一种绝缘子清洗系统及绝缘子清洗方法与流程

本申请涉及清洗设备领域，尤其涉及一种绝缘子清洗系统及绝缘子清洗方法。

背景技术：

随着我国高速铁路技术的不断发展,动车组的运行速度不断提高，对动车组的安全性要求也在不断提高，动车组车顶绝缘子是保证动车组车顶高压电器安全运行的关键部件。动车组快速运行中，雨雪、粉尘和油污在风速的作用下，牢固地粘在车顶绝缘子上，绝缘子脏污后绝缘值降低，绝缘子污闪造成动车车顶高压放电烧损接触网的事故，严重影响动车组和接触网供电安全。

动车组车顶绝缘子定期清洗是绝缘子防污闪的重要手段。通常清洗方法按其原理大致可分为物理和化学清洗两大类。化学清洗依靠化学反应清洗；而物理清洗则主要利用外来力量清洗。随着对环境保护的越来越重视，化学清洗的使用受到了很大的限制，物理清洗已成为主要的清洗方式，其中水清洗的应用与发展最为广泛，己成为主流清洗技术。目前动车组大多采用人工方式清洗工作车顶绝缘子，该方式劳动强度大，清洗效率低。

技术实现要素：

本申请提供一种绝缘子清洗系统及绝缘子清洗方法，以实现节省劳动力，提高清洗的效率，提高作业安全性。

第一方面，本申请实施例提供一种绝缘子清洗系统，包括：清洗车和地面控制台；

其中，清洗车包括行走模块、清洗模块、车载控制模块和车载通讯模块；

清洗模块固定连接于行走模块上，清洗模块用于清洗绝缘子，行走模块用于带动清洗模块移动至待清洗绝缘子位置，车载控制模块与行走模块、清洗模块以及车载通讯模块连接；

地面控制台包括地面控制模块和地面通讯模块；

车载通讯模块与地面通讯模块间可以进行信号传输，地面控制模块用于获取工作人员输入的操作指令，并根据操作指令通过地面通讯模块向车载通讯模块发送控制信号，车载通讯模块将控制信号传输给车载控制模块，车载控制模块用于根据接收到的控制信号向行走模块和清洗模块发送控制指令，并将清洗车的工作状态反馈给所述地面控制模块。

可选的，行走模块包括机体、行走机构和驱动电机，清洗模块固定于机体上，驱动电机用于驱动行走机构运动。

可选的，清洗模块包括工业机器人、喷液组件和清洗毛刷，工业机器人末端设有夹持机构，夹持机构用于夹持清洗毛刷，清洗毛刷用于刷洗绝缘子，喷液组件用于喷洒清洗液。

可选的，清洗车还包括一旋转升降模块，旋转升降模块固定于机体上，工业机器人固定在旋转升降模块上，所述旋转升降模块用于带动所述工业机器人旋转至指定角度以及上下移动到指定位置。

可选的，还包括安全装置，安全装置包括隔离开关控制模块和无线开关量通讯模块，隔离开关控制模块用于控制和检测隔离开关的工作状态，当隔离开关分闸接触网断电时，隔离开关控制模块通过无线开关量通讯模块向车载控制模块发送接触网断电信号，车载控制模块接收到接触网断电信号后控制清洗车启动，当清洗车工作结束时，车载控制模块通过无线量开关通讯模块向隔离开关控制模块发送隔离开关接触网可以合闸信号，隔离开关控制模块接收到隔离开关接触网可以合闸信号后作为控制隔离开关合闸送电的联锁条件之一。

可选的，清洗车上还设置警示模块，同于提醒工作人员清洗车的工作状态。

可选的，还包括充电装置和蓄电装置，蓄电装置设置于清洗车上，用于对清洗车供电，充电装置位于地面，用于当清洗车处于非工作状态时与清洗车自动连接进行充电。

可选的，清洗车上还设置有摄像机和网络传输模块，摄像机用于记录清洗车的作业情况，网络传输模块用于将摄像机记录的作业情况传输到地面控制模块和/或云端服务器，网络传输模块还用于接收应用于车载控制模块的程序。

第二方面，本申请实施例还提供了一种使用绝缘子智能清洗系统的清洗方法，包括：

通过地面控制模块获取工作人员的操作指令；

通过地面通讯模块和车载通讯模块将对应指令传输到车载控制模块；

通过行走模块在车载控制模块控制下带动清洗模块移动至待清洗绝缘子位置；

通过清洗模块对待清洗绝缘子进行清洗操作；

通过车载控制模块在清洗过程中通过车载通讯模块和地面通讯模块向地面控制模块反馈工作情况；

当清洗完毕后，通过车载控制模块控制所述行走模块移动至下一待清洗绝缘子位置；

当所有绝缘子清洗完毕后，通过车载控制模块控制行走模块移动至预定地点。

本申请通过清洗车自动完成机车绝缘子清洗，解决人工清洗机车绝缘子，劳动强度大、效率低的问题，节省了劳动力，并且机器清洗的效率更高，接触网电压很高机器清洗更为安全。

附图说明

图1为本申请实施例一中的绝缘子清洗系统结构示意图；

图2为本申请实施例二中的绝缘子清洗系统中的清洗车的结构示意图；

图3为本申请实施例三中的绝缘子清洗系统结构示意图；

图4为本申请实施例三中的绝缘子清洗系统控制网络示意图；

图5为本申请实施例四中的使用绝缘子清洗系统的绝缘子清洗方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本申请实施例一绝缘子智能清洗系统装置示意图，本实施例可适用于动车所检查库动车车顶绝缘子清洗作业或机务段整备场电力机车车顶绝缘子的清洗作业。本实施例提供的绝缘子清洗系统，包括清洗车1和地面控制台2；

清洗车1为清洗作业执行装置，地面控制台2用于获取工作人员的操作指令进而控制清洗车1工作；

所述清洗车1包括行走模块101、清洗模块102、车载控制模块103和车载通讯模块104；

所述清洗模块102固定连接于所述行走模块101上，所述清洗模块102用于清洗绝缘子，所述行走模块101用于带动所述清洗模块102移动至待清洗绝缘子位置，所述车载控制模块103与所述行走模块101、所述清洗模块102以及所述车载通讯模块104连接；

所述地面控制台2包括地面控制模块202和地面通讯模块201；

所述车载通讯模块104与所述地面通讯模块201间可以进行信号传输，所述地面控制模块202用于获取工作人员输入的操作指令，并根据所述操作指令通过所述地面通讯模块201向所述车载通讯模块104发送控制信号，所述车载通讯模块104将所述控制信号传输给所述车载控制模块103，所述车载控制模块103用于根据接收到的所述控制信号向所述行走模块101和所述清洗模块102发送控制指令，并将所述清洗车1的工作状态反馈给所述地面控制模块202。

清洗车1作业环境为动车所或电力机务段整备场三层作业平台6，由于动车或机车顶绝缘子位置距离较远，清洗车1需要在三层作业平台6上移动清洗，要用行走模块101用于带动清洗车1在三层作业平台6上实现来回移动。清洗模块102用于当清洗车1到达指定位置后进行绝缘子清洗工作，清洗模块102和行走模块101在车载控制模块103控制下工作。

系统工作时，地面控制模块202用于获取工作人员的操作指令，具体实现方式可通过电脑等元件实现，操作指令具体包括清洗开始命令、待清洗车型、待清洗车号等信息，地面通讯模块201和车载通讯模块104用于将根据操作指令转成的车载控制模块103可接受的控制信号传输给车载控制模块103，车载控制模块103进而根据控制信号控制行走模块101和清洗模块102工作。

实施例一采用的绝缘子清洗系统通过清洗车自动完成动车或机车绝缘子清洗，解决人工清洗机车绝缘子劳动强度大、人工作业不方便的问题，节省了劳动力，并且机器清洗的效率更高，接触网电压很高，机器清洗更为安全。

实施例二

实施例二在实施例一的基础上，对部分结构做了进一步细化，具体如下：

如图2所示，所述行走模块101包括机体1011、行走机构1012和驱动电机，所述清洗模块102固定于所述机体1011上，所述驱动电机用于驱动所述行走机构1012运动，图2中未示出驱动电机。

所述行走机构1012与机体1011连接，一般位于机体1011下方，由驱动电机驱动，行走机构1012可以为车轮式或履带式还可以是步行式，优选为车轮式，需要说明的是，本申请清洗车1应用于动车所三层作业平台6上，现有的动车所三层作业平台6上均采用栅格走板，行走机构1012应考虑到不会发生卡死在栅格中的情况，具体可以采用在栅格走板上铺设新的板块解决。

所述清洗模块102包括工业机器人1021、喷液组件1022和清洗毛刷1023，所述工业机器人1021末端设有夹持机构，所述夹持机构用于夹持所述清洗毛刷1023，所述清洗毛刷1023用于刷洗绝缘子，所述喷液组件1022用于喷洒清洗液。

所述清洗车1还包括一旋转升降模块105，所述旋转升降模块105固定于所述机体上，所述工业机器人1021固定在所述旋转升降模块105上。

机体设置于行走机构上，工业机器人1021固定于旋转升降模块105上，旋转升降模块105包括转盘装置1051和升降机构1052，转盘装置受车载控制模块103控制旋转，升降机构受车载控制模块103控制升降，旋转升降模块105可以带动工业机器人1021旋转至指定角度和上升、下降到指定位置。

工业机器人1021优选为六轴机器人，六轴机器人能够很好地模拟人手并完成更复杂的机械操作，清洗毛刷1023和喷液组件1022设置在六轴机器人上可借助六轴机器人实现不同角度的清洁：清洗毛刷1023和喷液组件1022由不同的固定组件固定，清洗毛刷1023优选为旋转毛刷，固定清洗毛刷1023的毛刷夹紧机构由伺服电机驱动，伺服电机可设置恒力矩控制模式，确保毛刷以设定的压力接触到绝缘子表面；喷液组件1022包括喷液夹紧机构、喷头、水泵和清洗液箱，水泵与清洗液箱连接，喷头由喷液夹紧机构固定。

可选的，地面通讯模块201和车载通讯模块104为rs485通讯模块、rs232通讯模块或其他串行通信模块，二者间能够进行信号传输，本实施例采用rs485无线通讯模块，其中地面通讯模块201与地面控制模块202连接，用于根据地面工作人员的操作指令发送控制信号发送给车载通讯模块104，车载通讯模块104与车载控制模块103连接，用于将接收到的控制信号传输给车载控制模块103。

车载控制模块103包括一车载plc(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器)，车载plc中具有预先存入的控制程序，控制程序具体为根据不同待作业车型和不同作业车厢分别对应编写的行走机构驱动程序、旋转升降机构驱动程序、工业机器人1021驱动程序等。车载plc分别与行走模块101、清洗模块102、旋转升降模块105以及rs485无线通讯模块连接。车载plc通过rs485无线通讯模块获取待清洗绝缘子所属的动车或机车型号等相关信息，然后根据相关信息调取并执行对应的驱动程序，行走模块101、清洗模块102和旋转升降模块105在车载plc的控制下按程序设定执行相应动作：行走机构1012带动清洗车1移动至指定位置，转盘装置1051带动六轴机器人旋转到预定角度，升降机构1052带动六轴机器人升降到预定高度，六轴机器人按照既定路径规划点依次到达路径点，喷液组件1022喷洒清洗液，旋转毛刷1023接触绝缘子旋转刷洗。清洗完毕后在车载plc控制的控制下，停止喷洒清洗液、停止毛刷旋转、六轴机器人回初始位、升降机构1052降回原点、转盘装置1051回转、行走机构1012将清洗车1移动至待机位置。车载plc在工作时会实时通过rs485无线通讯模块向地面控制模块202反馈工作状态，工作人员可以在电脑上查看清洗车1的工作状态。

优选的，车载控制模块还包括一车载触摸屏，工作人员可以通过车载触摸屏输入操作指令通过车载plc控制清洗车。

本实施例在上述技术方案的基础上对系统结构做了进一步细化，车轮式的行走机构更适合在三层作业平台6运动，六轴机器人能够完成更多角度的清洗达到更好的清洗效果，旋转毛刷结合清洗液提高了清洗的效率，预先存入的plc控制程序提高了系统的工作效率。

实施例三

本申请实施例三所提供的一种绝缘子清洗系统，在上述技术方案的基础上，对系统进行了进一步优化，增加了部分模块具体如下：

本实施例提供的绝缘子清洗系统还包括安全装置5，所述安全装置5包括隔离开关控制模块501和无线开关量通讯模块502，所述隔离开关控制模块501用于控制和检测隔离开关的工作状态，当隔离开关分闸接触网断电时，所述隔离开关控制模块501通过无线开关量通讯模块502向所述车载控制模块103发送隔离开关分闸接触网断电信号，所述车载控制模块103接收到隔离开关分闸接触网断电信号后控制所述清洗车1启动，当所述清洗车1工作结束时，所述车载控制模块103通过无线开关量通讯模块502向所述隔离开关控制模块501发送隔离开关接触网可以合闸信号，所述隔离开关控制模块501接收到隔离开关接触网可以合闸信号后作为控制隔离开关合闸送电的联锁条件之一。

动车或机车车顶接触网电压很高，为了防止出现安全事故，清洗车顶绝缘子需在接触网断电情况下进行，隔离开关控制模块501设置于隔离开关控制箱处用于控制和检测隔离开关的工作状态：当动车或机车进入清洗工作区域时，隔离开关控制模块501检测接触网是否处于断电状态，向无线开关量通讯模块502发送隔离开关分闸接触网有无电状态信号。无线开关量通讯模块502分别与车载plc和隔离开关控制模块501连接。当车载plc未收到接触网断电信号，即使车载plc收到了地面控制模块202的操作指令清洗车1也无法启动。当清洗车1清洗完成回到待机位置后，车载plc关闭清洗车1的运作，并将隔离开关接触网可以合闸信号通过无线开关量通讯模块502发送给隔离开关控制模块501，隔离开关控制模块根据隔离开关接触网可以合闸信号作为控制隔离开关合闸送电的联锁条件之一。

所述绝缘子清洗系统还包括充电装置3和蓄电装置4，所述蓄电装置4设置于所述清洗车1上，用于对清洗车1供电，所述充电装置3位于地面，用于当清洗车1处于非工作状态时与清洗车1自动连接进行充电。

实际工作中清洗车1连接电线工作不方便，因此一般其上一般采用蓄电装置4对其供电，蓄电装置4主体一般采用磷酸铁锂电池。充电装置3设置于地面，其充电接口一般设置于三层作业平台6的两端，当清洗车1处于非工作状态时，可以由地面控制装置发出充电的操作指令，经rs485无线通讯模块发送给车载plc，车载plc控制清洗车1移动至充电装置3位置与接口对接，充电装置3上设置有光电传感器，当光电传感器检测到清洗车1与充电装置3对接上时，充电装置3开始工作对蓄电装置4充电。

所述清洗车1上还设置警示模块106，用于提醒工作人员所述清洗车1的工作状态。

为了提醒地面工作人员清洗车1的工作状态，清洗车1上设有警示模块106，警示模块106能够根据清洗车1的不同工作情况发出不同的声光提示。

为了保证清洗车1移动轨迹正确，本申请实施例三提供的绝缘子清洗系统还包括一颜色导航装置，颜色导航装置包括设置在三层作业平台6上的导航标识线601以及设置在清洗车1上的视觉传感模块110，视觉传感模块110能够识别导航标识线601从而判断清洗车1是否按照既定路线运动实现清洗车1的纵向自动导航。

为了防止清洗车1工作时工作环境的障碍物影响发生意外事故，清洗车1上还设置有一激光避让模块109，具体可以包括激光发射器和激光检测器，激光发射器用于发射激光信号探测清洗车1前方是否具有障碍物，激光接收器用于接收障碍物反射回来的激光信号，当激光接收器接收到反射回来的激光信号后警示模块106会发出报警提示。

所述清洗车1上还设置有摄像机107和网络传输模块108，所述摄像机107用于记录清洗车1的作业情况，所述网络传输模块108用于将摄像机107记录的作业情况传输到地面控制模块202和/或云端服务器7，所述网络传输模块108还用于接收应用于车载控制模块103的程序。

由于车载plc仅能反馈清洗车1的工作状况并不能观察到清洗情况，为了方便地面控制人员观察清洗车1的作业情况，清洗车1上还设有摄像机107和网络传输模块108，摄像机107用于拍摄清洗车1的清洗情况，网络传输模块108一般为4g无线网关。

图4为本申请实施例三提供的绝缘子清洗系统的控制网络示意图。

如图4所示，包括设置在清洗车1上的用于控制的车载控制模块103以及用于传输的无线开关量通讯模块502、4g网关和车载通讯模块104，地面控制台设置有用于控制的地面控制模块202以及用于传输的地面通讯模块201，机车接触网位置设置有用于控制的隔离开关控制模块501以及用于传输的无线开关量通讯模块502。

实施例三在上述技术方案的基础上进一步完善了绝缘子清洗系统的功能，机车车顶接触网电压很高，为了防止出现安全事故，隔离开关控制模块501用于保障清洗车1在接触网断点的情况下才能启动；车载plc仅能反馈清洗车1的工作状况并不能观察到清洗情况，清洗车1上的摄像机107方便地面控制人员观察清洗车1的作业情况；三层作业平台6上可能有其他工作人员作业，激光避让模块109和警示模块106用于防止清洗车1发生碰撞等意外事故。

实施例四

如图5所示，本申请实施例四提供了一种使用绝缘子清洗系统的绝缘子清洗方法包括：

s401通过地面控制模块202获取工作人员的操作指令；

s402通过通讯模块将对应指令传输到车载控制模块103；

s403通过行走模块101在车载控制模块103控制下带动清洗模块102移动至待清洗绝缘子位置；

s404通过所述清洗模块102对待清洗绝缘子进行清洗操作；

s405通过所述车载控制模块103在清洗过程中通过通讯模块向地面控制模块202反馈工作情况；

s406当清洗完毕后，通过车载控制模块103控制所述行走模块101移动至下一待清洗绝缘子位置；

s407当所有绝缘子清洗完毕后，通过车载控制模块103控制行走模块101移动至预定地点。

基于实施例三提供的绝缘子清洗系统，在系统使用时，待清洗机车移动至三层作业平台6位置后，隔离开关控制模块501检测到隔离网断电后，清洗车1开启，工作人员通过设置于地面控制台2的操作电脑输入待清洗机车的详细信息如动车或机车型号、车号并确定清洗指令，操作指令通过rs485无线通讯模块发送到车载plc，车载plc接收到指令后调取并执行对应的程序：车载plc按照设置好的程序控制行走模块101运动将清洗车1移动到待清洗绝缘子位置，到达预定位置后车载plc按照设置好的程序控制旋转升降模块105运动将六轴机器人移动到设定高度、旋转到设定角度，车载plc按照设置好的程序控制六轴机器人既定路径规划点依次运动到达路径点，旋转升降模块105和六轴机器人运动结束后旋转毛刷已经接触到待清洗绝缘子且喷液喷头朝向待清洗绝缘子，此时车载plc控制水泵启动喷洒清洗液以及控制旋转毛刷开始旋转清洗，清洗结束后车载plc控制旋转毛刷离开清洗完毕的绝缘子后控制行走模块101工作将清洗车1移动至下一待清洗绝缘子位置执行下一清洗程序直至所有绝缘子清洗完毕。清洗完毕后行走模块101将清洗车1移动至充电装置3的位置，清洗车1到达充电装置3的位置后充电装置3开始工作进行充电。清洗车1工作过程中车载plc不断通过rs485无线通讯模块向地面控制模块202反馈工作状态，地面工作人员可以通过操作电脑观察程序执行情况还可以获取清洗车1上摄像头记录的影像观察清洗车1清洗情况。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。