.本发明所述的一种高速公路路况勘探用无人机，通过散热环和二号连杆将驱动电机的热量进一步传递到电机罩上，进而促进电机罩将驱动电机的热量传递到冷却气流中，实现散热；并且散热环、二号连杆和电机罩均采用铝铜合金材质，具有较好的导热效果，有利于热量的传导；并且因为散热环中空有一号腔，在冷却气流沿着导流槽的流动过程中，一部分冷却气流沿着导流口流入，并沿着二号连杆进入一号腔中，随着一号腔内部吸收驱动电机热量膨胀流出，将热量带走，进一步促进驱动电机的散热。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的立体图；

图2是本发明的部分剖视图；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是图2中B处的局部放大图；

图5是图4中C处的局部放大图；

图6是本发明中锥形管的立体结构图；

图中：机体1、发信器2、动力模块3、机壳31、驱动电机32、散热环321、二号连杆322、一号腔323、导流口324、驱动扇叶33、电机罩34、冷却模块4、防护环41、一号连杆411、冷却槽42、导流凸块421、引流槽422、进风口43、一号风道44、锥形管45、二号腔451、喷水口452、储水槽46、进水管461、搅动风扇47、转轴471、搅动叶片472、固定套473、勘探模块5、固定座51、环形气槽511、出气口512、摄像头52、导气管513。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图6所示的一种高速公路路况勘探用无人机，包括机体1、发信器2、动力模块3、冷却模块4和勘探模块5，所述机体1为圆柱体结构，且所述机体1底部设置有起落架；所述勘探模块5包括固定座51和摄像头52，所述固定座51安装在所述机体1底部表面，所述固定座51底部安装有摄像头52，用以检测需要勘探的路段信息；

所述发信器2安装在所述机体1上表面，用以将勘探模块5所收集想信息发送至使用者的操作终端上；

所述动力模块3包括：

机壳31，所述机壳31通过固定杆安装在所述机体1外圆表面上；

驱动电机32，所述驱动电机32安装在所述机壳31内部的中间部位，且所述驱动电机32的输出轴伸出机壳31顶部并与所述机壳31顶部转动连接；

驱动扇叶33，所述驱动扇叶33均匀固连在所述驱动电机32的输出轴上；

电机罩34，所述电机罩34固连在所述可以内部，并包裹在所述电机外侧；

冷却模块4，所述冷却模块4安装在机壳31上，用以对驱动电机32进行冷却。

所述冷却模块4包括：

防护环41，所述防护环41安装在所述所述动力扇叶的外侧，并通过一号连杆411与所述机壳31外壁相固连；

冷却槽42，所述冷却槽42为环形并位于所述电机罩34与所述机体1内壁之间；

进风口43，所述进风口43开设于所述防护环41顶部；

一号风道44，所述一号风道44开设于所述一号连杆411内部，且所述一号风道44一端与所述进风口43底部相通，另一端与所述冷却槽42内部相通。

工作时，在需要进行公路的路况勘探时，工作人员为了减少人工工作量，即减少人力成本，可以以更快的效率完成公路路况的勘探，使用路况勘探用无人机对高速公路上的路况进行勘探；工作人员可以根据手持的遥控终端对无人机进行控制，启动无人机，使得电机罩34中的驱动电机32启动并带动相连的驱动扇叶33转动，使得无人机在驱动扇叶33的风力作用下沿着预定的勘探路线进行勘探作业；在此过程中，机体1下侧固定座51上的摄像头52能够将路上所拍摄的路况以视频资料的形式通过发信器2传递到工作人员的遥控终端上，供工作人员进行实时的监测或者将视频资料储存起来，以备后期的查询；当工作强度较大，并且处于夏季炎热条件是，因为外界气温较高，加上内部驱动电机32的高速运转所散发的热量，使得大量热量在内部积累，使得驱动电机32的温度持续升高，这不利于驱动电机32的正常工作，因此需要无人机定时休息，补充电力的同时使得驱动电机32散热，这样影响了公路的勘探效率；因此本申请通过设置防护环41，正常防护环41能够起到阻挡外界杂物保护驱动扇叶33的作用，此处驱动扇叶33工作时所产生的向下的高速气流一部分通过进风口43流入，并沿着一号风道44流入冷却槽42中，急速流动的气流在经过冷却槽42时与电机罩34接触，带走电机罩34的热量，而电机罩34的热量来自于驱动电机32，如此实现了间接对驱动电机32发挥风冷作用，并且此处仅仅利用了驱动扇叶33正常发挥作用所带起的部分气流，不影响无人机的正常工作，且不需要加载额外的冷却设备，避免重量增加的同时，也减少了动力的消耗，进而保证了驱动电机32的正常工作，提高了无人机在公路勘探过程中的工作效率。

作为本发明的一种具体实施方式，所述冷却槽42底部内壁均匀设有螺旋状的导流凸块421。

所述电机罩34外壁均匀设有螺旋状的引流槽422，所述引流槽422与所述导流凸块421相对应。

工作时，在冷却槽42中向下流动的气流经过螺旋状的导流凸块421和引流槽422的引导作用，使得向下流动的冷却气流呈现螺旋流动的趋势，这样使得冷却气流与电机罩34外壁接触得更加充分，进一步吸收电机罩34及驱动电机32的热量；并且在冷却气流沿着引流槽422螺旋流动时，因为引流槽422的作用增大了与电机罩34的接触面积，实现了对电机罩34的进一步散热。

作为本发明的一种具体实施方式，所述驱动电机32外壁均匀嵌套有散热环321，所述散热环321通过均匀设置的二号连杆322与所述电机罩34内壁相固连。

所述散热环321设有环形的一号腔323，所述二号连杆322为管状结构，且二号连杆322与电机罩34侧壁对应的部位设有导流口324，所述导流口324用以将冷却槽42中的冷却气流引导进入散热环321内部的一号腔323中。

工作时，在驱动电机32在工作过程中所产生的热量通过散热环321和二号连杆322进一步传递到电机罩34上，进而促进电机罩34将驱动电机32的热量传递到冷却气流中，实现散热；并且散热环321、二号连杆322和电机罩34均采用铝铜合金材质，具有较好的导热效果，有利于热量的传导；并且因为散热环321中空有一号腔323，在冷却气流沿着导流槽的流动过程中，一部分冷却气流沿着导流口324流入，并沿着二号连杆322进入一号腔323中，随着一号腔323内部吸收驱动电机32热量膨胀流出，将热量带走，进一步促进驱动电机32的散热。

作为本发明的一种具体实施方式，所述一号风道44上位于所述冷却槽42内部的端部设有锥形管45，所述机壳31内壁设有储水槽46，所述锥形管45内部中空并设有二号腔451，所述储水槽46与所述二号腔451相通，且所述储水槽46通过进水管461与外界相通。

工作时，通过在机壳31内部设置储水槽46，且机壳31内壁靠近驱动电机32的部分为铝铜合金材质，当驱动电机32工作产生大量热量时，因为水的比热容较大，储水腔中的水能够有效吸收热量；并且使得储水腔中的水与二号腔451中相通，在冷却气流通过锥形管45时，一方面通过狭管效应使得流过的冷却气流的流速进一步增加，提高散热效果；另一方面，冷却气流通过锥形管45时，吸收锥形管45热量，当锥形管45采用导热材质，将因长时间吸热导致温度过高的冷却水通过锥形管45导向外界，控制冷却水的温度，保证对驱动电机32的散热效果。

作为本发明的一种具体实施方式，所述锥形管45内壁均匀设有喷水口452，所述喷水口452内部安装有雾化喷头。

所述锥形管45上靠经冷却槽42的端部设有搅动风扇47，所述搅动风扇47包括转轴471、搅动叶片472和固定套473，所述固定套473通过三号连杆固定在锥形管45内部，所述转轴471转动安装在所述固定套473上，所述扇叶固定安装在转轴471上。

工作时，在储水槽46中设置温度反应器，并将温度数据传递至工作人员的操作终端上，温度过高是，操作人员启动喷水口452中的微型水泵，使得一部分冷却水通过雾化喷头流出并进入冷却气流中，一方面排放部分温度较高的冷却水能够有效减少机壳31整体的热量，另一方面，温度较高的冷却水雾化后混入冷却气流中迅速降温，并在进入冷却槽42流动时容易粘附在电机罩34上，随后又在风吹作用下蒸发，进一步起到散热作用；并且在高速空气流出时冲击扇叶，使得扇叶在气流冲击作用下带动转轴471在固定套473中转动，进一步搅动水雾和冷却气流，使得水雾和冷却气流混合得更加充分，进一步保证了冷却气流的散热效果。

作为本发明的一种具体实施方式，所述固定座51底面位于摄像头52周围的部位设有环形气槽511，所述环形气槽511的出气口512向下并倾斜指向远离摄像头52的方向，所述环形气槽511通过导气管513与冷却槽42内部相通。

工作时，作用后的冷却气流沿着导气管513进入环形气槽511中，并通过环形气槽511中均匀分布的出气口512流出，在摄像头52外侧形成了环形的气流防护圈，有效避免了下方空气中的灰尘杂物靠近并粘附在摄像头52上；并且气流中水雾和水蒸气含量较高，有利于减少周围空气中的灰尘；并且在进风口43上设置滤网，有效保证进入的空气的洁净。

具体工作流程如下：

工作时，在需要进行公路的路况勘探时，工作人员为了减少人工工作量，即减少人力成本，可以以更快的效率完成公路路况的勘探，使用路况勘探用无人机对高速公路上的路况进行勘探；工作人员可以根据手持的遥控终端对无人机进行控制，启动无人机，使得电机罩34中的驱动电机32启动并带动相连的驱动扇叶33转动，使得无人机在驱动扇叶33的风力作用下沿着预定的勘探路线进行勘探作业；在此过程中，机体1下侧固定座51上的摄像头52能够将路上所拍摄的路况以视频资料的形式通过发信器2传递到工作人员的遥控终端上，供工作人员进行实时的监测或者将视频资料储存起来，以备后期的查询；当工作强度较大，并且处于夏季炎热条件是，因为外界气温较高，加上内部驱动电机32的高速运转所散发的热量，使得大量热量在内部积累，使得驱动电机32的温度持续升高，这不利于驱动电机32的正常工作，因此需要无人机定时休息，补充电力的同时使得驱动电机32散热，这样影响了公路的勘探效率；因此本申请通过设置防护环41，正常防护环41能够起到阻挡外界杂物保护驱动扇叶33的作用，此处驱动扇叶33工作时所产生的向下的高速气流一部分通过进风口43流入，并沿着一号风道44流入冷却槽42中，急速流动的气流在经过冷却槽42时与电机罩34接触，带走电机罩34的热量，而电机罩34的热量来自于驱动电机32，如此实现了间接对驱动电机32发挥风冷作用，并且此处仅仅利用了驱动扇叶33正常发挥作用所带起的部分气流，不影响无人机的正常工作，且不需要加载额外的冷却设备，避免重量增加的同时，也减少了动力的消耗，进而保证了驱动电机32的正常工作，提高了无人机在公路勘探过程中的工作效率。

上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图1为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。