本发明涉及太阳能光伏和无人机技术领域,尤其涉及一种旋翼无人机的光伏充电装置。
背景技术:
近年来,旋翼无人机因价格相对低廉,机动性强,不受地面障碍物限制等优点,在光伏电站巡检和物流配送等领域得到越来越广泛的应用,有效地提高了光伏电站巡检和物流配送的效率,节省大量的人力和物力。
但是,旋翼无人机普遍存在着续航时间短,自主飞行能力不足的缺点。目前,大部分旋翼无人机的续航时间不超过1小时,并且每一台旋翼无人机至少需要一个操作人员来控制其飞行。显然,这些缺点很大程度上限制了无人机应用。
技术实现要素:
本发明要解决的技术问题是:旋翼无人机续航时间短,自主飞行能力不足的问题。
为解决上述问题,本发明提出了一种旋翼无人机的光伏充电装置,包括装置结构化外壳,以及分别设置于所述装置结构化外壳上的电源系统、通信控制管理系统、无线充电系统和直流电机系统;
所述电源系统用于为所述通信控制管理系统、所述无线充电系统以及所述直流电机系统供电;
所述通信控制管理系统用于控制所述无线充电系统的开启/关闭;以及,用于与所述旋翼无人机进行通信,并接收指挥控制中心的指令。
可选地,所述电源系统包括太阳能电池板、电池监控模块、蓄电池、低压线性稳压模块以及DC-AC逆变器;
所述电池监控模块分别与所述太阳能电池板、蓄电池、低压线性稳压模块以及DC-AC逆变器相连;
所述电池监控模块用于匹配所述太阳能电池板的输出电压与所述蓄电池的输入电压,以对所述蓄电池进行充电以及对所述蓄电池的电量进行监测;
所述蓄电池用于通过所述电池监控模块为所述低压线性稳压模块、所述DC-AC逆变器、所述直流电机系统供电。
所述低压线性稳压模块用于向所述通信控制管理系统输出相应电压。
所述DC-AC逆变器用于向所述无线充电系统输出相应电压。
可选地,所述电源系统还包括应急蓄电池;
所述应急蓄电池与所述电池监控模块相连;
相应地,所述电池监控模块还用于在所述蓄电池正常工作时,保证所述应急蓄电池处于满电量状态;以及,在所述蓄电池发生故障时,使所述应急蓄电池接替所述蓄电池进行工作,并向所述通信控制管理系统发送所述蓄电池的故障标志信息。
可选地,所述通信控制管理系统包括:天线、近程通信模块、远程通信模块、卫星导航模块以及中央处理器模块;
所述天线分别与所述近程通信模块、卫星导航模块和远程通信模块相连;
所述中央处理器模块用于通过所述卫星导航模块确定所述装置的位置信息,并通过所述远程通信模块将所述装置的位置信息发送给所述旋翼无人机;以及,用于通过所述近程通信模块下载所述旋翼无人机采集的数据和/或上载所述旋翼无人机的飞行任务信息;以及,用于通过所述远程通信模块向所述指挥中心发送所述旋翼无人机采集的数据和/或所述蓄电池的故障标志信息,并接收来自所述指挥中心的指令;还用于控制所述无线充电系统和所述直流电机系统。
可选地,所述通信控制管理系统还包括存储器模块以及USB接口模块;
所述存储器模块用于存储所述旋翼无人机采集的数据和/或所述蓄电池的故障标志信息;
所述USB接口模块用于导出所述存储器模块中的数据,并用于对所述装置进行升级和维护。
可选地,所述直流电机系统包括电机驱动模块和直流电机;
所述蓄电池通过所述电池监控模块为所述电机驱动模块供电;
所述电机驱动模块与所述中央处理器模块相连,所述中央处理器模块通过向所述电机驱动模块发送控制指令来控制所述直流电机。
可选地,所述装置结构化外壳包括机库及停机平台和光学信标;
所述光学信标位于所述机库及停机平台上;
所述光学信标用于供所述旋翼无人机进行识别;
所述机库及停机平台用于供所述旋翼无人机进行降落和停靠。
可选地,所述装置结构化外壳还包括开合式滑动面板、轮式底盘以及拖拽接头;
所述开合式滑动面板与所述直流电机相连;所述机库及停机平台位于所述轮式底盘上;所述拖拽接头位于所述轮式底盘上。
可选地,所述无线充电系统包括电子开关;
所述电子开关分别与所述中央处理器模块以及所述DC-AC逆变器相连;
所述中央处理器模块还用于通过所述电子开关控制所述无线充电系统的开启和关闭。
可选地,所述无线充电系统还包括初级线圈和次级线圈;
所述初级线圈与所述电子开关相连;所述初级线圈位于所述光学信标上;
所述次级线圈位于所述旋翼无人机的起落架上。
本发明的旋翼无人机的光伏充电装置,通过电源系统为所述通信控制管理系统、所述无线充电系统以及所述直流电机系统供电,通过通信控制管理系统控制所述无线充电系统的开启/关闭;以及,用于与所述旋翼无人机进行通信,并接收指挥控制中心的指令,可以为旋翼无人机提供停靠、充电和任务规划的平台,省去了人工更换电池的环节,提高了旋翼无人机的续航能力和自主飞行能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例的旋翼无人机的光伏充电装置的结构框图;
图2为本发明一个实施例的无线充电系统中的初级线圈布置效果示意图;
图3为本发明一个实施例的无线充电系统中的次级线圈布置效果示意图;
图4为本发明一个实施例的装置结构化外壳的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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。
图1为本发明一个实施例的旋翼无人机的光伏充电装置的结构框图,如图1所示,本实施例提供的旋翼无人机的光伏充电装置包括电源系统1、通信控制管理系统2、无线充电系统3、直流电机系统4、装置结构化外壳5;
所述电源系统1用于给所述通信控制管理系统2、所述无线充电系统3、所述直流电机系统4供电;
所述通信控制管理系统2的作用是向所述直流电机系统4发送控制信号,控制所述无线充电系统3的开启和关闭,与旋翼无人机进行通信,并接收来自指挥控制中心的指令;
所述电源系统1、通信控制管理系统2、无线充电系统3和直流电机系统4都位于所述装置结构化外壳5上。
本发明的旋翼无人机的光伏充电装置,通过电源系统为所述通信控制管理系统、所述无线充电系统以及所述直流电机系统供电,通过通信控制管理系统控制所述无线充电系统的开启/关闭;以及,用于与所述旋翼无人机进行通信,并接收指挥控制中心的指令,可以为旋翼无人机提供停靠、充电和任务规划的平台,省去了人工更换电池的环节,提高了旋翼无人机的续航能力和自主飞行能力。
进一步地,作为上述实施例的优选,所述电源系统1具体可包括:太阳能电池板11、电池监控模块12、蓄电池13、应急蓄电池14、低压线性稳压模块15以及DC-AC逆变器16,其中:
所述太阳能电池板11与所述电池监控模块12相连。所述电池监控模块12与所述蓄电池13相连。所述电池监控模块12与所述应急蓄电池14相连。所述电池监控模块12与所述低压线性稳压器模块15相连。所述电池监控模块12与所述DC-AC逆变器16相连。所述电池监控模块12的作用是对所述太阳能电池板11的输出电压与所述蓄电池13、所述应急蓄电池14的输入电压进行匹配,从而对所述蓄电池13和所述应急蓄电池14充电;对所述蓄电池13和所述应急蓄电池14的电量进行监测,保证在所述蓄电池13正常工作的情况下,所述应急蓄电池14保持满电量(此时不接入系统),当所述蓄电池13发生故障时,所述应急蓄电池14能接入系统来保证装置的正常工作,同时向所述通信控制管理系统2发送故障标志信息;
所述蓄电池13和所述应急蓄电池14通过所述电池监控模块12分别为所述低压线性稳压模块15、所述DC-AC逆变器16、电机驱动模块41供电。所述低压线性稳压模块15能输出不同大小的电压供所述通信控制管理系统2使用。所述DC-AC逆变器16用来给所述无线充电系统3供电;
可选地,所述电池监控模块12具有多个接口;
所述低压线性稳压模块15分别为所述近程通信模块22、所述远程通信模块23、所述卫星导航模块24、所述中央处理器模块25、所述存储器模块26供电;所述DC-AC逆变器16通过所述电子开关31为所述初级线圈321-328供电。
进一步地,作为上述实施例的优选,所述通信控制管理系统2具体可包括:天线21、近程通信模块22、远程通信模块23、卫星导航模块24、中央处理器模块25、存储器模块26、USB接口模块27,其中:
所述天线21分别与所述近程通信模块22、所述远程通信模块23和所述卫星导航模块24连接。所述中央处理器模块25通过所述卫星导航模块24来确定装置的位置信息,并通过所述远程通信模块23将装置的位置信息发送给旋翼无人机;
当旋翼无人机到达装置附近时,旋翼无人机通过自身携带的视觉导航装置来识别机库及停机平台51上的光学信标52,并通过所述近程通信模块22来接收所述中央处理器模块25的指引来降落到所述机库及停机平台51上;
所述中央处理器模块25通过所述近程通信模块22来下载旋翼无人机采集的数据和上载旋翼无人机下一次的飞行任务信息;
具体地,所述中央处理器模块25通过所述近程通信模块22下载无人机采集的数据和上载无人机下一次的飞行任务,并将数据存储在所述存储器模块26中;所述存储器模块26中的数据既可以通过所述远程通信模块22发送给指挥控制中心,也可以通过人工方式从所述USB接口模块27导出;
所述中央处理器模块25通过所述远程通信模块23把旋翼无人机采集到的数据和关于所述蓄电池13的故障标志信息发送给指挥中心,并接收来自指挥指挥中心的指令;
所述中央处理器模块25通过电子开关31来控制无线充电系统的开启和关闭;
所述USB接口模块27用来导出存储器中的数据,并可以用来对装置进行升级和维护。
进一步地,作为上述实施例的优选,所述无线充电系统3具体可包括:电子开关31、初级线圈321-328、次级线圈331-334(参见图2、图3),其中:
所述电子开关31与所述中央处理器模块25相连。所述电子开关31与所述DC-AC逆变器16相连。所述电子开关31与所述初级线圈321-328相连。所述初级线圈321-328位于所述光学信标52上;所述次级线圈331-334位于旋翼无人机的起落架上;
当旋翼无人机降落在所述停机平台51上时,所述中央处理模块25控制电子开关31打开,所述无线充电系统3开始给旋翼无人机充电;旋翼无人机充满电时,通过所述近程通信模块22把充电完成信息发送给所述中央处理模块25,所述中央处理模块25控制所述电子开关31关闭,旋翼无人机充电过程结束;
具体地,所述中央处理器模块25控制所述电子开关31的打开和关闭,使所述DC-AC逆变器16能为所述初级线圈321-328供电,并通过无人机起落架上安装的次级线圈331-334来给旋翼无人机充电。
如图2所示,所述初级线圈321-328位于所述光学信标52上;如图3所示,所述次级线圈331-334位于旋翼无人机起落架上。
进一步地,如图1所示,作为上述实施例的优选,所述直流电机系统4具体可包括:电机驱动模块41、直流电机42,其中:
所述电机驱动模块41与所述中央处理器模块25相连。所述电机驱动模块41与所述直流电机42相连。
所述中央处理器模块25向所述电机驱动模块41发送控制指令,实现对直流电机42的控制。
图4为本发明一个实施例的装置结构化外壳的结构示意图,如图4所示,作为上述实施例的优选,所述装置结构化外壳5具体可包括:机库及停机平台51、光学信标52、开合式滑动面板53、轮式底盘54、拖拽接头55,其中:
所述光学信标52位于所述机库及停机平台51上;所述机库及停机平台51位于所述轮式底盘54上;所述拖拽接头55位于所述轮式底盘54上;所述开合式滑动面板53位于所述停机平台51上,且与所述直流电机42相连。
其中,所述太阳能电池板11位于所述开合式滑动面板53上。
所述电源系统1、所述通信控制管理系统2、所述无线充电系统3以及所述直流电机系统4均位于所述机库及停机平台51内部;
所述直流电机42与所述开合式滑动面板53通过传动机构相连,使所述直流电机42能够控制所述开合式滑动面板53的打开和合上。
与现有技术相比,上述技术方案至少具有以下有益的效果:
1)所述旋翼无人机的光伏充电装置能够为执行任务的旋翼无人机提供停靠、充电的平台,省去了人工更换电池的环节,提高了旋翼无人机的续航能力和自主飞行能力。
2)所述旋翼无人机的光伏充电装置能够对旋翼无人机采集的数据进行下载,并上载对旋翼无人机的任务规划,提高了旋翼无人机的自主作业能力。
3)所述旋翼无人机的光伏充电装置能通过自身携带的太阳能电池板获得能量,通过远程通信模块与指挥中心取得联系,且具有轮式底盘和拖拽接头,可以方便地部署在偏远区域。
4)所述旋翼无人机的光伏充电装置具有开合式滑动面板。在天气状况良好的情况下开合式滑动面板打开,放飞旋翼无人机执行任务;在天气状况差的情况下,召回旋翼无人机,开合式滑动面板关闭,对旋翼无人机起到保护作用。
以上实施例仅用于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。