陳 鳴

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局，廣東 惠州516000）

1 項(xiàng)目背景及研究意義

“十三五”期間，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展步入新常態(tài)，電力體制改革進(jìn)一步深化，國(guó)家實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略。隨著科技的進(jìn)步，無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等智能手段被應(yīng)用到了電網(wǎng)運(yùn)行、規(guī)劃和建設(shè)中，相較于傳統(tǒng)人工模式大大提高了工作效率，降低了電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，并取得了良好的成果。

隨著我國(guó)通信等技術(shù)的不斷成熟，無(wú)人機(jī)被廣泛應(yīng)用到了電力系統(tǒng)線路巡檢。與傳統(tǒng)人工巡檢相比，無(wú)人機(jī)巡檢具有效率高、質(zhì)量高、不受地形條件影響等特點(diǎn)，較好地解決了巡線人員一路走線勞動(dòng)、強(qiáng)度較大及檢測(cè)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確的問(wèn)題，操作安全可靠，大大降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也極大提高了故障處理的識(shí)別效率[1]。但是目前電力巡檢無(wú)人機(jī)為多旋翼無(wú)人機(jī)，大概20 分鐘左右就要更換一次電池，使得無(wú)人機(jī)工作效率較低，為了完成巡檢任務(wù)，配網(wǎng)人員必須攜帶足夠的電池或者攜帶充電設(shè)備在野外環(huán)境充電，然而無(wú)人機(jī)電池充電所需的設(shè)備繁雜，在運(yùn)輸存儲(chǔ)過(guò)程中還要提供多方位的保護(hù)，不方便對(duì)其進(jìn)行管理，而且充電設(shè)備所需電源幾乎都是市電AC220～50Hz 或者AC220～60Hz，無(wú)法在野外作業(yè)環(huán)境進(jìn)行充電[2-5]。

基于以上現(xiàn)狀，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一款移動(dòng)充電柜，柜體內(nèi)包括兩部分，一個(gè)智能充電槽和一個(gè)無(wú)人機(jī)存放位，智能充電槽采用2×5 的布局方式整齊排列10 個(gè)充電位，充電槽通過(guò)輸入的市電經(jīng)內(nèi)置的開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且通過(guò)控制處理器輸出對(duì)應(yīng)的電壓電流供大疆精靈4 系列的電池進(jìn)行充放電，解決了無(wú)人機(jī)電池野外無(wú)法充電的問(wèn)題；無(wú)人機(jī)存放位用來(lái)管理放置精靈4 系列的無(wú)人機(jī)，該款移動(dòng)充電柜具有體積小、可移動(dòng)、便于攜帶的特點(diǎn)，能夠?qū)o(wú)人機(jī)和電池進(jìn)行統(tǒng)一管理，是一個(gè)集無(wú)人機(jī)電池充電、存放無(wú)人機(jī)于一體的設(shè)備，攜帶它外出工作節(jié)省了不少人力資源。

2 功能特點(diǎn)介紹

2.1 強(qiáng)勁且安全的充電性能

本產(chǎn)品的智能充電槽內(nèi)置10 個(gè)智能充電位，單個(gè)充電位最大功率＞95w，充電時(shí)最大輸出電流可達(dá)5.7A，在此充電功率下，同時(shí)充滿10 塊無(wú)人機(jī)智能電池僅需要1.5h 左右即可，節(jié)省了大量的充電時(shí)間，提高無(wú)人機(jī)的工作效率。

智能充電槽內(nèi)設(shè)置有多種安全保護(hù)機(jī)制，一種是對(duì)電池的安全保護(hù)，智能充電槽能對(duì)電池溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而自動(dòng)地對(duì)電池進(jìn)行充放電管理，當(dāng)在充電槽內(nèi)插入電池充電時(shí)，充電槽會(huì)全程自動(dòng)地對(duì)電池進(jìn)行溫度監(jiān)控，如果檢測(cè)到電池溫度過(guò)高即停止充電操作，等待電池溫度下降后再進(jìn)行充電操作[6]。同時(shí)智能充電槽還能夠識(shí)別無(wú)法正常工作的電池和自動(dòng)監(jiān)控電池狀態(tài)，防止電池過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流，保護(hù)電池與電路安全；另一種是對(duì)充電槽的保護(hù)，充電槽會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控自身的溫度，內(nèi)置有散熱風(fēng)扇，當(dāng)充電槽自身處于高溫或通風(fēng)不暢的環(huán)境下，充電槽會(huì)自動(dòng)提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速以便進(jìn)行散熱，如果風(fēng)扇處于高轉(zhuǎn)速下還是處于高溫狀態(tài)，則充電槽會(huì)自動(dòng)停止所有電池的充電以保證移動(dòng)充電箱與電池的安全。

2.2 存放一體

本項(xiàng)目柜體內(nèi)的設(shè)計(jì)可用來(lái)存放精靈4 系列無(wú)人機(jī)及其配件、電池、遙控與平板，優(yōu)點(diǎn)是不用分別搬運(yùn)無(wú)人機(jī)和充電設(shè)備，有出行工作任務(wù)時(shí)，只需要把電池和飛機(jī)等所有物品同時(shí)裝進(jìn)充電柜，帶著充電柜出行即可，使用飛機(jī)結(jié)束后，再把所有東西放回原位。移動(dòng)充電柜是一體化的設(shè)備，方便對(duì)無(wú)人機(jī)及其設(shè)備等進(jìn)行集中管理，有效避免出行或返回時(shí)有些設(shè)備遺漏遺忘。

2.3 體積小、可移動(dòng)，方便攜帶

移動(dòng)充電柜的外觀設(shè)計(jì)類(lèi)似“行李箱”，尺寸大小是842*353*242mm，箱子外殼材料采用高強(qiáng)度塑料，強(qiáng)度和剛度較高，阻燃等級(jí)為V0，充電柜底部設(shè)有四個(gè)可移動(dòng)的輪子，箱子最上面有拉桿箱設(shè)計(jì)，手持拉桿箱便可移動(dòng)充電柜，方便運(yùn)輸與攜帶。

圖2 一體化存放結(jié)構(gòu)示意圖

3 模塊設(shè)計(jì)

3.1 智能充電槽模塊設(shè)計(jì)

移動(dòng)充電柜的智能充電槽由開(kāi)關(guān)電源、變換器、DSP控制器和面板顯示器組成[7]。為了保護(hù)人身安全，智能充電槽內(nèi)的金屬裸露部分全部接地線，防止發(fā)生觸電事故。開(kāi)關(guān)電源輸入為AC 85～264V 交流電源，為了防止電源內(nèi)部短路或過(guò)流等其他電氣安全事故，電源內(nèi)接有保險(xiǎn)絲，當(dāng)發(fā)生電源內(nèi)部短路或者過(guò)流等其他電氣安全事故時(shí)，保險(xiǎn)絲自動(dòng)熔斷以保護(hù)后面的電路[8]。

變換器包括10 個(gè)充電位，每個(gè)充電位具有對(duì)電池的防呆、防反插設(shè)計(jì)，并且具有單獨(dú)的狀態(tài)指示燈，狀態(tài)指示燈通過(guò)不同顏色的Led 燈來(lái)顯示閃爍或常亮，以此來(lái)表示充電槽此時(shí)對(duì)電池的工作狀態(tài)。輸入的市電經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換后主要輸出到變換器，通過(guò)變換器轉(zhuǎn)換成電池充電所需要的充電電壓與電流DSP 控制器通過(guò)控制變換器來(lái)管理電池的充放電過(guò)程，包括控制充電電壓、充電電流、充電溫度、充電曲線等信息，控制面板顯示當(dāng)前充電槽對(duì)應(yīng)的充電位置狀態(tài)（見(jiàn)圖1）。

3.2 一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

移動(dòng)充電柜一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要用來(lái)存放無(wú)人機(jī)、電池、遙控及其他設(shè)備等，把所有無(wú)人機(jī)巡檢作業(yè)需要的設(shè)備統(tǒng)一放進(jìn)充電箱內(nèi)存放管理，其設(shè)計(jì)理念是為了簡(jiǎn)化無(wú)人機(jī)巡檢的準(zhǔn)備工作，如果有巡檢作業(yè)需求時(shí)，巡檢人員只需檢查充電箱內(nèi)的裝備，確認(rèn)無(wú)誤后攜帶移動(dòng)充電箱出門(mén)即可（圖2）。

4 應(yīng)用前景

利用大疆精靈4 系列的無(wú)人機(jī)對(duì)配網(wǎng)線路進(jìn)行常態(tài)化巡檢已經(jīng)成為供電部門(mén)的首選工具，利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡檢工作可以有效節(jié)約人力物力資源，但其存在需要攜帶大量電池、且野外沒(méi)有市電進(jìn)行充電的問(wèn)題和其他外部環(huán)境等因素的影響。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的移動(dòng)充電柜可在野外便捷的供電池充放電，充電安全性能較高，能更好的適應(yīng)室外工作環(huán)境，是一個(gè)集電池充電、存放無(wú)人機(jī)于一體的設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人值守、自動(dòng)監(jiān)控電池充放電、對(duì)電池過(guò)充過(guò)放過(guò)流的自動(dòng)斷電保護(hù)、智能管理飛機(jī)的功能。