【2020年第9期
f冷轧扁钢
丨照明电器丨
许佳松唐骥钊李卓恒陈栩杰
广东电网有限责任公司汕尾供电局（广东汕尾516600)
摘要：目前，随着电网的快速发展，输电线路越来越多。在电力系统的输电一线生产班组中，都配备了多旋翼无人机，
采用“人巡+机巡”的方式进行线路巡检，这也是未来输电运维的主要方向。无人机的独特作用提供了新的平台和视角，
提高了工作效率。但随着无人机的增多，管理难度越来越大，尤其在无人机的电池管理上，一直存在比较大的安全隐患， 如过充过放等现象。文章提出一种能实现远程控制的无人机电池管理设备。该设备能
实时监測设备中的电池电量变化，并 根据数据改变设备的充存模式，通过智能控制提高无人机电池管理水平和安全系数。关键词：无人机；电池管理；远程控制
〇研究背景
无人机巡检是电网运行检修的主要手段之一。随着机 巡比重的不断增加，无人机的数量越来越多，管理难度也 越来越大，尤其是无人机普遍采用的高容量锂电池存在过 充过放风险，控制不好将缩短电池使用寿命，甚至引发燃 爆事故。无人机电池通常采用多电芯串并形式，以实现较 高的电压电流输出，每块电池集成了独立的充放电智能管 理电路m 。通常无人机充电可采用三种方式：（1)使用专用 的电池充电器或电池管家为1〜4块电池充电。电池满电 后智能管理电路控制自动停止充电，若电池一段时间没有 使用，电池自动转为存储模式，管理电路控制电池自动放 电至40%〜60%电量。（2)使用电池充电槽为10〜20块 电池充电。电池电量低于40%时，通过电池通信技术控制 电池至存储模式电量上限，避免电池长期未使用出现过放 情况，导致电芯提前衰退。（3)使用多个电池充电槽和控 制中心组成的充电柜。该种方式能够远程实时掌握所有电 池电量情况，并控制电池充存模式，实现无人值守充电[2]。 目前，通过wi -n 联网的智能插座、智能开关己经被广泛应 用在智能家居产品中，是较为成熟的物联网技术。
1无人机充电技术存在的问题
现有的无人机充电技术存在以下问题。
(1) 多个电池充电槽和控制中心组成的充电柜配置成 本高，使用不够灵活。(2) 单个电池充电槽不支持充电过程远程监控，在无人 值守的情况下，大量锂电池同时置于槽内充电，存在安全隐患。(3) 充电槽连接智能插座的情况只能控制充电槽通断 电，无法获取电量信息，不便于电池计划使用和应急充电。
2主要功能与工作过程
2.1主要功能
无人机电池充电管理设备主要分为手机应用端、充电 设备硬件控制电路、充电设备控制程序三个部分。这三部 分缺一不可，共同实现无人机电池充电管理设备的功能。
手机应用端主要用于设置、记录和反馈充电槽的状态 等；硬件控制电路主要控制电源端的输入和断开，控制充电
状态；控制程序主要是等待接收用户的请求，随时发送充电 命令，并定时反馈电池电量状态。
2.2工作过程
该装置采用常用220V 交流电供电，总电源输入后分 为两路，一路经过电源适配器降压后为控制器供电，另一 路接入交流接触器。交流接触器控制类型为常开，默认情 况下切断电池充电槽的电源输入，使其处于断电状态。控 制器作为下位机通过通信模块接入互联网，与服务器通信， 用户的手机上安装应用程序与服务器通信t 3]。需要远程控制充电槽充电时，用户按下应用程序中的 启动按钮，手机应用程序发送请求至服务器，并由服务器 作为上位机下发启动指令至控制器，控制器接收指令后， 控制交流接触器触发，使电源输入电池充电槽，电池充电 槽自动启动并为电池充电。在充电过程中，电池充电槽定时 上传充电状态及进度至控制器，并由控制器上传至服务器保 存，用户可以在手机应用程序上査看这些信息[4]。
充电完成后，用户可以在手机应用程序上点击关闭按 钮，远程断开电池充电槽供电，避免电池充电槽故障导致 电池过充等问题，保障用电安全。
3设计原理增量式光电编码器
无人机电池充电管理设备主要由硬件、软件、结构三 个部分组成。3. 1硬件部分
在控制盒中，采用的单片机为STM 32F 407VGT 6，其 为控制盒的核心控制器。单片机控制RS 485通信、通信模
块和LED 的显示。因为STM 32的供电电压是3.3 V ，所 以采用AMS 1117降压芯片将电池电压稳定到主芯片所需
电压芯片。在RS 485通信电路中，通常采用ADM 2483差 分总线收发器与STM 32连接使用。W i -F i 模块采用USR -
WIFI 232B 2。控制盒通过控制交流接触器的开闭控制充电槽
电源输入或断开。设备电气模块系统框图如图丨所示。
3. 2软件部分
该设备的运行程序是基于手机与设备的数据交互设计 的。控制盒接入电源后为电池充电槽供电，并接入电池槽
RS 485传出的数据。控制盒通过W i -H 连接网络，从服务器
光源©照明-----------------------------------------------------------------------------------------------C 2020年第9涵~1
图1电气模块系统框图
接收手机端遥控指令，实现电源开关动作，同时将RS 485
数据通过W i -F i 上传至服务器。用户可获取服务器数据，实 时掌握电池槽和电池的充电状态。设备程序流程图如图2所示。
图2程序流程图
3. 3结构部分
无人机电池充电管理设备主要由充电槽、充电槽电源 插头、控制盒、RS 485串口连接线和W i -F i 天线组成。控制 盒由电源适配器、交流电源接触器、控制芯片和通信模块 等组成，通过RS 485串口连接线连接充电槽进行控制。设 备整体外观比较简洁，实用性较高。设备外观结构3D 图如 图3所示。
I .充电槽；2.充电槽电源插头；3.控制盒;
4.RS 485 串口；
dmx512协议5.Wi-Fi 天线。
4系统测试方案
4. 1测试方法
该设备主要需要测试的是充电槽输出充电电源的稳定
mao sugiyama>网络安全事件管理性、手机应用端和设备的数据传输及控制器的开闭控制。 此次主要利用万用表和手机，通过多次试验进行测试。
4. 2测试过程
(1)
通过手机应用端读取电池电量信息，测试控制盒
能否稳定反馈正确电量信息。
(2) 通过手机应用端开启和关闭充电功能，测试控制 盒能否稳定进行开闭控制。(3) 在充电功能开启的情况下，测试充电槽输出端电压及电流是否符合充电要求。
4. 3测试结果
通过多次测试得出，数据传输稳定、准确，所需功能 都能够准确实现，符合现实场景使用要求。5
结束语
该无人机电池充电管理设备由手机应用端和设备本体 两部分组成。设备不仅实现了充电槽的基本功能（包括预 防电池过放功能），还具备充电槽过热保护和状态实时监控 双重保护功能。通过控制器实时监控充电槽状态和置入电 池实时电量等信息，可远程控制充电槽断电、远程设定充 电槽断电时间等。通过使用该设备，能极大地提高无人机 电池的管理水平，在提高工作效率的同时也保证了电池的 安全性，在现代电力线路运检需要大量电池的现实场景中， 具有很好的使用效益，整体具备很好的推广条件。
参考文献
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纸币清分机
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民邮电出版社,2008.[4] 李全，刘松，张龙.无人机电池管理充放电M 0SFET 的选择[J ].
电子产品世界,2019, 26(5):69-71.基金项目：广东电网汕尾供电局科技项目（GtH <JXM -20193576)作者简介：许佳松，本科，助理工程师，研究方向为输电线路运 行、无人机巡检技术。
图3设备外观结构3D
图
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