多旋翼无人机13板

1、多旋翼无人巡视机技术报告辽宁省电力有限公司辽阳供电公司二一四年十一月目 录1、项目概况12、设计原则13、设计范围24、设计方案24.1原理简述34.2技术方案45、系统特点45.1结构简单、操作便利55.2安全实用、工作效率高55.3可扩展性66、关键技术66.1技术目标76.2技术参数77、主要技术与性能指标81、项目概况输电线路因途经地形复杂多样，自然环境恶劣，因长期暴露于野外，在持续的机械张力及冰灾、风灾、雷击、鸟害等外界因素的影响下遭到破坏，因此应按规程规定对输电线路进行定期巡视以及时掌握其运行状态。本项目涉及的输电线路多旋翼无人巡视系统采用的多旋翼无人飞机能够在地面操控人员的无线指

2、令控制下半自主飞行，可实现空中悬停，飞行姿态稳定、可控性强，对狭小场地及空间适用性强。多旋翼飞机体积小、结构简单、可折叠、携带方便，飞机整体采用弹性纯碳纤维材料，可承受飞行过程中的软性碰撞，有利于近距离监测被观测目标，适合在山区、林区等空间狭小区域使用。该巡视系统能够大幅提高输电线路巡查效率，节约人工成本，提高工作人员巡线的人身安全性。2、设计原则1）符合中国民用航空局飞行标准；2）安全、稳定、可靠、经济、易实现；3）符合国家电网公司电力安全工作规程；3、设计范围本发明针对输电线路巡检人员，在不便巡检地域配合巡检人员来完成输电线路巡检，建立了多旋翼无人巡视机低空、远距离巡检技术体系，有利于及时

3、制定处理措施，为巡检提供决策依据。机身设结构，便于山区作业易携带、易飞行人性化设计。主控制系统设计为安全操控、半自助操控、易操控原则设计。机身、主控制系统为本发明的核心内容。4、设计方案4.1原理简述图1：多旋翼无人巡视机原理示意图：多旋翼无人巡视机整体可分为几大部分：1）主控系统；控制飞行器平衡，是通过每个螺旋桨输出的动力与主控的运算所改变4个螺旋桨转速使飞行器做到任意飞行。主控系统与个系统互通，是飞行器核心。2）云台系统；控制飞行器拍摄角度及仰角度，使用5.8g信道传输，减少画面水波纹，姿态传感器与主控互通保持水平，实现可视飞行。3）地面站系统；操控飞行器可视飞行，在半自助飞行前飞行器要做

4、GPS信号捕获，捕获到6颗卫星以上飞行器方可起飞，通过卫星的捕获使主控自动记录当前起飞地点，可以使飞机在信号丢失的情况下安全返回起飞地点自动降落。遥感体系是控制飞行器主要依据。4.2技术方案1）初期研制中由于国内还没有小型涡喷发动机，进口涡喷发动机每个约7万人民币，飞行器要4个发动机由于经济不允许放弃涡喷发动机改用电动涡喷发动机，飞机主体结构是采用轻木粘贴制作，控制平衡系统采购俄罗斯AREAP平衡系统。在不断的试飞、改进、损毁过程中发现飞行器体积庞大耗电量大续航能力差主体结构单薄控制系统单一不能够完成飞行任务。 2）中期研制中动力部分由原来的电动涡喷发动机改为电机单桨式螺旋桨是采用碳纤维桨制作

5、而成份量轻考虑飞行过程中与导线距离较近即使碰到也不会损坏导线。机架主体采用绝缘碳纤维板及碳管制作（400cmx400cm）强度大份量轻绝缘，其中对机架合理设计也有数十次的改进，改进后机架长787cm折叠后宽201cm重量2.4公斤。平衡系统利用原有AREAP平衡仪，原有平衡仪控制单一只能完成升降平衡功能，需要加装GPS定位系统、电量传感系统、还要改写AREAP数据库中姿态运转模式，改写后可以多方位飞行。图2：姿态控制原理见图：3）后期主要是云台，数传，控制的研制，云台主要作用是摄像机的稳定性保持始终水平状态减少震动，云台的选材上同样是碳纤维制作。数传是用来传输视频和飞行数据来实现可视飞行，发射

6、工作原理；摄像机捕获AV视频源；通过视频传输给视频叠加模块，主控信息同时一并传输到叠加模块进行视频与信息组合叠加，通过数据线传输到图传发射器，图传进行压缩通过信道发射。图传接收：接收到信号后进行解压，释放叠加模块组合信息转换AV输出给显示器实现可视飞行。在云台、数传、控制的研制过程中不断调试、更换设备及零部件才得以完善。电机与副翼固定座副翼支撑梁Gps主控制系统5.8图传发射系统650kv电机动力电池起落架（3个）摄像机总体叫云台 标线指出是减震架云台主控板电源分流器中部固定连接架主梁1图3：多旋翼无人机结构组成图：5、系统特点5.1结构简单、操作便利体积小、重量轻、可折叠，便于巡检人员在山区

7、作业时携带，操作为人工遥控，时刻确保无人机运行状态和所观测的线路在自己的视频监控范围内，在作业完成后通过GPS一键返航，操作简单，在短时间内便可学会操控。5.2安全实用、工作效率高相比人工巡检方式，无人机效率更高、省时省力、风险小，可以在地形复杂、气候恶劣等人工难以进行的情况下开展巡检。相比直升机、大型无人机而言，无人机更适合在大山中、密林深处、峡谷中等狭小的区域使用，节约成本，提高工作效率。无人机采用5.8G民用信道传输，对民航、军队无任何干扰，高度上无人机设定为2000米，在巡检中高度在500米以下均可完成巡检工作，符合中国民用航空局飞行标准规范。无人机自身带有绝缘功能，不易对被检目标造成

8、损坏，可以距离杆塔30cm对其进行精确和多方位的观测，使得采集回的观测数据更加全面、细致，往返于两个杆塔之间巡仅需10分钟。5.3可扩展性 该设备实现远距离巡检；GPS自动返航功能；地面实时监控等功能，适用于不同地形地貌进行作业。由于具有输出的连锁接口，可以与不同相关飞行设备有效连锁，构成完整飞行体系。如增加自主飞行系统可以实现每级杆塔GPS定点飞行。6、关键技术6.1技术目标该设备投入使用，可代替人员不变到达地域进行线路巡检工作，免去巡检人员在巡检途中易发生人身事故的困扰，节约时间，提高工作效率。6.2 技术参数环境温度：25，零海拔高度，静气流状态，电磁环境满足FD测试标准 海拔升限：常规动力组时，10000m 海平面爬升速率：8m/s 巡航速度： 10m/s（60km/h） 最大航速： 14m/s（80km/h） 续航时间： 20min 飞行距离： 10km飞行半径： 5km 相对飞行高度： 2000m 全负荷起飞重量：4.5kg 最大载荷重量：2.0kg 抗风能力：六级（风速13.8m/s）可以飞行操作