多功能供電線路巡檢機器人的制作方法
【專利說明】多功能供電線路巡檢機器人
[0001 ] 本發明是申請號為201510953124.6、申請日為2015年12月17日、發明名稱為“多功能供電線路巡檢機器人”的專利的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及供電線路領域，尤其涉及一種多功能供電線路巡檢機器人。
【背景技術】
[0003]供電線路的結冰即導線覆冰與氣象條件有密切關系，通常當線路周圍的氣溫在一2?一 10度之間，空氣相對濕度90%左右，大霧或毛毛雨，風速在5?15m/s時，最易在導地線上形成。此外還與導線的結構、導線懸掛點高度、線路的走向、線路通過地區水源情況、地形地貌等有一定的關系。
[0004]想要提前探知線路的覆冰，就要掌握以上的有關資料，特別是多變的氣象資料。解決線路覆冰危害問題，主要還是預防為主，從設計上著手。在線路通過覆冰嚴重的地區，適當提高線路的設計標準;減小檔距以降低桿塔呼稱高，增加耐張段數量以減小耐張段長度；在路徑選擇上盡可能避開尚山風口等，以提尚線路抗覆冰的能力和事故搶修的速度。
[0005]目前，對已形成嚴重覆冰的線路，目前沒有好的清除方法。曾有文章介紹用加熱法除冰，即在覆冰線路的導線中通以大電流，使導線發熱熔化覆冰。但此法使用設備復雜，對導線有損害。人工破冰作用甚微且極危險。目前還存在一些機器人除冰方案，但設計尚不成熟，結構不夠合理，尚不能適應復雜多變的現場工作環境，無法推廣使用。
[0006]因此，本發明提出了一種多功能供電線路巡檢機器人智能化供電線路冰層削減系統，改善機器人的主體架構使其能夠適合供電線路現場環境，設計高精度的GPS行波檢測設備對現場導線冰層進行準確檢測，使得單個機器人除冰整條供電線路成為可能。
【發明內容】
[0007]為了解決上述問題，本發明提供了一種多功能供電線路巡檢機器人，采用位于機器人主體上的冰層厚度計算設備對供電線路的實時冰層厚度進行檢測，優化現有的機器人結構使得順利行駛在整條供電線路上成為可能，還引入了多種傳感器豐富了巡檢機器人的功能，從而能夠為遠端的監控平臺提供更有價值的參考數據。
[0008]根據本發明的一方面，提供了一種多功能供電線路巡檢機器人，所述巡檢機器人包括冰層厚度計算設備、機器人主體和接觸式開關傳感器，冰層厚度計算設備位于機器人主體上，用于計算巡檢機器人所巡檢的供電線路的實時冰層厚度，機器人主體與冰層厚度計算設備和接觸式開關傳感器分別連接，基于供電線路的實時冰層厚度確定除冰策略，同時基于接觸式開關傳感器所發送的接觸障礙信號進行障礙物報警。
[0009]更具體地，在所述多功能供電線路巡檢機器人中，包括:線路參數檢測設備，設置在防傾斜結構上，用于實時檢測供電線路因為荷載所引起的線路長度變化;溫度參數檢測設備，設置在防傾斜結構上，用于實時檢測供電線路所在環境的溫度變化;GPS行波檢測設備，設置在防傾斜結構上，包括行波傳感器、行波定位器和GPS時鐘，用于實時檢測在供電線路上產生的行波信號的傳輸時差，行波傳感器用于輸出行波信號，行波定位器與行波傳感器和GPS時鐘分別連接，基于行波信號和GPS時鐘輸出的時間信息確定行波信號的傳輸時差;冰層厚度計算設備，設置在控制箱內，采用CPLD芯片實現，與線路參數檢測設備、溫度參數檢測設備和GPS行波檢測設備分別連接，基于線路長度變化、溫度變化和行波信號的傳輸時差確定供電線路的實時冰層厚度;機器人主體，包括防傾斜結構、控制箱、無刷直流電機、吊裝環、除冰刀具、行走機構、鎖緊機構和壓緊機構，防傾斜結構位于前方供電線路上，控制箱和無刷直流電機都位于供電線路的下方，吊裝環用于將機器人主體吊裝到供電線路上，行走機構和鎖緊機構都位于供電線路上，壓緊機構位于供電線路的下方;防傾斜結構包括防傾斜輪、固定螺栓和連接板，連接板分別與防傾斜輪、固定螺栓和除冰刀具連接，防止除冰刀具在除冰過程中因為冰層厚度過高而導致機器人主體向后傾斜;控制箱內設有主控板和電池，主控板上集成了 MSP430單片機、無線通信設備和靜態存儲器，無線通信設備用于與遠端的供電運營服務器建立雙向無線通信鏈路，MSP430單片機與冰層厚度計算設備和除冰刀具分別電性連接，用于接收供電線路的實時冰層厚度，并根據供電線路的實時冰層厚度控制除冰刀具的截面大小;無刷直流電機通過減速器與行走機構的驅動輪和壓緊機構的壓緊輪分別連接;除冰刀具的截面為可伸縮的三角形，刀體為倒錐體形狀，刀體的兩側開有通孔，以便于碎冰從兩側散落;行走機構包括同步帶、同步帶張緊機構、驅動輪和水平放置的三個V型輪，驅動輪為三個V型輪在供電線路上的行走提供動力，同步帶依次經過驅動輪、同步帶張緊機構和三個V型輪以保持三個V型輪的同步行走;鎖緊機構包括順序連接的活動扳手、中間支撐件、底部銷件和U型螺栓，用于防止機器人主體從供電線路處墜落;壓緊機構與無刷直流電機連接，包括壓緊輪、棘輪、棘爪、復位彈簧和壓緊彈簧，壓緊輪為V型結構，用于在壓緊彈簧的作用下壓緊供電線路的架空地線，棘輪與棘爪用于鎖住或放開壓緊輪，復位彈簧用于在壓緊輪被放開時將壓緊輪復位;接觸式開關傳感器，與MSP430單片機電性連接，用于在接觸到供電線路障礙時，發送接觸障礙信號；紅外傳感器，與MSP430單片機電性連接，用于在距離前方供電線路障礙400毫米時，發出障礙預警信號;其中，除冰刀具還包括刀具驅動設備，與MSP430單片機和除冰刀具的截面分別連接，基于MSP430單片機發送的實時冰層厚度對除冰刀具的截面進行伸縮控制，以改變除冰刀具的截面大小;其中，MSP430單片機基于接觸障礙信號進行障礙物報警，基于障礙預警信號進行障礙物預警。
[0010]更具體地，在所述多功能供電線路巡檢機器人中:接觸式開關傳感器位于防傾斜結構上。
[0011]更具體地，在所述多功能供電線路巡檢機器人中，所述巡檢機器人還包括:紅外傳感器位于防傾斜結構上。
[0012]更具體地，在所述多功能供電線路巡檢機器人中，所述巡檢機器人還包括:高清攝像設備，與MSP430單片機電性連接，用于采集除冰刀具前方供電線路的高清圖像并通過MSP430單片機壓縮編碼，以將壓縮后的圖像通過無線通信設備發送給遠端的供電運營服務器。
[0013]更具體地，在所述多功能供電線路巡檢機器人中:高清攝像設備位于行走機構上。【附圖說明】
[0014]以下將結合附圖對本發明的實施方案進行描述，其中:
[0015]圖1為根據本發明實施方案示出的多功能供電線路巡檢機器人的結構方框圖。
[0016]附圖標記:1冰層厚度計算設備;2機器人主體;3接觸式開關傳感器
【具體實施方式】
[0017]下面將參照附圖對本發明的多功能供電線路巡檢機器人的實施方案進行詳細說明。
[0018]當前，供電線路覆冰會造成以下危害:(I)損壞桿塔，線路覆冰過厚，會使桿塔機械荷重越載而折斷；(2)線路跳閘，對于導線垂直排列的線路，當下層導線上的覆冰先脫落時(導線上的覆冰不一定同時脫落)，導線就會迅速上升或上、下跳躍，造成相間短路，使線路開關跳閘，供電中斷；(3)絕緣子串傾斜、導線嚴重下垂，線路各檔距內的覆冰厚度不均勻時，導線弧垂將發生很大變化，造成懸垂絕緣子串傾斜，金具承受較大的水平方向作用力，在覆冰過厚的檔距內，會造成導線嚴重下垂而發生接地事故；(4)絕緣子串覆冰后，會大大降低絕緣性能，當懸垂絕緣子串覆冰溶化時，可能形成冰柱，使絕緣子串短路，造成接地事故。
[0019]當前，供電線路除冰的技術方案仍主要依賴現場人工操作進行，即安排當地供電管理部門的員工攜帶除冰工具對管轄區內的供電線路進行現場除冰，這種方式雖然能達到除冰的效果，但人工除冰的模式天生帶有除冰效率低下、耗時耗力的缺點，同時，稍有不慎，除冰人員可能從高處墜落或者被供電線路高壓擊中，給除冰人員帶來嚴重的人身傷害，也會給供電設備造成一定損傷。
[0020]當前，也出現了一些機器人除冰的遠程控制方案，但由于輸電電網設備過多、結構復雜，供電線路所在環境一般比較惡劣，而且機器人本身結構設計不合理，導致現有技術中的機器人除冰方案難以大批量應用，只能停留在實驗室階段;更關鍵的是，現場電子冰層測量設備的缺失導致除冰效果不佳。
[0021]為此，本發明搭建了一種多功能供電線路巡檢機器人，能夠使得機器人除冰模式適應復雜的現場環境，并達到精確的除冰控制，同時輔助各種功能型傳感器為機器人的正常行走提供保障，從而完全替換繁瑣的人工除冰模式，使得巡檢機器人自動除冰成為可能。
[0022]為了克服上述不足，本發明搭建了一種多功能供電線路巡檢機器人，轎廂上方光電開關、轎廂下方光電開關、轎門狀態檢測設備和多個樓層插板用于聯合檢測電梯是否發生運行開門險情，并在發生險情時及時進行現場報警和遠程報警。
[0023]圖1為根據本發明實施方案示出的多功能供電線路巡檢機器人的結構方框圖，所述巡檢機器人包括冰層厚度計算設備、機器人主體和接觸式開關傳感器，冰層厚度計算設備位于機器人主體上，用于計算巡檢機器人所巡檢的供電線路的實時冰層厚度，機器人主體與冰層厚度計算設備和接觸式開關傳感器分別連接，基于供電線路的實時冰層厚度確定除冰策略，同時基于接觸式開關傳感器所發送的接觸障礙信號進行障礙物報警。
[0024]接著，繼續對本發明的多功能供電線路巡檢機器人的具體結構進行進一步的說明。
[0025]所述巡檢機器人包括:線路參數檢測設備，設置在防傾斜結構上，用于實時檢測供電線路因為荷載所引起的線路長度變化;溫度