一种用于绝缘子清洗的无人机系统

技术领域

本发明涉及电力安全的技术领域，尤其涉及一种用于绝缘子清洗的无人机系统。

背景技术

电力铁塔搭建的绝缘子在铁塔和高压线间起到绝缘作用，在实际的应用场景中，受环境以及气候等因素影响，绝缘子的表面在一定时间内会积累灰层，在此过程中，若长时间不清洗绝缘子的表面灰层，由于绝缘子表面灰尘增多而导致绝缘子的绝缘性变差，绝缘子将产生“污闪”现象，污闪将严重影响到电网的安全运行。目前绝缘子的清洗主要有两种方式：

一种是人工登塔清洗，该种方式的劳动强度大、效率低、存在安全隐患；另一种是通过直升机进行高压喷水清洗，该种方式虽然效率高，但成本高和安全隐患也极高。可见，当前针对绝缘子的清洗方式适用性较低。

发明内容

本发明所要解决的问题是，针对现有技术中绝缘子的清洗方式适用性较低的问题，提出一种用于绝缘子清洗的无人机系统，以提高对绝缘子清洗的清洗效率以及安全性。

本发明提供用于绝缘子清洗的无人机系统，其中，所述无人机系统包括单涵道无人机、设于所述单涵道无人机上的喷射机构、与所述喷射机构连接的高压喷射泵，以及分别控制所述单涵道无人机和所述高压喷射泵的控制器，其中：

所述单涵道无人机包括无人机罩体、第一驱动电机、第二驱动电机，设于所述第一驱动电机上的第一驱动桨，以及设于所述第二驱动电机上的第二驱动桨，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机垂直且对称设于所述无人机罩体内；

所述控制器用于，控制所述单涵道无人机搭载所述喷射机构至预定位置，以及控制所述高压喷射泵对所述喷射机构的喷射流量，以使所述喷射机构对绝缘子进行喷射清洗；

所述控制器用于，控制所述单涵道无人机搭载所述喷射机构至预定位置，以及控制所述高压喷射泵对所述喷射机构的喷射流量，以使所述喷射机构对绝缘子进行喷射清洗。

可选地，所述无人机系统还包括通信线缆、输液线缆、供电线缆和发电装置，其中：

所述控制器和所述单涵道无人机通过所述通信线缆通信连接；

所述喷射机构和所述高压喷射泵通过所述输液线缆管道连接；

所述控制器与所述发电装置连接，所述控制器用于，将所述发电装置输出的交流电源转换成直流电源，并将所述直流电源通过所述供电线缆对所述单涵道无人机进行供电。

可选地，所述无人机系统还包括用于限制所述单涵道无人机飞行距离的安全系留绳，所述安全系留绳的一端安装于所述单涵道无人机上，所述安全系留绳的另一端安装于所述发电装置上，其中：

所述安全系留绳、所述通信线缆、所述输液线缆和所述供电线缆为一体设置。

可选地，所述喷射机构包括喷射杆和喷射枪，其中：

所述喷射杆的一端固定于所述输液线缆上，所述喷射枪可转动设于所述喷射杆的另一端。

所述控制器还用于，根据所述实时风速控制所述单涵道无人机的飞行高度。

可选地，所述单涵道无人机上还设有距离传感器，其中：

所述距离传感器用于，识别所述单涵道无人机与绝缘子的实时距离，并将所述实时距离发送至所述控制器；

所述控制器还用于，根据所述实时距离控制所述单涵道无人机的飞行范围。

可选地，所述单涵道无人机上还设有视觉传感器，其中：

所述视觉传感器用于，采集绝缘子的图像，并用于将采集图像发送至所述控制器；

所述控制器用于，根据所述采集图像确定所述绝缘子的类型和所述绝缘子的方向及大小，以使根据所述绝缘子的类型和所述绝缘子的方向和大小控制所述单涵道无人机的飞行高度和运动飞行路径。

可选地，所述单涵道无人机上设有风速传感器，所述风速传感器用于，采集飞行环境的实时风速，并将所述实时风速发送至所述控制器；

所述控制器用于，根据所述实时风速控制所述单涵道无人机的飞行高度。

可选地，所述单涵道无人机还包括用于对所述单涵道无人机紧急供电的安全备用电池，其中：

所述安全备用电池设于所述无人机罩体的中部。

可选地，所述无人机的罩体和所述喷射机构均采用树脂玻璃纤维材料制成。

可选地，所述无人机罩体设为圆形，或者设为圆环形。

本发明提供的用于绝缘子清洗的无人机系统，通过设置单涵道无人机、设于单涵道无人机上的喷射机构、与喷射机构连接的高压喷射泵，以及分别控制单涵道无人机和高压喷射泵的控制器，以使得通过控制器控制单涵道无人机搭载喷射机构至预定位置，并控制高压喷射泵对喷射机构的喷射流量，以使喷射机构对绝缘子进行喷射清洗，从而提高无人机系统对绝缘子清洗的效率以及安全性，此外，由于单涵道无人机上的设置方式为：设有第一驱动桨的第一驱动电机，以及设有第二驱动桨的第二驱动电机垂直且对称设于无人机罩体内，通过正反双桨的设计还能抵消双驱动桨相互转动的偏移矢量，从而实现单涵道无人机的飞行更加稳定，以提高单涵道无人机的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的无人机系统的一架构示意图。

其中，说明书中的附图标记如下：

U-单涵道无人机；

I-喷射机构；

H-喷射杆；

G-喷射枪；

C-四合一线缆；

M-控制器；

E-发电装置、高压喷射泵。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

进一步地，以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统、方法等的具体细节，以便透彻理解本发明的实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、电路、单元以及方法等的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本发明提供一种用于绝缘子的无人机系统，该无人机系统可以应用于清洗电力铁塔上的绝缘子，并提高对绝缘子进行清洗的清洗效率以及安全性，具体将通过下面的实施例进行说明。

具体地，如图1所示，在一个实施例中，无人机系统包括单涵道无人机U、固定设于单涵道无人机U上的喷射机构I、与喷射机构I连接的高压喷射泵E，以及分别控制单涵道无人机U和高压喷射泵E的控制器M。控制器M用于，控制单涵道无人机U搭载喷射机构I至预定位置，以及控制高压喷射泵E对喷射机构I的喷射流量，以使喷射机构I对绝缘子进行喷射清洗。

可以理解，单涵道无人机U为一种以涵道(无人机罩体)为主体的无人装置，该种单涵道无人机U，具体通过在涵道内设置正反驱动电机以及正反驱动桨，以通过控制驱动电机带动驱动桨的高速旋转而飞行，且可以通过控制驱动桨的周期变距装置来控制单涵道无人机U的飞行姿态，其中，单涵道无人机U具有飞行稳定、适用性、灵活性、搭载能力强以及外壳绝缘等诸多优点，本实施例中通过采用单涵道无人机U搭载喷射机构I，以及设置控制器M对单涵道无人机U进行飞行控制以及控制高压喷射泵E对喷射机构I的喷射流量，在实际的应用场景中，可以控制单涵道无人机U进行多个角度和多个方向的飞行，以使得喷射机构I可以对绝缘子进行全面清洗。

具体地，单涵道无人机U包括无人机罩体(涵道)、第一驱动电机、第二驱动电机，设于第一驱动电机上的第一驱动桨，以及设于第二驱动电机上的第二驱动桨，其中：第一驱动电机和第二驱动电机安装在同一个轴面或者同一个轴上，可以将第一驱动电机和第二驱动电机分别垂直且对称设于无人机罩体内，以使得第一驱动桨和第二驱动桨形成正反双桨。也即，第一驱动电机和第二驱动电机上下同轴中线安装(上下位置一致)于无人机罩体，第一驱动桨可以理解为正驱动桨，第二驱动桨可以理解为反驱动桨，无人机罩体内设置了共轴且正反双桨的涵道式布局。

上述实施例中，通过设置单涵道无人机U、设于单涵道无人机U上的喷射机构I、与喷射机构I连接的高压喷射泵E，以及分别控制单涵道无人机U和高压喷射泵E的控制器M，以使得通过控制器M控制单涵道无人机U搭载喷射机构I至预定位置，以及控制高压喷射泵E对喷射机构I的喷射流量，以使喷射机构I对绝缘子进行喷射清洗，从而提高无人机系统对绝缘子清洗的效率以及安全性。此外，由于无人机为单涵道无人机U，还可简化无人机的动力和电路布局，以使降低输电线路高电压电磁环境对该单涵道无人机U的驱动电机和线路的影响，且通过设置正反双桨的双驱动电机结构，还可以使得实际应用时可以抵消驱动电机带动驱动桨水平旋转时的偏转矢量，从而实现该单涵道无人机U的飞行更加稳定，以提高单涵道无人机U的安全性。

在一个实施例中，无人机系统还包括通信线缆、输液线缆、供电线缆和发电装置E，其中：控制器M和单涵道无人机U通过通信线缆通信连接；喷射机构I和高压喷射泵E通过输液线缆管道连接；控制器M与发电装置E连接，控制器M用于，将发电装置E输出的交流电源转换成直流电源，并将直流电源通过供电线缆对单涵道无人机U进行供电。

上述实施例中，通过设置通信线缆的方式实现控制器M和单涵道无人机U的通信传输，可以使得通信以及控制的过程更加稳定，且通过设置发电装置E和供电线缆的方式对单涵道无人机U进行供电，在提高单涵道无人机U的飞行时间的同时，进一步还可以提高无人机系统应用的灵活性、适用性和稳定性。

在一个实施例中，如图1所示，无人机系统还包括用于限制单涵道无人机U飞行距离的安全系留绳，具体地，安全系留绳的一端安装于单涵道无人机U上，基于上述实施例中设置的发电装置E，进一步地，安全系留绳的另一端安装于发电装置E上，其中，安全系留绳、通信线缆、输液线缆和供电线缆为一体设置。也即，可以将安全系留绳、通信线缆、输液线缆和供电线缆进行一体设置，以将安全系留绳、通信线缆、输液线缆和供电线缆封装为一根四合一线缆C。

上述实施例中，通过设置安全系留绳限制单涵道无人机U的飞行距离，以使得单涵道无人机U在失控状态下还可以安全回到地面，确保单涵道无人机U在失控状态下不会出现盲飞，从而提高单涵道无人机U的安全性，且通过将安全系留绳、通信线缆、输液线缆和供电线缆设置成一根四合一线缆C，还可以提高无人机系统的便携性和应用的灵活性。

在一个实施例中，如图1所示，喷射机构I包括喷射杆H和喷射枪G，其中：喷射杆H的一端固定于输液线缆上，喷射枪G可转动设于喷射杆H的另一端，该实施例中的可转动设置，具体可以通过例如旋转轴等方式实现，以通过旋转轴调整喷射枪G的喷射角度。

上述实施例中的喷射机构I，通过设置喷射杆H和喷射枪G，以及将喷射枪G可转动设于喷射杆H的另一端，可以使得通过喷射杆H将输液线缆的清洗液传送至喷射杆H，并通过调整喷射枪G，以控制喷射角度，从而提高无人机系统的灵活性。

在一个实施例中，单涵道无人机U上还设有距离传感器，其中：该距离传感器可以为雷达传感器、激光传感器或者超声波传感器等，具体不作限定，可以根据实际场景进行选择。距离传感器用于，识别单涵道无人机U与绝缘子的实时距离，并将实时距离发送至控制器M；控制器M还用于，根据实时距离控制单涵道无人机U的飞行范围。在一个应用场景中，当控制单涵道无人机U飞行到预定高度时，进一步地，通过距离传感器实时检测单涵道无人机U与绝缘子的实时距离，以根据实时距离控制单涵道无人机U上喷射机构I与绝缘子的距离。

上述实施例中，通过在单涵道无人机U上设置距离传感器(图中未示出)，以通过距离传感器检测的实时距离而控制喷射机构I与绝缘子的距离，可以使得单涵道无人机U的飞行更有针对性，以及飞行的准确性，以提高无人机系统的清洁效率。

在一个实施例中，单涵道无人机U上还设有视觉传感器(图中未示出)，具体地，该视觉传感器具体可以为摄像头等，其中：视觉传感器用于，采集绝缘子的图像，并用于将采集图像发送至控制器M；控制器M用于，根据采集图像确定绝缘子的类型和绝缘子的方向及大小，以使根据绝缘子的类型和绝缘子的方向及大小控制单涵道无人机U的飞行高度和运动飞行路径。

上述实施例中，通过在单涵道无人机U上设置视觉传感器，可以使得通过视觉传感器将实时采集绝缘子的图像发送至控制器M，以实现控制器M根据采集图像确定绝缘子的类型和绝缘子的方向及大小，则可以进一步使得控制器M根据绝缘子的类型和绝缘子的方向及大小而准确控制单涵道无人机U的飞行路径，从而提高单涵道无人机U飞行的准确性，以提高无人机系统的清洁效率。

在一个实施例中，单涵道无人机U上还设有风速传感器(图中未示出)，具体地，风速传感器用于，采集飞行环境的实时风速，并将实时风速发送至控制器M；控制器M还用于，根据实时风速控制单涵道无人机U的飞行高度。在一个应用场景中，当控制单涵道无人机U飞行到某一高度时，通过风速传感器检测当前的实时风速，例如风速传感器将检测到当前的实时风速为50m/s发送至控制器M时，控制器M将该实时风速与预设的风速阈值进行比较，此时的风速相对较大，则控制器M可以根据实时风速控制单涵道无人机U降低飞行高度，以使得单涵道无人机U处于安全高度。

上述的实施例中，通过在单涵道无人机U上设置风速传感器，可以使得通过风速传感器实时检测飞行环境的风速，以根据实时风速实时调控单涵道无人机U的飞行高度，以提高单涵道无人机U的安全性。

在一个实施例中，单涵道无人机U还包括用于对单涵道无人机U紧急供电的安全备用电池，其中：安全备用电池设于无人机罩体的中部。具体地，基于上述实施例中设置的第一驱动电机和第二驱动电机，可以将该安全备用电池设于第一驱动电机和第二驱动电机之间，以使得安全备用电池设于无人机罩体的中部。

上述实施例中，通过设置安全备用电池，可以提供单涵道无人机U飞行时提供安全备用电源，提高单涵道无人机U飞行的稳定性，此外，通过将安全备用电池设于无人机罩体的中部，还可以降低单涵道无人机U的重心，从而实现在安全系留绳的基础上，进一步提高单涵道无人机U飞行的稳定性。

在一个实施例中，无人机罩体和喷射机构I均采用树脂玻璃纤维材料制成。上述实施例中，通过采用树脂玻璃纤维材料制成的无人机罩体和喷射机构I，可以使得单涵道无人机U以及喷射机构I靠近电力塔上的绝缘子时，不会引发出现电力拉弧等现象，从而提高无人机系统的稳定性。

在一个实施例中，无人机罩体具体可以设为圆形，或者设为圆环形等。上述实施例中，通过将无人机罩体设为圆形，或者设为圆环形，可以使得单涵道无人机U在实际飞行时，可以使得降低单涵道无人机U升空后飞行的阻力，提高单涵道无人机U飞行的稳定性以及安全性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。