一種基於無人機的防雷檢測系統

《一種基於無人機的防雷檢測系統》是北京市避雷裝置安全檢測中心於2015年8月27日申請的專利，該專利的公布號為CN204945251U，授權公布日為2016年1月6日，發明人是逯曦、馬海鵬、李國偉、李如箭、李謖、錢慕暉。該發明涉及雷電防護領域。

《一種基於無人機的防雷檢測系統》包括地面控制端、無人機、測試線、接地電阻測試儀；所述地面控制端設於地面上，用於控制所述無人機飛行；所述無人機與所述測試線的測試端附近的預設位置相連，用於攜帶所述測試線的測試端飛行至建築物頂端，使所述測試線的測試端與建築物頂端的直擊雷防護裝置相連；所述接地電阻測試儀設於地面上並與所述測試線的、且與測試端相反的一端以及建築物地網外的附近土壤相連，用於檢測所述建築物頂端的直擊雷防護裝置的接地電阻阻值。該實用新型的防雷檢測系統結構簡單、裝卸方便，可針對高危位置進行防雷檢測，可有效降低防雷檢測過程中的危險性及減少人力物力的耗費。

2017年12月11日，《一種基於無人機的防雷檢測系統》獲得第十九屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《一種基於無人機的防雷檢測系統》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種基於無人機的防雷檢測系統
• 申請人：北京市避雷裝置安全檢測中心
• 申請日：2015年8月27日
• 申請號：2015206566978
• 公布號：CN204945251U
• 公布日：2016年1月6日
• 發明人：逯曦、馬海鵬、李國偉、李如箭、李謖、錢慕暉
• 地址：北京市海淀區北窪西里55號
• Int.Cl.：G01R27/20(2006.01)I
• 代理機構：北京路浩智慧財產權代理有限公司
• 代理人：李相雨
• 類別：發明專利

專利背景

雷電作為自然界中影響人類活動的嚴重災害之一，不僅會給航空航天、國防、通訊、電子工業、化工石油、郵電、交通、森林等行業造成嚴重的經濟損失而且會造成人員傷亡。為了減小雷電災害風險，雷電防護措施必須達到相關標準的要求。良好的接地是分流和泄放直擊雷和雷電電磁干擾能量的最有效的手段之一。雷電流通過避雷帶、引下線、接地體向大地泄放，從而保護建築物、人員和設備的安全。因此，在防雷檢測過程中需要測量防雷裝置的接地電阻值來判斷雷電防護措施是否達到相關標準的要求。

2015年前各防雷中心常用各類型接地電阻測量儀檢測接地電阻是否合格，2015年8月之前的防雷檢測工作多採用人工攜帶測試線的方式來完成，即由檢測人員攜帶測試線在建築物頂部對建築物的直擊雷防護裝置，例如屋頂避雷帶、避雷針等進行防雷檢測。這種人工攜帶測試線的方式存在以下不足：

其一、無法針對高危位置進行檢測：對於坡屋頂、高塔類建築物等危險位置，檢測人員很難到達其頂部，所以針對這些高危位置的防雷檢測一直以來都是空白。

其二、檢測過程危險性高：檢測人員站在高樓頂比較危險，且容易發生檢測人員從高樓頂向下扔測試線時，測試線落在高壓線上導致檢測人員觸電死亡的意外事件。

其三、耗費大量人力物力：高樓越來越多，所需測試線又長又重，檢測人員經常得爬到高樓樓頂，從樓頂往下扔測試線，測完後再收線，增加了檢測人員的勞動強度，耗費了大量的人力物力。

發明內容

專利目的

《一種基於無人機的防雷檢測系統》所要解決的技術問題是：如何改進2015年8月之前的人工攜帶測試線的防雷檢測方式中所存在的無法針對高危位置進行防雷檢測、檢測過程危險性高及需耗費大量人力物力的問題。

技術方案

《一種基於無人機的防雷檢測系統》包括：地面控制端、無人機、測試線、接地電阻測試儀；所述地面控制端用於控制所述無人機飛行；所述無人機在所述測試線的測試端附近的預設位置與所述測試線相連，用於攜帶所述測試線的測試端飛行至建築物頂端，使所述測試線的測試端與建築物頂端的直擊雷防護裝置相連；所述接地電阻測試儀與所述測試線的、且與測試端相反的一端以及建築物地網外的附近土壤相連，用於檢測所述建築物頂端的直擊雷防護裝置的接地電阻阻值。

優選地，所述地面控制端包括遙控發射器，用於發射預設的控制信號；所述無人機為四軸多旋翼無人機，其包括機體、遙控接收端和飛行控制器；所述遙控接收端用於接收所述控制信號；所述機體包括機架以及設於所述機架上的無人機動力電源、動力電機、螺旋槳，所述螺旋槳與所述動力電機相連，所述無人機動力電源用於為所述動力電機供電；所述飛行控制器與所述遙控接收端相連，以根據所述控制信號控制無人機的飛行軌跡和飛行姿態。

優選地，所述無人機還包括電子調速器，用於根據所述控制信號改變所述無人機的速度、高度和方向。優選地，所述機架的材料為碳纖維。優選地，還包括導電磁鐵，其與所述測試線的測試端相連；所述測試線的測試端與建築物頂端的直擊雷防護裝置相連具體為：所述測試線的測試端通過所述導電磁鐵吸附在所述直擊雷防護裝置上。

優選地，還包括測試線分離裝置，其與所述無人機相連，並與所述測試線在所述測試端附近的預設位置相連；用於根據所述控制信號控制所述無人機與所述測試線相連或分離。優選地，所述測試線分離裝置包括：鋼片，固定於所述測試線的測試端附近的預設位置上；吸盤式電磁鐵，設於所述無人機底部，當其通電時吸附所述鋼片以使所述測試線與所述無人機相連；電子開關，其兩條電源端與所述無人機動力電源和所述吸盤式電磁鐵相連，其控制端與所述遙控接收端相連，用於根據所述控制信號進行觸發或關閉，以控制所述吸盤式電磁鐵與所述鋼片吸附或斷開。

優選地，所述吸盤式電磁鐵為直流吸盤式電磁鐵，由所述無人機動力電源供電。優選地，還包括圖像回傳系統，用於獲取所述導電磁鐵與所述直擊雷防護裝置的連線狀況信息，以輔助完成所述導電磁鐵與所述直擊雷防護裝置進行吸附連線。優選地，所述圖像回傳系統包括：攝像頭，設於所述無人機上，用於拍攝所述導電磁鐵與所述直擊雷防護裝置的位置圖像；圖像發射器，位於所述無人機上且與所述攝像頭相連，用於發射所述位置圖像；圖像接收器，位於所述地面控制端上，用於接收所述圖像發射器發射的所述位置圖像；顯示器，位於所述地面控制端上，用於顯示所述圖像接收器接收的所述位置圖像。

改善效果

與2015年8月之前的人工攜帶測試線的防雷檢測方式相比，《一種基於無人機的防雷檢測系統》結構簡單、裝卸方便，可針對工作人員無法攀登到頂部的高危位置進行防雷檢測；可有效降低防雷檢測過程中的危險性並可大大減少檢測過程中耗費的人力物力。

附圖說明

圖1示出了《一種基於無人機的防雷檢測系統》一個實施例提供的結構示意圖；

圖2示出了該實用新型另一個實施例提供的基於無人機的防雷檢測系統的部分結構示意圖；

圖3示出了該實用新型實施例提供的測試線分離裝置的結構示意圖。

權利要求

1.《一種基於無人機的防雷檢測系統》其特徵在於，包括：地面控制端、無人機測試線、接地電阻測試儀；所述地面控制端用於控制所述無人機飛行；所述無人機在所述測試線的測試端附近的預設位置與所述測試線相連，用於攜帶所述測試線的測試端飛行至建築物頂端，使所述測試線的測試端與建築物頂端的直擊雷防護裝置相連；所述接地電阻測試儀與所述測試線的、且與測試端相反的一端以及建築物地網外的附近土壤相連，用於檢測所述建築物頂端的直擊雷防護裝置的接地電阻阻值。

2.如權利要求1所述的基於無人機的防雷檢測系統，其特徵在於，所述地面控制端包括遙控發射器，用於發射預設的控制信號；所述無人機為四軸多旋翼無人機，其包括機體、遙控接收端和飛行控制器；所述遙控接收端用於接收所述控制信號；所述機體包括機架以及設於所述機架上的無人機動力電源、動力電機、螺旋槳，所述螺旋槳與所述動力電機相連，所述無人機動力電源用於為所述動力電機供電；所述飛行控制器與所述遙控接收端相連，以根據所述控制信號控制無人機的飛行軌跡和飛行姿態。

3.如權利要求2所述的基於無人機的防雷檢測系統，其特徵在於，所述無人機還包括電子調速器，用於根據所述控制信號改變所述無人機的速度、高度和方向。

4.如權利要求2所述的基於無人機的防雷檢測系統，其特徵在於，所述機架的材料為碳纖維。

5.如權利要求1所述的基於無人機的防雷檢測系統，其特徵在於，還包括導電磁鐵，其與所述測試線的測試端相連；所述測試線的測試端與建築物頂端的直擊雷防護裝置相連具體為：所述測試線的測試端通過所述導電磁鐵吸附在所述直擊雷防護裝置上。

6.如權利要求2所述的基於無人機的防雷檢測系統，其特徵在於，還包括測試線分離裝置，其與所述無人機相連，並與所述測試線在所述測試端附近的預設位置相連；用於根據所述控制信號控制所述無人機與所述測試線相連或分離。

7.如權利要求6所述的基於無人機的防雷檢測系統，其特徵在於，所述測試線分離裝置包括：鋼片，固定於所述測試線的測試端附近的預設位置上；吸盤式電磁鐵，設於所述無人機底部，當其通電時吸附所述鋼片以使所述測試線與所述無人機相連；電子開關，其兩條電源端與所述無人機動力電源和所述吸盤式電磁鐵相連，其控制端與所述遙控接收端相連，用於根據所述控制信號進行觸發或關閉，以控制所述吸盤式電磁鐵與所述鋼片吸附或斷開。

8.如權利要求7所述的基於無人機的防雷檢測系統，其特徵在於，所述吸盤式電磁鐵為直流吸盤式電磁鐵，由所述無人機動力電源供電。

9.如權利要求5所述的基於無人機的防雷檢測系統，其特徵在於，還包括圖像回傳系統，用於獲取所述導電磁鐵與所述直擊雷防護裝置的連線狀況信息，以輔助完成所述導電磁鐵與所述直擊雷防護裝置進行吸附連線。

10.如權利要求9所述的基於無人機的防雷檢測系統，其特徵在於，所述圖像回傳系統包括：攝像頭，設於所述無人機上，用於拍攝所述導電磁鐵與所述直擊雷防護裝置的位置圖像；圖像發射器，位於所述無人機上且與所述攝像頭相連，用於發射所述位置圖像；圖像接收器，位於所述地面控制端上，用於接收所述圖像發射器發射的所述位置圖像；顯示器，位於所述地面控制端上，用於顯示所述圖像接收器接收的所述位置圖像。

實施方式

圖1示出了《一種基於無人機的防雷檢測系統》一個實施例提供的結構示意圖。如圖1所示，該實用新型的基於無人機的防雷檢測系統包括：地面控制端300、無人機200、測試線600、接地電阻測試儀400。地面控制端300設於地面上，用於控制無人機200飛行。無人機200在測試線600的測試端附近的預設位置（優選為測試線600上距離測試端約25厘米的位置）與測試線600相連，用於攜帶所述測試線的測試端飛行至建築物頂端，使所述測試線的測試端與建築物頂端的直擊雷防護裝置100相連。

需要說明的是，接地電阻測試儀400設於地面上，其一端與測試線600的、且與測試端相反的一端相連；其另一端不是直接和建築物底部接地裝置500相連，而是與建築物地網外的附近土壤相連（例如與插入建築物地網外的附近土壤中的兩根接捷運釺相連，圖中未示出），以形成一條閉合迴路，即：直擊雷防護裝置100—引下線（圖中未示出）—建築物底部接地裝置500—建築物地網外的附近土壤—接地電阻測試儀400，達到檢測所述建築物頂端的直擊雷防護裝置100的接地電阻（建築物接地體和土壤的接地電阻）阻值的目的。

該實施例提供的基於無人機的防雷檢測系統可針對工作人員無法攀登到頂部的高危位置進行防雷檢測，並可有效降低防雷檢測過程中對工作人員人身安全的危險性；可大大減少檢測過程中耗費的人力物力；同時，該系統結構簡單、裝卸方便，可以根據實際需求對2015年8月之前的需人工攜帶測試線的防雷檢測設備進行改進以獲得該系統。

圖2示出了該實用新型另一實施例提供的基於無人機的防雷檢測系統的部分結構示意圖。如圖2所示，在上一實施例的基礎上，所述地面控制端300進一步包括遙控發射器301，用於發射預設的控制信號；該實施例中的無人機200優選為四軸多旋翼無人機，其包括機體201、遙控接收端202和飛行控制器203；遙控接收端202用於接收遙控發射器301發來的控制信號（遙控頻率為2.4千兆赫茲）。

無人機200的機體201包括機架2010以及設於其上的無人機動力電源2011、動力電機2012、螺旋槳2013；螺旋槳2013與動力電機2012相連；無人機動力電源2011用於為動力電機2012供電。飛行控制器203與遙控接收端202相連，根據該控制信號控制無人機200的飛行軌跡和飛行姿態。

作為該實施例的優選，無人機200還包括電子調速器204，用於根據遙控發射器301傳送的控制信號改變無人機200的速度、高度和方向。優選地，無人機200的機架2010為輕量化設計機架，其採用碳纖維材料，在保證強度的同時可以降低飛行重量。優選地，該實施例的防雷檢測系統還包括導電磁鐵700（圖中未示出），其與測試線600的測試端相連。

測試線600的測試端與建築物頂端的直擊雷防護裝置100相連具體是通過導電磁鐵700吸附在直擊雷防護裝置100上。優選地，該實施例的防雷檢測系統還包括圖像回傳系統900，用於獲取導電磁鐵700與直擊雷防護裝置100的連線狀況信息，以輔助操作人員完成將導電磁鐵700與直擊雷防護裝置100進行吸附連線。

進一步地，圖像回傳系統900包括：攝像頭901（優選為750線攝像頭），設於無人機200上且其鏡頭（圖中未示出）朝下，用於拍攝導電磁鐵700與直擊雷防護裝置100的位置圖像；圖像發射器902，位於所述無人機200上，且與攝像頭901相連，用於發射攝像頭901拍攝的位置圖像；圖像接收器903，位於所述地面控制端300上且與圖像發射器902進行無線通訊，接收圖像發射器902發射的位置圖像；顯示器904，位於所述地面控制端300上，用於顯示圖像接收器903接收的位置圖像，為操作人員提供參考。

圖3示出了該實用新型實施例提供的測試線分離裝置的結構示意圖。如圖3所示，在上一實施例的基礎上，當發生測試線纏繞或空中氣流不穩定等緊急情況時，為保證無人機200的安全，該實施例的防雷檢測系統還包括測試線分離裝置800，其與無人機200和測試線的測試端附近的預設位置相連，用於根據遙控接收端202接收的控制信號控制無人機200與測試線600的測試端附近的預設位置進行脫扣分離，遙控接收端202將電磁信號轉化為電壓信號以實現地面控制端300無線遙控測試線分離裝置800。

進一步地，該測試線分離裝置800包括：鋼片801，固定於測試線600的測試端附近的預設位置上；吸盤式電磁鐵802，設於無人機200底部，當其通電時吸附鋼片801，以使測試線600的測試端附近的預設位置與無人機200相連；電子開關803，其兩條電源端（圖中未示出）與無人機動力電源2011和吸盤式電磁鐵802相連，其控制端（圖中未示出）與遙控接收端202相連，用於根據預設的控制信號（遙控頻率為2.4千兆赫茲）進行觸發或關閉，以控制吸盤式電磁鐵802與鋼片801吸附或斷開。進一步地，吸盤式電磁鐵802為直流吸盤式電磁鐵；電磁鐵工作電壓為24伏，由無人機動力電源2011直接供電。

榮譽表彰

2017年12月11日，《一種基於無人機的防雷檢測系統》獲得第十九屆中國專利優秀獎。