无人机充电系统的制作方法

1.本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机充电系统。


背景技术：

2.目前无人机在各种场景下进行了大量推广应用，比如无人机经常出现在农业生产、电力巡线、高速巡检、城市巡逻等应用场景中，无人机具有灵活性高、实时性高等特点。在目前的应用场景中，需要工作人员在靠近目标区域放飞无人机进行巡视，在飞机电量不足时，无人机返航至起飞位置，工作人员对无人机补充电能。此种情况下，需要投入大量人力对无人机补充电能，导致无人机无法全天候正常工作，没有更好地发挥无人机的灵活性及实时性。随着无人机技术发展，逐渐出现了无人机充电站，无人机飞落到充电站对应设备上可实现充电，但仍需要人工进行一些操作，没有完全实现充电过程的无人化，存在充电过程复杂，充电过程自动化程度较低的问题。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种无人机充电系统，该无人机充电系统简化无人机充电过程，提高无人机充电过程自动化程度。
4.第一方面，本实用新型实施例提供了一种无人机充电系统，包括：
5.控制系统、机场充供电设备、机舱系统、及停机坪；
6.所述机场充供电设备、及所述停机坪设置于所述机舱系统的机舱内，所述机场充供电设备安装于所述停机坪上；
7.所述控制系统，分别与所述机场充供电设备、所述机舱系统连接；
8.所述控制系统，用于控制所述机舱系统开关舱门，使得无人机降落到所述停机坪，并控制所述机场充供电设备对所述无人机充电。
9.可选的，所述无人机充电系统，还包括：引导信标，设置于所述停机坪上，用于指示所述无人机停驻的预置位置；
10.检测传感器，设置于所述停机坪上，用于在检测到所述无人机降落在所述预置位置时，向所述控制系统发送所述无人机降落正确信息。
11.可选的，所述无人机充电系统，还包括：与所述控制系统连接的环境监控设备，所述环境监测设备设置于所述机舱系统的机舱内；
12.所述环境监控设备，用于监控所述机舱系统的内部环境参数，向所述控制系统发送所述内部环境参数；
13.所述控制系统，还用于在所述内部环境参数处于预设环境安全阈值范围时，控制所述机场充供电设备与所述无人机的充电接口对接。
14.可选的，所述无人机充电系统，还包括：与所述控制系统连接的安全监控设备，所述安全监控设备包括舱内监控器及舱外监控器；
15.所述舱内监控器设置于所述机舱系统内，用于监控舱内安全事件信息，向所述控
制系统发送所述舱内安全事件信息；
16.所述舱外监控器设置于所述机舱系统外，用于监控舱外安全事件信息，向所述控制系统发送舱外安全事件信息；
17.所述控制系统，还用于向所述无人机发送允许降落信号或异常信号。
18.可选的，所述机场充供电设备包括：电源设备及充电设备，所述电源设备包括高压电源、不间断电源及低压电源；
19.所述高压电源或所述不间断电源与所述充电设备连接，用于通过所述充电设备向所述无人机提供电源；
20.所述低压电源，用于向所述机舱系统、所述安全监控设备及所述环境监控设备供电。
21.可选的，所述充电设备包括：充电机、充电控制器、及自动对接插头；
22.所述控制系统，还用于控制所述自动对接插头与所述无人机的所述充电接口对接；
23.所述充电机，分别与所述充电控制器、所述自动对接插头及所述电源设备连接，用于将所述电源设备提供的电源电压调整为所述无人机的充电电压；
24.所述充电控制器，还与所述控制系统连接，用于监控所述无人机的充电状态参数，向所述控制系统发送所述充电状态参数。
25.可选的，所述环境监控设备包括环境参数检测传感器及环境调控模块；
26.所述环境参数检测传感器及所述环境调控模块分别与所述控制系统连接；
27.所述环境参数检测传感器，用于检测舱内环境参数，向所述控制系统发送所述舱内环境参数；
28.环境调控模块，用于接收所述控制系统发送的环境调节指令，根据所述环境调节指令，对舱内环境进行调整。
29.可选的，所述环境参数检测传感器包括温度传感器和/或湿度传感器，所述环境调控模块包括以下至少一种：温控模块、湿控模块及风扇。
30.可选的，所述无人机充电系统还包括：
31.通信模块，分别与所述控制系统及云控终端连接，用于向所述云控终端发送所述内部环境参数、舱外安全事件信息、舱内安全事件信息及所述充电状态参数，从所述云控终端接收操作指令，向所述控制系统送所述操作指令；
32.所述低压电源，还用于向所述通信模块供电。
33.可选的，所述机舱系统包括舱门驱动及舱门位置传感器；
34.所述舱门驱动及所述舱门位置传感器分别与所述控制系统连接；
35.所述控制系统，还用于控制所述舱门驱动开启或关闭舱门；
36.所述舱门位置传感器，用于检测舱门的开合状态，向所述控制系统发送所述开合状态。
37.上述本技术提供的无人机充电系统，通过控制系统协调控制机舱系统、机场充供电设备，开关舱门使得无人机降落到停机坪的正确位置，控制机场充供电设备对无人机进行充电，简化无人机充电过程，提高无人机充电过程自动化程度，实现无人机充电过程无人化，降低人工成本。
附图说明
38.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对本实用新型保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
39.图1示出了本技术提供的无人机充电系统的一结构示例图；
40.图2示出了本技术提供的停靠平台的一结构示例图；
41.图3示出了本技术提供的停靠平台的另一结构示例图；
42.图4示出了本技术提供的无人机充电系统的另一结构示例图；
43.图5示出了本技术提供的无人机充电系统的另一结构示例图；
44.图6示出了本技术提供的无人机充电系统的另一结构示例图；
45.图7示出了本技术提供的机场充供电设备的一结构示例图；
46.图8示出了本技术提供的充电设备的一结构示例图；
47.图9示出了本技术提供的无人机充电系统的一部分连接关系示例图；
48.图10示出了本技术提供的无人机充电系统的另一部分连接关系示例图；
49.图11示出了本技术提供的机场充供电设备的一结构示例图；
50.图12示出了本技术提供的机舱系统的一结构示例图。
具体实施方式
51.下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
52.通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
53.在下文中，可在本实用新型的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
54.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
55.除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本实用新型的各种实施例中被清楚地限定。
56.实施例1
57.请参阅图1，本技术实施例的无人机充电系统100包括：控制系统101、机场充供电
设备102、机舱系统103、及停机坪104；所述机场充供电设备102、及所述停机坪104设置于所述机舱系统103的机舱内，所述机场充供电设备102安装于所述停机坪104上；所述控制系统101，分别与所述机场充供电设备102、所述机舱系统103连接；所述控制系统101，用于控制所述机舱系统103开关舱门，使得无人机降落到所述停机坪104，并控制所述机场充供电设备102对所述无人机充电。
58.在本实施例中，机舱系统103是机场充供电设备102、所述停机坪104的保护外壳。机舱包括机舱门及机舱窗，通过开闭机舱门，让无人机飞进或飞出机舱停驻到停机坪上，通过使机舱门处于关闭状态，保护无人机充电系统100的机场充供电设备102及所述停机坪104。机舱窗可以便于电器接线及对机舱内的器件进行维护。
59.请参阅图2-图3，停靠平台200包括安装基座201、停机坪202、及舱门203，停机坪202设置在安装基座201上，停机坪202设置有导向槽204，导向槽204可以引导无人机正确降落。在无人机降落后，无人机300的脚架301用于支撑无人机立于机舱中。停靠平台200设置有本实施例提供的无人机充电系统，无人机充电系统的控制系统控制开关舱门203。在无人机正确降落后，控制系统控制关闭舱门203。
60.本实施例中，控制系统是无人机充电系统的控制中心，可以用于协调控制机场充供低昂设备及机舱系统协同工作，还可以通过通信模块与外界进行信息交流。举例来说，控制系统101可以为智能网关，还可以为其他具有控制功能的设备，在此不做限制。
61.本实施例中，通过控制系统101控制机舱系统103开关舱门，在无人机降落到停机坪的正确位置时，控制机场充供电设备102对无人机进行充电，简化无人机充电过程，提高无人机充电过程自动化程度，实现无人机充电过程无人化，降低人工成本。
62.可选的，请参阅图4，无人机充电系统100还包括：
63.引导信标1041，设置于所述停机坪104上，用于指示所述无人机停驻的预置位置；
64.检测传感器1042，设置于所述停机坪上，用于在检测到所述无人机降落在所述预置位置时，向所述控制系统发送所述无人机降落正确信息。
65.在本实施例中，控制系统101可以接收无人机的降落指令，根据降落指令，控制开关舱门，回收无人机。无人机根据设置在停机坪104上的引导信标的指引，完成降落过程，并稳定停放在停机坪上。检测传感器检测到无人机降落在正确位置后，向控制系统101发送无人机降落正确信息。
66.这样，引导信标可以方便无人机停驻在停机坪的正确位置，检测传感器1042可以快捷地确定无人机停驻位置是否正确。
67.可选的，请参阅图5，无人机充电系统100还包括：与所述控制系统101连接的环境监控设备105，所述环境监测设备105设置于所述机舱系统的机舱内；
68.所述环境监控设备105，用于监控所述机舱系统103的内部环境参数，向所述控制系统101发送所述内部环境参数；
69.所述控制系统101，还用于在所述内部环境参数处于预设环境安全阈值范围时，控制所述机场充供电设备102与所述无人机的充电接口对接。
70.在本实施例中，环境监控设备105设置于所述机舱系统103内，机舱系统103作为保护外壳，可以保护环境监控设备105，降低环境监控设备105的损伤。
71.在本实施例中，为使得能够准确地检测到内部环境参数，所述环境监控设备105在
机舱舱门关闭后，检测机舱密闭空间的内部环境参数。控制系统101从环境监控设备105接收内部环境参数，判断所述内部环境参数是否处于预设环境安全阈值范围。需要说明的是，无人机降落在停机坪后，所述机场充供电设备102已与无人机充电接口完成对接。在本实施例中，为了确保充电安全，在充电接口对接完成后，没有立即对无人机进行充电，需要对充电过程是否安全进行判断。控制系统101在确定内部环境参数处于预设环境安全阈值范围时，确定启动对无人机进行充电时安全的，才启动对无人机的电池进行充电，即充电设备只有在内部环境参数处于预设环境安全阈值范围内时，才开始对无人机充电。
72.本实施例中的无人机充电系统，通过环境监控设备105检测舱内环境参数，在舱内环境参数处于预设环境安全阈值范围时，才开始对无人机进行充电，可以避免所述环境不满足充电条件时直接对无人机充电导致的安全隐患，提高无人机充电过程的安全性。
73.可选的，请参阅图6，无人机充电系统100还包括：与所述控制系统101连接的安全监控设备106，所述安全监控设备106包括舱内监控器及舱外监控器；
74.所述舱内监控器设置于所述机舱系统103内，用于监控舱内安全事件信息，向所述控制系统101发送所述舱内安全事件信息；
75.所述舱外监控器设置于所述机舱系统103外，用于监控舱外安全事件信息，向所述控制系统101发送舱外安全事件信息；
76.所述控制系统101，还用于向所述无人机发送允许降落信号或异常信号。
77.在本实施例中，所述控制系统101从所述舱内监控器接收所述舱内安全事件信息，从所述舱外监控器接收所述舱外安全事件信息。所述控制系统101用于在所述舱内安全事件信息及舱外安全事件信息满足预设安全条件时，向所述无人机发送允许降落信号；在所述舱内安全事件信息及舱外安全事件信息不满足预设安全条件时，向所述无人机发送异常信号。
78.在本实施例中，舱内监控器设置于所述机舱系统103内，机舱系统103作为保护外壳，可以保护舱内监控器，降低舱内监控器的损伤。
79.在本实施例中，安全监控设备106为现有的监控设备，采用现有的图像分析技术进行监控。舱内监控器1061及舱外监控器1062可以为现有技术中的监控器。这样，通过安全监控设备106可以确保无人机升降过程及充电过程的安全，避免出现事故。
80.可选的，参阅图7，所述机场充供电设备102包括：电源设备1021及充电设备1022，所述电源设备1021包括高压电源10211、不间断电源10212及低压电源10213；
81.所述高压电源10211或所述不间断电源10212与所述充电设备1022连接，用于通过所述充电设备1022向所述无人机提供电源；
82.所述低压电源1022，用于向所述机舱系统103、所述安全监控设备106及所述环境监控设备105供电。
83.可选的，参阅图8，所述充电设备1022包括：充电机10222、充电控制器10221、及自动对接插头10223；
84.所述控制系统101，还用于控制所述自动对接插头10223与所述无人机的所述充电接口对接；
85.所述充电机10222，分别与所述充电控制器10221、所述自动对接插头10223及所述电源设备1021连接，用于将所述电源设备1021提供的电源电压调整为所述无人机的充电电
压；
86.所述充电控制器10221，还与所述控制系统101连接，用于监控所述无人机的充电状态参数，向所述控制系统101发送所述充电状态参数。
87.在本实施例中，所述控制系统101接收所述充电状态参数，并根据所述充电状态参数对无人机充电过程进行管控。在本实施例中，充电状态参数包括充电电压、充电电流等充电参数，还包括无人机的电池电流情况等电池状态参数，监控无人机的充电状态参数，可以便于人们对无人机充电过程进行了解，确保充电过程安全。
88.在本实施例中，完成充电后，无人机充电系统100会根据充电完成信号断开充电，无人机的电池即处于满电状态，控制系统101可以根据飞行安全条件及任务状态向无人机发送起飞许可信号，使得无人机进执行下一任务。
89.可选的，请参阅图9，所述电源设备1021包括依次连接的高压电源10211、不间断电源10212及低压电源10213；所述不间断电源10212还与所述充电设备1022连接，用于通过所述充电设备1022向所述无人机提供电源；所述低压电源10213，用于向所述机舱系统103、所述环境监控设备105及所述安全监控设备106供电。
90.在本实施例中，高压电源10211可以包括市电和/或太阳能电源，不间断电源(uninterruptible power supply，ups)用于储备电源。补充说明的是，当市电输入正常时，ups将市电稳压后供应给无人机进行充电；当市电由于事故停电，出现中断时，ups利用储备的电源向无人机进行充电，使无人机充电维持正常，保护无人机的电池。
91.可选的，所述环境监控设备包括环境参数检测传感器及环境调控模块；
92.所述环境参数检测传感器及所述环境调控模块分别与所述控制系统连接；
93.所述环境参数检测传感器，用于检测舱内环境参数，向所述控制系统发送所述舱内环境参数；
94.环境调控模块，用于接收所述控制系统发送的环境调节指令，根据所述环境调节指令，对舱内环境进行调整。
95.可选的，述环境参数检测传感器包括温度传感器和/或湿度传感器，所述环境调控模块包括以下至少一种：温控模块、湿控模块及风扇。
96.在本实施例中，参见图10，所述环境监控设备105包括温度传感器1051、湿度传感器1052、温控模块1053、风扇1054及温控模块1055。控制系统101分别与温度传感器1051、湿度传感器1052、温控模块1053、风扇1054及温控模块1055连接。温度传感器1051和湿度传感器1052分别检测机舱内的温度及湿度。控制系统101分别从温度传感器1051、湿度传感器1052接收机舱的内部温度参数及内部湿度参数，在内部温度参数和/或内部湿度参数不处于预设温度安全阈值范围、预设湿度安全阈值范围时，控制温控模块1053、风扇1054及温控模块1055对机舱内部温度参数及机舱内部湿度进行调整。
97.在本实施例中，在机舱待机或无人机充电过程中，因为运行内部电气部件，产生大量热能，或因为潮湿天气，机舱内部会凝集水汽，造成机舱内部的温湿度失衡，机舱内部环境变为不利于无人机充电系统的工作环境。控制系统101在接收到环境参数检测传感器拾取的温度值及湿度值，确定温度值及湿度值发生失衡，不处于预设环境安全阈值范围时，通过环境调控模块将机舱内部的温度及湿度调整至预设环境安全阈值范围。
98.在本实施例中，环境监控设备105使得机舱内部环境处于可控状态，将机舱内部的
温度及湿度调控在满足无人机电池充电的安全范围之内，确保机舱内环境参数满足无人机充电过程中的环境参数安全要求。
99.可选的，请参阅图11，所述无人机充电系统100还包括：通信模块107，分别与所述控制系统101及云控终端连接，用于向所述云控终端发送所述内部环境参数、舱外安全事件信息、舱内安全事件信息及所述充电状态参数，从所述云控终端接收操作指令，向所述控制系统送所述操作指令；
100.所述低压电源10213，还用于向所述通信模块供电。
101.在本实施例中，通过通信模块107分别与所述控制系统101及云控终端连接，实现无人机充电系统100与外界的云控终端之间进行信息交流。用户通过云控终端与通信模块进行连接，能够对无人机充电系统100的充电过程进行监控。云控终端可以包括用户终端及人工智能终端，操作指令可以为用户通过用户终端输入的用户操作指令，也可以为人工智能终端自动判断分发的操作指令。人工智能终端可以为ai智能监管系统。
102.进一步补充说明的是，控制系统101将收集的内部环境参数、舱内安全事件信息、舱外安全事件信息、无人机降落正确信息、充电状态参数通过通信模块发送给云控终端。云控终端将内部环境参数、舱内安全事件信息、舱外安全事件信息、无人机降落正确信息、充电状态参数显示给用户查阅，用户可以根据查阅到的信息，通过云控终端向无人机充电系统发送用户操作指令，对机舱内部环境参数进行调控，或者控制打开或关闭机舱舱门，方便用户通过云控终端对无人机充电系统进行管控。
103.此外，云控终端还可以根据内部环境参数、舱内安全事件信息、舱外安全事件信息、无人机降落正确信息、充电状态参数等数据对无人机降落过程、无人机充电过程的安全性进行判断，自动下发操作指令，实现无人化的自动管控。
104.可选的，参阅图12，所述机舱系统103包括舱门驱动1031及舱门位置传感器1032；
105.所述舱门驱动1031及所述舱门位置传感器1032分别与所述控制系统101连接；
106.所述控制系统101，还用于控制所述舱门驱动1031开启或关闭舱门；
107.所述舱门位置传感器1032，用于检测舱门的开合状态，向所述控制系统101发送所述开合状态。
108.这样，控制系统101控制舱门驱动1031开启或关闭舱门，实现舱门的自动开闭，舱门位置传感器1032检测舱门的开合状态，保证舱门自动开关，且使得控制系统101能够及时了解舱门的开合状态。
109.本技术提供的无人机充电系统，通过控制系统协调控制机舱系统、机场充供电设备，开关舱门使得无人机降落到停机坪的正确位置，控制机场充供电设备对无人机进行充电，简化无人机充电过程，提高无人机充电过程自动化程度，实现无人机充电过程无人化，降低人工成本。
110.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。