通用型无人机电池充电管理柜设计

通用型无人机电池充电管理柜设计

李佳城陈飞飞陈伟龚彦辉

（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司曲靖局）

摘要：随着无人机技术的不断成熟，无人机开始广泛的走向了电力行业和电力领域，这是因为电力需求目前变得非常紧张，随之而来所带来的很多问题，尤其是电力工程建设的需求也逐渐的加强，很多电网在进行超高压和大容量电力线路扩建的过程中，线路穿越的地形较为复杂，线路检测的精度和效率难以保证，而无人机能够很好的解决这样的问题。无人机的使用量越来越大，伴随而来的是电池使用量的不断增加，电池的使用如果能达到智能管理的状态，那么无人机电池的管理将会更加便捷，而无人机也更加普及。因此研究一种通用型的无人机电池充电管理柜，势必将很好的解决无人机使用和管理问题。无人机的电池作为无人机常用的供电装置，其源源不竭的动力来源和便捷的充电，将成为制约无人机发展的一个非常重要的问题。

关键词：通用型；无人机；电池充电；管理柜

引言

电力行业的无人机应用，随着无线通信技术、航空遥感测绘技术的不断发展，不仅成为了可能，而且，已经成为电力领域内非常重要和新颖的一个研究类目。无人机可以帮助电力领域内快速进行放线和巡检，在对于高压线路进行航空拍摄的过程中，可以为整个高压工程储备珍贵的历史影像资料。秉承多年的行业相关经验，以丰富的设计开发知识和实际制作经验，针对无人机充电柜的具体结构和缺失进行研究和改掉，就可以提供一种非常先进的，便于管理的无人机电池充电管理，会达到更加具有实用价值的最终目的。无人机电池充电管理柜，的使用目的和技术实现要素，是希望能够提供一种根据不同尺寸大小的电池，能够进行自行调节和固定的充电柜，解决无人机充电的实际问题，具有更加良好的目的和功效。

1.无人机电池的管理困境

1.1无法实现远程灵活充放电

无人机的管理，可能需要事先规划具体使用的时间，电池管理员可能会因为一些第二天清晨的使用计划，而必须要赶回充电，这样在管理起来就非常不方便，如果无人机电池在充电后三天内不使用，出于保养需求，也需要进行放电，而无人机电池充电器无法进行及时放电，必须要在大多数情况之下进行人工户外无人机飞行放电。这种户外放电也需要人工管理员具体操作进行，因此远程灵活充放电的问题不能得到很好的解决。电力系统的无人机本领高强，神通广大，但是在各个电站，其忙碌的身影都需要电能的积极维持，很多电力系统的无人机，其工作的范围可能比较大，工作的距离也较远，因此如果不能实现远程的灵活充放电，那么对于无人机的维护和管理人员将带来很大的不便。

1.2安全性能得到很好保障

这是因为这种充放电不能实现远程的灵活调配，因此传统充电方式对电池电压和电流进行实时监控不能做到，电池一旦着火就不能智能的断电或者扑灭救火。同时针对大型无人机仓库，如果不能及时消除安全隐患、及时报警，可能带来比较大的损失，需要人工不停的监测和检查。这是在具体无人机使用过程中一大隐患，需要得到很好的解决。电力系统的无人机有时经常会进行一些危险作业，这些危险作业如果不能够得到良好的保障，那么无人机的安全性能可能会受到质疑。

1.3无法有效的对电池信息进行电子数据化的管理和保养

由于无人机是一种非常先进的使用器材，而现有的人工管理方式，没有办法对于电池的种类，数量和无人机的实际状况进行数据化的统计和分析。这几年来，无人机的保养需求不断的提升很多，由于保养不善而造成电池报废的情况越来越多，造成了巨大的成本浪费，也成为了大型无人机队伍使用过程中不可忽略的一个巨大不必要成本。为解决无人机电池的保养及管理问题，能飞航空无人机研发中心设计出一套无人机电池智能充电房系统，成为无人机电池管理的好帮手。

1.4智能充电防系统成本过高

在无人机使用初期，人们希望能够研究一种比较智能化的智能充电房，但是经过长时间的使用实践，使用者发现，智能充电防系统的设计思路相对比较庞杂，而使用过程中所面临的成本和建设的成本也相对较高。更主要的是，无人机的人工管理员需要往返于智能充电房和无人机仓库之间，在具体控制和管理的过程中，可能存在着一些漏洞。

2.无人机电池充电管理柜设计思路

鉴于智能充电房系统的长期使用思路可以发现，如果想要完成对于无人机的智能充电和放电，需要结合智能化的远程操控管理，达成对于无人机的电池保养和维护工作。一般来说，无人机的智能充电系统包括以下几个部分：物理端、服务器云端、手机/WEB端、智能充电房物理端等，将这几个部分整合之后，缩小在每一个部分的架构，并且达到智能化的管理，就可以完善的设计出一种无人机电池充电管理柜，为具体的无人机充放电和电池管理提供更加便捷的处理思路。

2.1通用型无人机电池充电管理柜达成目标

通用型的无人机电池充电管理规，需要达到远程灵活充放电的目的，可以能够在三天左右，如果无人机的电池没有使用，进行智能放电。无人机的充电柜必须有非常良好的通风和降温性能，在高智能的充电房和充电柜，对电压和电流进行温度实测的时候，一但有判别异常或者接近额定的功率及温度，就立刻停止充放电的操作，在必要时选择报警。

智能充电柜有更多更好的通风和降温性能，高智能的充电柜对于电流和电压以及温度做实时检测时，同时也会考虑到有效的对于电池信息进行电子数据化的管理。智能充电柜能自动把充满电3天的电池进行放电，对一个月没有使用的电池进行充放电保养操作。根据电池历史，长期未使用的电池将优先使用，如果使用时间超过一个月，则会优先使用自动充放电维护。此外，对于已充电三天但未使用的电池，将自动执行放电操作以节省电压。

智能充电柜最大的优点，就是可以考虑到无人机在线路巡检方面的用电需求，因此通过资料和图像的反馈，可以清晰的通过无人机对于电力系统内部的一些事务进行合理判断，保证在电脑使用过程中，避免一些操作的盲点，提高电力运营和检修的速度及效率。

2.2智能无人机电池充电柜技术实现要素

无人机智能电池充电柜的目的是为无人机提供一个电池充电管理柜，以解决无人机蓄电池在技术背景下的充电问题，并根据不同大小的电池对电池进行调整和安装。对无人机蓄电池充电记录装置问题进行了改进。无人机电池充电管理柜包括机柜、散热风扇、隔断板、记录板、凹滑板、电池固定座、锁把、插座、圆形橡胶固定板A、圆形橡胶固定板B和弹簧。

分隔板铆接在柜体内侧，分隔板顶部设有两组记录板；凹型滑板的顶部设有两组电池固定座，电池固定座内侧通过弹簧与圆形橡胶固定板B连接。锁紧旋钮的前端固定有圆形橡胶固定板A;体的内底设有两组散热风扇，柜体的左、右内壁分别镶嵌有多个插座。

无人机电池充电柜还可以保证电力，无人机在搭载多种任务负荷的时候，考虑到其可见光和红外热像仪，紫外成像仪以及日夜作业的需求，因此在充电硅技术实现要素方面，可能比一般的民用或者农用无人机要求会更高，这是因为其电池的耗损量和故障的检修率要求可能更为频繁。

2.3新型智能无人机电池充电柜的优势

在智能无人机充电柜内，通过中央隔板，分成左右两个部分，两个部分结构完全相同和对称，其记录板和电池固定座之间的比例间隔是成规律的，所有电池的固定座工形结构，以及固定座的下端都处于凹型滑板内侧。在所有电池固定座底面，将设有多组散热通孔，采用实用的新型锁紧旋钮和橡胶固定板位置的设置，就可以对不同尺寸的电池进行固定，避免电池在充电过程中任意晃动。新型可滑动的电池固定座，可以根据无人机电池的大小，对两组电池固定座之间的距离进行滑动和调整，不同尺寸的电池充电过程将会非常方便，新型的散热风扇和散热通孔的设置，有利于降低无人机电池充电的温度，提高电池的整体散热性能。

智能无人机电池充电柜，能够很好的实现，智能化，获取正在充电电池的实时信息，包括其电压、电流、温度、电量和申请人或者电池历史以来的充放电记录，以方便保养，可以远程对于无人机电池进行申请和取消，操作非常灵活而方便，对于下属电池的申请情况和电池的安全状况也能够及时的得知。

另外由于电力系统的无人机使用的种类是不同的，有的无人机是专门用来排除故障的，有的无人机是专门用来进行线路检修和检测以及视频监控的，因此，在对于电池的使用频率，充放电频率以及电池的管理，性能和电池型号等各个方面，要求能够达到无人充电柜的通用效果。

结论

通用型的无人机电池充电管理柜，最大的特点就是能对于不同尺寸和不同型号的电池进行充放电和智能化的维护，并且对于不同工作人员的功能权限做了设置，根据所有的功能权限，对于电池的管理实现分层管理。因此可以看出，通用型无人机电池充电管理柜，能够让无人机的电池管理更为简单和安全通过申请某种种类或者一定数量电池的管理权限，就可以提前预约无人机电池的领用时间，电池管理系统会自动安排充电和放电操作，日常维护将变得非常简单、有效。

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