多功能供电线路巡检机器人的制作方法
【专利说明】多功能供电线路巡检机器人
[0001 ] 本发明是申请号为201510953124.6、申请日为2015年12月17日、发明名称为“多功能供电线路巡检机器人”的专利的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及供电线路领域，尤其涉及一种多功能供电线路巡检机器人。
【背景技术】
[0003]供电线路的结冰即导线覆冰与气象条件有密切关系，通常当线路周围的气温在一2?一 10度之间，空气相对湿度90%左右，大雾或毛毛雨，风速在5?15m/s时，最易在导地线上形成。此外还与导线的结构、导线悬挂点高度、线路的走向、线路通过地区水源情况、地形地貌等有一定的关系。
[0004]想要提前探知线路的覆冰，就要掌握以上的有关资料，特别是多变的气象资料。解决线路覆冰危害问题，主要还是预防为主，从设计上着手。在线路通过覆冰严重的地区，适当提高线路的设计标准;减小档距以降低杆塔呼称高，增加耐张段数量以减小耐张段长度；在路径选择上尽可能避开尚山风口等，以提尚线路抗覆冰的能力和事故抢修的速度。
[0005]目前，对已形成严重覆冰的线路，目前没有好的清除方法。曾有文章介绍用加热法除冰，即在覆冰线路的导线中通以大电流，使导线发热熔化覆冰。但此法使用设备复杂，对导线有损害。人工破冰作用甚微且极危险。目前还存在一些机器人除冰方案，但设计尚不成熟，结构不够合理，尚不能适应复杂多变的现场工作环境，无法推广使用。
[0006]因此，本发明提出了一种多功能供电线路巡检机器人智能化供电线路冰层削减系统，改善机器人的主体架构使其能够适合供电线路现场环境，设计高精度的GPS行波检测设备对现场导线冰层进行准确检测，使得单个机器人除冰整条供电线路成为可能。
【发明内容】
[0007]为了解决上述问题，本发明提供了一种多功能供电线路巡检机器人，采用位于机器人主体上的冰层厚度计算设备对供电线路的实时冰层厚度进行检测，优化现有的机器人结构使得顺利行驶在整条供电线路上成为可能，还引入了多种传感器丰富了巡检机器人的功能，从而能够为远端的监控平台提供更有价值的参考数据。
[0008]根据本发明的一方面，提供了一种多功能供电线路巡检机器人，所述巡检机器人包括冰层厚度计算设备、机器人主体和接触式开关传感器，冰层厚度计算设备位于机器人主体上，用于计算巡检机器人所巡检的供电线路的实时冰层厚度，机器人主体与冰层厚度计算设备和接触式开关传感器分别连接，基于供电线路的实时冰层厚度确定除冰策略，同时基于接触式开关传感器所发送的接触障碍信号进行障碍物报警。
[0009]更具体地，在所述多功能供电线路巡检机器人中，包括:线路参数检测设备，设置在防倾斜结构上，用于实时检测供电线路因为荷载所引起的线路长度变化;温度参数检测设备，设置在防倾斜结构上，用于实时检测供电线路所在环境的温度变化;GPS行波检测设备，设置在防倾斜结构上，包括行波传感器、行波定位器和GPS时钟，用于实时检测在供电线路上产生的行波信号的传输时差，行波传感器用于输出行波信号，行波定位器与行波传感器和GPS时钟分别连接，基于行波信号和GPS时钟输出的时间信息确定行波信号的传输时差;冰层厚度计算设备，设置在控制箱内，采用CPLD芯片实现，与线路参数检测设备、温度参数检测设备和GPS行波检测设备分别连接，基于线路长度变化、温度变化和行波信号的传输时差确定供电线路的实时冰层厚度;机器人主体，包括防倾斜结构、控制箱、无刷直流电机、吊装环、除冰刀具、行走机构、锁紧机构和压紧机构，防倾斜结构位于前方供电线路上，控制箱和无刷直流电机都位于供电线路的下方，吊装环用于将机器人主体吊装到供电线路上，行走机构和锁紧机构都位于供电线路上，压紧机构位于供电线路的下方;防倾斜结构包括防倾斜轮、固定螺栓和连接板，连接板分别与防倾斜轮、固定螺栓和除冰刀具连接，防止除冰刀具在除冰过程中因为冰层厚度过高而导致机器人主体向后倾斜;控制箱内设有主控板和电池，主控板上集成了 MSP430单片机、无线通信设备和静态存储器，无线通信设备用于与远端的供电运营服务器建立双向无线通信链路，MSP430单片机与冰层厚度计算设备和除冰刀具分别电性连接，用于接收供电线路的实时冰层厚度，并根据供电线路的实时冰层厚度控制除冰刀具的截面大小;无刷直流电机通过减速器与行走机构的驱动轮和压紧机构的压紧轮分别连接;除冰刀具的截面为可伸缩的三角形，刀体为倒锥体形状，刀体的两侧开有通孔，以便于碎冰从两侧散落;行走机构包括同步带、同步带张紧机构、驱动轮和水平放置的三个V型轮，驱动轮为三个V型轮在供电线路上的行走提供动力，同步带依次经过驱动轮、同步带张紧机构和三个V型轮以保持三个V型轮的同步行走;锁紧机构包括顺序连接的活动扳手、中间支撑件、底部销件和U型螺栓，用于防止机器人主体从供电线路处坠落;压紧机构与无刷直流电机连接，包括压紧轮、棘轮、棘爪、复位弹簧和压紧弹簧，压紧轮为V型结构，用于在压紧弹簧的作用下压紧供电线路的架空地线，棘轮与棘爪用于锁住或放开压紧轮，复位弹簧用于在压紧轮被放开时将压紧轮复位;接触式开关传感器，与MSP430单片机电性连接，用于在接触到供电线路障碍时，发送接触障碍信号；红外传感器，与MSP430单片机电性连接，用于在距离前方供电线路障碍400毫米时，发出障碍预警信号;其中，除冰刀具还包括刀具驱动设备，与MSP430单片机和除冰刀具的截面分别连接，基于MSP430单片机发送的实时冰层厚度对除冰刀具的截面进行伸缩控制，以改变除冰刀具的截面大小;其中，MSP430单片机基于接触障碍信号进行障碍物报警，基于障碍预警信号进行障碍物预警。
[0010]更具体地，在所述多功能供电线路巡检机器人中:接触式开关传感器位于防倾斜结构上。
[0011]更具体地，在所述多功能供电线路巡检机器人中，所述巡检机器人还包括:红外传感器位于防倾斜结构上。
[0012]更具体地，在所述多功能供电线路巡检机器人中，所述巡检机器人还包括:高清摄像设备，与MSP430单片机电性连接，用于采集除冰刀具前方供电线路的高清图像并通过MSP430单片机压缩编码，以将压缩后的图像通过无线通信设备发送给远端的供电运营服务器。
[0013]更具体地，在所述多功能供电线路巡检机器人中:高清摄像设备位于行走机构上。【附图说明】
[0014]以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中:
[0015]图1为根据本发明实施方案示出的多功能供电线路巡检机器人的结构方框图。
[0016]附图标记:1冰层厚度计算设备;2机器人主体;3接触式开关传感器
【具体实施方式】
[0017]下面将参照附图对本发明的多功能供电线路巡检机器人的实施方案进行详细说明。
[0018]当前，供电线路覆冰会造成以下危害:(I)损坏杆塔，线路覆冰过厚，会使杆塔机械荷重越载而折断；(2)线路跳闸，对于导线垂直排列的线路，当下层导线上的覆冰先脱落时(导线上的覆冰不一定同时脱落)，导线就会迅速上升或上、下跳跃，造成相间短路，使线路开关跳闸，供电中断；(3)绝缘子串倾斜、导线严重下垂，线路各档距内的覆冰厚度不均匀时，导线弧垂将发生很大变化，造成悬垂绝缘子串倾斜，金具承受较大的水平方向作用力，在覆冰过厚的档距内，会造成导线严重下垂而发生接地事故；(4)绝缘子串覆冰后，会大大降低绝缘性能，当悬垂绝缘子串覆冰溶化时，可能形成冰柱，使绝缘子串短路，造成接地事故。
[0019]当前，供电线路除冰的技术方案仍主要依赖现场人工操作进行，即安排当地供电管理部门的员工携带除冰工具对管辖区内的供电线路进行现场除冰，这种方式虽然能达到除冰的效果，但人工除冰的模式天生带有除冰效率低下、耗时耗力的缺点，同时，稍有不慎，除冰人员可能从高处坠落或者被供电线路高压击中，给除冰人员带来严重的人身伤害，也会给供电设备造成一定损伤。
[0020]当前，也出现了一些机器人除冰的远程控制方案，但由于输电电网设备过多、结构复杂，供电线路所在环境一般比较恶劣，而且机器人本身结构设计不合理，导致现有技术中的机器人除冰方案难以大批量应用，只能停留在实验室阶段;更关键的是，现场电子冰层测量设备的缺失导致除冰效果不佳。
[0021]为此，本发明搭建了一种多功能供电线路巡检机器人，能够使得机器人除冰模式适应复杂的现场环境，并达到精确的除冰控制，同时辅助各种功能型传感器为机器人的正常行走提供保障，从而完全替换繁琐的人工除冰模式，使得巡检机器人自动除冰成为可能。
[0022]为了克服上述不足，本发明搭建了一种多功能供电线路巡检机器人，轿厢上方光电开关、轿厢下方光电开关、轿门状态检测设备和多个楼层插板用于联合检测电梯是否发生运行开门险情，并在发生险情时及时进行现场报警和远程报警。
[0023]图1为根据本发明实施方案示出的多功能供电线路巡检机器人的结构方框图，所述巡检机器人包括冰层厚度计算设备、机器人主体和接触式开关传感器，冰层厚度计算设备位于机器人主体上，用于计算巡检机器人所巡检的供电线路的实时冰层厚度，机器人主体与冰层厚度计算设备和接触式开关传感器分别连接，基于供电线路的实时冰层厚度确定除冰策略，同时基于接触式开关传感器所发送的接触障碍信号进行障碍物报警。
[0024]接着，继续对本发明的多功能供电线路巡检机器人的具体结构进行进一步的说明。
[0025]所述巡检机器人包括:线路参数检测设备，设置在防倾斜结构上，用于实时检测供电线路因为荷载所引起的线路长度变化;温度参数检测设备，设置在防倾斜结构上，用于实时检测供电线路所在环