一种基于无人机的非接触式验电报警装置及系统

1.一种基于无人机的非接触式验电报警装置，其特征在于，所述验电报警装置位于无人机上，报警装置包括验电设备和信号接收器；
所述验电设备包括验电头(1)，验电头(1)包括验电头封装外壳(11)，验电头封装外壳(11)内设有传感器封装外壳(12)、振动器驱动电路(13)和后处理电路(14)，传感器封装外壳(12)内设有上极板(15)、下极板(16)和振动器(17)；
所述无人机搭载验电设备靠近检测线路，当空间中存在一定面积的带电体时，周围存在电场，传感器封装外壳(12)中上极板(15)和下极板(16)会感应出相应的感应电荷，同时上极板(15)和下极板(16)之间存在电势差。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的非接触式验电报警装置，其特征在于，所述无人机包括机架(4)，机架(4)的下方设有给装置供电的电池(6)、飞控(9)和云台摄像头(10)，机架(4)的延伸臂上设有电机(5)和电调(8)，电机(5)的输出轴上设有桨叶(7)。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的非接触式验电报警装置，其特征在于，所述无人机上设有十字形固定底座(3)，验电设备通过十字形固定底座(3)固定在无人机上。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的非接触式验电报警装置，其特征在于，所述验电设备包括与十字形固定底座(3)连接的可伸缩式绝缘杆(2)，验电头(1)固定在可伸缩式绝缘杆(2)上。
5.根据权利要求2所述的一种基于无人机的非接触式验电报警装置，其特征在于，所述飞控(9)中设置有IMU模块。
6.基于权利要求1‑5任意一项所述的一种基于无人机的非接触式验电报警装置的报警系统，其特征在于，所述报警系统包括：振动器驱动模块、振动电容传感模块、信号采集处理模块、电源模块、自检模块、主控制器、无线通信模块、信号接收器和声光模块；
所述振动器驱动模块采用正弦信号驱动，振动器(17)带动下极板(16)振动改变上极板(15)和下极板(16)电极间的电容与感应电荷大小，上极板(15)和下极板(16)间发生充放电，形成感应电流；
所述振动电容传感模块输出交变信号，振动电容传感模块测量被测线路的电场强度作为原始信号，经过信号采集处理模块得到物体表面的静电电位；
所述电源模块给主控制器与信号接收器供电；
所述主控制器与信号接收器均采用ZigBee无线通信技术通信，验电设备通过无线通信模块发送报警信号至信号接收器，信号接收器接收到报警信号后发出声光报警。

一种基于无人机的非接触式验电报警装置及系统\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及无人机验电领域，具体是一种基于无人机的非接触式验电报警装置及系统。\n背景技术\n[0002] 目前，我国已经形成了由高压输电线路构成的电力输送网络。高压输电线路是高压输电工程的重要组成部分，运维检修是保证线路设备正常运行的必要手段，这关系着供电质量和供电可靠性。运维检修中工作人员的安全问题十分重要，必须在作业前判断输电线的带电状态。传统验电方法需要操作人员登塔并在安全距离内手持验电设备接触高压电线进行验电，从而判断线路带电状态，这种方法不仅劳动强度大还可能因为登塔、触电风险和错误判断造成安全事故。\n[0003] 为解决上述问题，通过将无人机与验电设备相结合的验电技术应运而生。现有无人机验电装置一般都是通过无人机携带验电设备进行验电，大多数验电设备都是将验电头固定在绝缘操作杆顶部，验电时将接触探针直接与高压线路接触，操作人员通过观察验电器发出的警报来判断检测线路是否带电。专利CN207946466U公布一种无人机验电装置，由无人机搭载金属探头与声光验电设备进行验电，以上无人机验电装置存在明显不足：\n[0004] 1)虽然无人机验电装置解决了操作人员与检测线路直接接触所带来的安全隐患问题，但这些检测方法仍然需要无人机搭载验电设备与检测线路直接接触，验电设备由于绝缘杆可能存在老化问题，一旦与检测线路直接接触，可能会对无人机设备电路造成严重损害。由于验电设备直接接触电路，需要操作人员控制无人机搭载验电设备精确地触碰到检测线路，如果操作人员操作不当，可能造成误测。比如无人机验电装置并没有接触到线路，报警装置并没有报警，观察人员误认为已经接触到检测线路并判断检测线路未带电，这就会造成严重后果。同时，在验电设备与检测线路直接接触下，要求距离较近，很可能因为操作不当造成无人机与检测线路发生碰撞，对无人机与检测线路都会造成严重损害。\n[0005] 2)一般检测线路位于高空、报警结果需要操作人员肉眼观察、抬头观察非常不便，不仅不能及时获得验电结果而且还会有一定的误判可能。\n实用新型内容\n[0006] 本实用新型的目的在于提供一种基于无人机的非接触式验电报警装置及系统，有效的避免了无人机与检测线路直接接触所带来的风险，保证无人机、检测线线路和验电过程的安全性，解决操作人员用肉眼观察高空报警装置所带来的不便与误判，能够及时获得验电结果，提高验电的准确性。\n[0007] 本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：\n[0008] 一种基于无人机的非接触式验电报警装置，所述验电报警装置位于无人机上，报警装置包括验电设备和信号接收器；\n[0009] 所述验电器设备包括验电头，验电头包括验电头封装外壳，验电头封装外壳内设有传感器封装外壳、振动器驱动电路和后处理电路，传感器封装外壳内设有上极板、下极板和振动器；\n[0010] 所述无人机搭载验电设备靠近检测线路，当空间中存在一定面积的带电体时，周围存在电场，传感器封装外壳中上极板和下极板会感应出相应的感应电荷，同时上极板和下极板之间存在电势差。\n[0011] 进一步的，所述无人机包括机架，机架的下方设有给装置供电的电池、飞控和云台摄像头，机架的延伸臂上设有电机和电调，电机的输出轴上设有桨叶。\n[0012] 进一步的，所述无人机上设有十字形固定底座，验电设备通过十字形固定底座固定在无人机上。\n[0013] 进一步的，所述验电器设备包与十字形固定底座连接的可伸缩式绝缘杆，验电头固定在可伸缩式绝缘杆上。\n[0014] 进一步的，所述飞控中设置有IMU模块。\n[0015] 一种基于无人机的非接触式验电报警系统，所述报警系统包括：振动器驱动模块、振动电容传感模块、信号采集处理模块、电源模块、自检模块、主控制器、无线通信模块、信号接收器和声光模块；\n[0016] 所述振动器驱动模块采用正弦信号驱动，振动器带动下极板振动改变上极板和下极板电极间的电容与感应电荷大小，上极板和下极板间发生充放电，形成感应电流；\n[0017] 所述振动电容传感模块输出交变信号，振动电容传感模块测量被测线路的电场强度作为原始信号，经过信号采集处理模块得到物体表面的静电电位；\n[0018] 所述电源模块给主控制器与信号接收器供电；\n[0019] 所述主控制器接收信号采集处理模块输出的验电测量值并判断被测线路是否为带电状态，若判断为带电状态，则控制无线通信模块发送报警信号至信号接收器，信号接收器发出声光报警，主控制器判定被测输电线路为不带电状态，则不对无线通信和声光报警模块动作；并且主机具有检测系统正常运行的自检模块，以定期检查验电装置正常工作能力；\n[0020] 所述主控制器与信号接收器均采用ZigBee无线通信技术通信，验电设备通过无线通信模块发送报警信号至信号接收器，信号接收器接收到报警信号后发出声光报警。\n[0021] 本实用新型的有益效果：\n[0022] 1、本实用新型验电报警装置有效的避免了无人机与检测线路直接接触所带来的风险，保证无人机、检测线线路和验电过程的安全性；\n[0023] 2、本实用新型验电报警装置解决了操作人员用肉眼观察高空报警装置所带来的不便与误判，能够及时获得验电结果，提高验电的准确性。\n附图说明\n[0024] 下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。\n[0025] 图1是本实用新型验电报警装置结构示意图；\n[0026] 图2是本实用新型验电报警装置使用示意图；\n[0027] 图3是本实用新型验电头结构示意图；\n[0028] 图4是本实用新型验电报警系统结构示意图；\n[0029] 图5是本实用新型主控制器程序流程图。\n具体实施方式\n[0030] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。\n[0031] 一种基于无人机的非接触式验电报警装置，验电报警装置位于无人机上，报警装置包括验电设备、信号接收器。\n[0032] 无人机包括机架4，如图1所示，机架4的下方设有给装置供电的电池6、飞控9和云台摄像头10，机架4的延伸臂上设有电机5和电调8，电机5的输出轴上设有桨叶7。\n[0033] 无人机上设有十字形固定底座3，验电设备通过十字形固定底座3固定在无人机上。\n[0034] 验电器设备包括与十字形固定底座3连接的可伸缩式绝缘杆2，可伸缩式绝缘杆2上设有验电头1；考虑到无人机在电磁场环境下传输所收到的干扰，在无人机飞控9中加装了IMU模块，增加了无人机通信抗干扰能力。主控制器与信号接收器采用CC2530微处理器，集成了ZigBee RF射频前端部分。\n[0035] 验电头1包括验电头封装外壳11，如图3所示，验电头封装外壳11内设有传感器封装外壳12、振动器驱动电路13和后处理电路14，传感器封装外壳12内设有上极板15、下极板\n16和振动器17。\n[0036] 基于电场环境的振动电容原理技术；无人机搭载验电设备靠近检测线路，当空间中存在一定面积的带电体时，周围存在电场，传感器封装外壳12中上极板15和下极板16会感应出相应的感应电荷，同时上极板15和下极板16之间存在电势差。\n[0037] 一种基于无人机的非接触式验电报警系统，如图4所示，报警系统包括：振动器驱动模块、振动电容传感模块、信号采集处理模块、电源模块、自检模块、主控制器、无线通信模块、信号接收器、声光模块。\n[0038] 振动器驱动模块采用正弦信号驱动，振动器17带动下极板16振动改变上极板15和下极板16电极间的电容与感应电荷大小，上极板15和下极板16间发生充放电，形成感应电流。\n[0039] 振动电容传感模块输出交变信号，振动电容传感模块测量被测线路的电场强度作为原始信号，经过信号采集处理模块得到物体表面的静电电位。\n[0040] 电源模块给主控制器与信号接收器供电。\n[0041] 主控制器接收信号采集处理模块输出的验电测量值并判断被测线路是否为带电状态，若判断为带电状态，则控制无线通信模块发送报警信号至信号接收器，信号接收器发出声光报警。\n[0042] 如果主控制器判定被测输电线路为不带电状态，则不对无线通信和声光报警模块动作。并且主机具有检测系统正常运行的自检模块，以定期检查验电装置正常工作能力。\n[0043] 主控制器与信号接收器均采用ZigBee无线通信技术通信，验电设备通过无线通信模块发送报警信号至信号接收器，信号接收器接收到报警信号后发出声光报警，ZigBee无线通信技术，可以实现网络节点间一对一或一对多无线通信，在CC2530微处理器中，ZigBee选用PCB天线结构，可靠性高、功耗低、体积小、成本低。\n[0044] 报警装置的使用方法，如图2、图5所示，包括以下步骤：\n[0045] S1:接通无人机电源，操作人员1手持遥控器调整无人机飞行姿态，将无人机飞线模式调整为定点模式，在定点模式下验电装置缓缓靠近检测线路下方。\n[0046] S2:验电装置中处理器程序初始化，进行自检工作。自检成功后验电装置对检测线路进行验电。验电装置中振动电容传感模块测量得到电场信号，信号经过电压跟随、放大、滤波等一系列信号处理后传送至处理器进行带电状态判断，报警信号通过处理器的串口传送给ZigBee发送端，初始化过的ZigBee模块将报警信号以无线通信方式传送至信号接收器。\n[0047] S3:操作人员2手持信号接收器，信号接收器处理器Zigbee接收端接收到传来的报警信号后驱动声光报警模块发出报警，完成验电报警工作。\n[0048] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。\n[0049] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。

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