[發明專利]一種基于5G技術的鐵路巡檢無人機

在審

• 申請號: 202110040768.1
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112882490A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 胡軍;高云博;鐘琪;賴亞昕;李天明;熊健峰;毛春燕
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 武漢匯知云專利代理事務所(普通合伙) 42283
• 代理人: 劉焓

1.一種基于5G技術的鐵路巡檢無人機，其特征在于：包括無人機航模、風葉螺旋槳、旋轉電機、調速器、蓄電池、云臺相機、控制電路板、激光成像雷達、5G模塊、北斗定位模塊、高清攝像頭、激光測距雷達、無線電能接收器、電壓傳感器、電流傳感器、ZigBee路由器，由無人機航模、風葉螺旋槳、旋轉電機、調速器、蓄電池、控制電路板組成無人機的主體結構，其中無人機航模的四個支架上分別安裝有相同的旋轉電機和調速器，每個旋轉電機上安裝有風葉螺旋槳，控制電路板、蓄電池安裝在無人機航模中，由蓄電池為旋轉電機、調速器、控制電路板供電，通過控制電路板控制調速器的輸出，進而調速器對旋轉電機進行調速，通過調節各個旋轉電機不同轉速來控制無人機的飛行方向和調節無人機的飛行高度，激光成像雷達、5G模塊、北斗定位模塊安裝在無人機航模的上方，激光成像雷達用于檢測接觸線的磨損情況，在控制電路板中計算出接觸線的直徑，進而判斷接觸線的磨損程度，北斗定位模塊用于實時定位無人機當前所在的位置，云臺相機、高清攝像頭、激光測距雷達、無線電能接收器、電壓傳感器、電流傳感器、ZigBee路由器安裝在無人機航模的底端，云臺相機用于輔助無人機進行循跡飛行，高清攝像頭對鋼軌的斷裂、形變進行識別，激光測距雷達用于檢測無人機距離地面的高度，電壓傳感器、電流傳感器用于分別檢測蓄電池的電壓和電流，并將檢測到的電壓電流信息傳輸至控制電路板。

2.根據權利要求1所述的基于5G技術的鐵路巡檢無人機，其特征在于：所述云臺相機輔助無人機進行循跡飛行的方案為：鐵路軌道主要是由兩根鋼軌和軌枕組合而成的，通過云臺相機采集鋼軌的圖像信息并傳輸至控制電路板進行圖像識別處理，通過圖像識別算法識別出兩根鋼軌所在的相對位置，以兩根鋼軌為循跡線，控制電路板便控制無人機沿著鋼軌飛行。

3.根據權利要求1所述的基于5G技術的鐵路巡檢無人機，其特征在于：所述高清攝像頭對鋼軌的斷裂、形變進行識別的方案為：無人機沿著軌道飛行，無人機懸在鋼軌上空，通過高清攝像頭采集軌道的圖片上傳至控制電路板，在控制電路板中進行圖像識別，在二值圖像中，鋼軌斷裂處的像素會出現明顯的不同，通過計算像素來判斷鋼軌是否斷裂，而當鋼軌發生形變時，兩根鋼軌之間的距離也會改變，且在圖像中，鋼軌的像素值與背景圖的像素值存在明顯的差異，通過計算兩根鋼軌像素值之間的間距來判斷鋼軌是否發生形變。

4.根據權利要求1所述的基于5G技術的鐵路巡檢無人機，其特征在于：所述無線電能接收器通過在鐵路沿線設有的無線充電臺上進行取電。

5.根據權利要求4所述的基于5G技術的鐵路巡檢無人機，其特征在于：所述無線充電臺包括支撐臺、ZigBee終端節點、無線電能發射器、穩壓器，穩壓器安裝在支撐臺中，且穩壓器連接在220V市電與無線電能發射器之間，將220V市電穩壓后為無線電能發射器供電，ZigBee終端節點、無線電能發射器安裝在支撐臺上方，無線電能發射器用于為無線電能接收器供電，實現無人機的無線充電，ZigBee終端節點用于與ZigBee路由器建立無線連接關系。

6.根據權利要求5所述的基于5G技術的鐵路巡檢無人機，其特征在于：所述無人機尋找無線充電臺的方案為：在ZigBee終端節點和ZigBee路由器中設置相同的通信協議，只有無人機上的ZigBee路由器才能與無線充電臺的ZigBee終端節點進行通信，當電壓傳感器、電流傳感器檢測到無人機的蓄電池電壓電流低于預設值時，控制電路板控制控制ZigBee路由器打開，ZigBee路由器與最近的ZigBee終端節點建立通訊，調速器調節旋轉電機的轉速，進而調節無人機的方向向已經建立連接的ZigBee終端節點處飛去，停留在無線充電臺上，接著無線電能發射器為無線電能接收器供電，通過無線電能接收器將電能傳輸給蓄電池，當電壓傳感器、電流傳感器檢測蓄電池的電壓電流正常后，表明充電結束，控制電路板控制無人機飛往軌道上方繼續巡檢。