高压线路切冰系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压线路检测领域，尤其涉及一种高压线路切冰系统。
【背景技术】
[0002]在寒冷季节，气温下降到零度以下时，高压线路就有可能出现结冰情况。结冰不仅给高压线路本身带来负担，例如导致线路负载过大，使得线路下坠甚至断开，而且给高压线路辅助设备带来维护，例如将线路附近铁塔拉倒，如果高压线路建设在有人居住的地区，也会给人们的出行造成隐患。更关键的是，当由于过度结冰导致设备或线路损坏而使得高压线路断电时，维修造价非常高。
[0003]世界上常见的除冰方法基本可分为人工除冰、热力除冰、机械除冰与自然脱冰四大类。在实际中应用最多的是人工敲击的办法，不过还有通过施以大约33kV，100kHz的激励引发的覆冰自身的介质损耗，能够对覆冰输电线路进行融冰。还有最新推出的大电流融冰方案，如过电流融冰、短路融冰等。但是这些通电融冰方式需要对电路断电，对高压线路的供电造成影响。当前的自然脱冰方式耗时过久，当前的机械除冰方式尚处于实验室阶段，无法适应复杂多变的外部环境。
[0004]由此可见，当前的热力除冰、机械除冰与自然脱冰都带有一定的缺陷，无法铺开使用，而最常用的人工除冰方式又过于耗时耗力，给供电管理部门带来巨大的经济负担和人力负担。
[0005]因此，需要一种新的高压线路除冰方案，能够替代现有的最常用的人工除冰方式，采用新技术对高压线路进行冰层检测和冰层消除，从而在提高除冰效率的同时，能够避免供电维护人员被高压线路击中，为供电管理部门节约大量的人力和物力，减少供电管理部门对电网的维护成本。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明提供了一种基于光纤光栅检测的高压线路切冰系统，通过改善当前的机械除冰的机器人主体结构，使其适应复杂多变的外部环境，同时引入高精度、有针对性的冰层检测设备和冰层消除设备，从而尽可能地减少人工参与，使得一个机器人设备对整条高压线路进行自动除冰成为可能。
[0007]根据本发明的一方面，提供了一种基于光纤光栅检测的高压线路切冰系统，所述系统包括冰层检测设备、光纤光栅传感解调设备、冰层厚度分析设备和机器人主体，光纤光栅传感解调设备与冰层检测设备和冰层厚度分析设备分别连接，冰层检测设备、光纤光栅传感解调设备和冰层厚度分析设备协同工作以确定高压线路的实时冰层厚度，机器人主体与冰层厚度分析设备连接以基于实时冰层厚度控制对高压线路的切冰方式。
[0008]更具体地，在所述基于光纤光栅检测的高压线路切冰系统中，包括:冰层检测设备，位于高压线路上，包括连接件、自润滑轴承、轴承固定件、圆柱型壳体、传输光缆和光纤光栅应变传感器，连接件与高压线路和轴承固定件分别连接，自润滑轴承固定在轴承固定件上，光纤光栅应变传感器安装在自润滑轴承上并与传输光缆连接，圆柱型壳体用于容纳自润滑轴承、轴承固定件和光纤光栅应变传感器;光纤光栅传感解调设备，位于机器人主体上，包括解调器、宽带光源和信号收发通道，光信号从宽带光源发出，经过信号收发通道进入冰层检测设备的传输光缆，光信号经过光纤光栅应变传感器反射后，反射光依次通过传输光缆和信号收发通道进入解调器以进行波长解调，其中信号收发通道的数量与冰层检测设备的数量对应;冰层厚度分析设备，位于机器人主体上，与光纤光栅传感解调设备的解调器连接，对波长解调后获得的波长信息进行分析以获得实时冰层厚度;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高压线路上，控制箱和无刷直流电机都位于高压线路的下方，吊装环用于将机器人主体吊装到高压线路上，行走机构和锁紧机构都位于高压线路上，压紧机构位于高压线路的下方;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 ARMll处理器、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，ARMll处理器与冰层厚度分析设备和除冰刀具分别电性连接，用于接收高压线路的实时冰层厚度，并根据高压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，除冰刀具还包括刀具驱动设备，与ARMll处理器和除冰刀具的截面分别连接，基于ARMll处理器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;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型轮在高压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高压线路处坠落;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高压线路的架空地线，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，位于防倾斜结构上，与ARMl I处理器电性连接，用于在接触到高压线路障碍时，发送接触障碍信号;红外传感器，位于防倾斜结构上，与ARMll处理器电性连接，用于在距离前方高压线路障碍400毫米时，发出障碍预警信号；高清摄像设备，位于行走机构上，与ARMl I处理器电性连接，用于采集除冰刀具前方高压线路的高清图像并通过ARMll处理器压缩编码，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。
[0009]更具体地，在所述基于光纤光栅检测的高压线路切冰系统中:无线通信设备为GPRS通信接口。
[0010]更具体地，在所述基于光纤光栅检测的高压线路切冰系统中:无线通信设备为4G移动通信接口。
[0011]更具体地，在所述基于光纤光栅检测的高压线路切冰系统中:高清摄像设备包括半球形透明罩、辅助照明设备和CXD视觉传感器。
[0012]更具体地，在所述基于光纤光栅检测的高压线路切冰系统中:半球形透明罩用于容纳辅助照明设备和CCD视觉传感器，辅助照明设备为CMOS摄像头的拍摄提供辅助照明。
【附图说明】
[0013]以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中:
[0014]图1为根据本发明实施方案示出的基于光纤光栅检测的高压线路切冰系统的结构方框图。
[0015]附图标记:I冰层检测设备；2光纤光栅传感解调设备；3冰层厚度分析设备;4机器人主体
【具体实施方式】
[0016]下面将参照附图对本发明的基于光纤光栅检测的高压线路切冰系统的实施方案进行详细说明。
[0017]目前，对输电电网中的高压线路结冰情况的处理一般采用人工方式或高压线路预处理方式，但是，前者耗费大量的人力物力，且除冰效率不高，除冰危险度高，后者经济成本不菲，关键是也克服结冰的能力也有限。目前还有一些机器人在远程控制在线除冰的技术方案，然而，由于现有的机器人结构不够合理，尚不能适应复杂的高压线路环境，仍旧需要大量的人工介入，综合成本也很高。更重要的是，现有技术中缺少有效的高压线路冰层厚度自动检测设备，这是高压线路自动除冰的重要门槛。
[0018]为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于光纤光栅检测的高压线路切冰系统，采用基于光纤光栅传感原理的冰层检测设备对高压线路冰层厚度进行自动检测，同时优化机器人结构，引入自适应的除冰设备，从而实现自动化机械除冰。
[0019]图1为根据本发明实施方案示出的基于光纤光栅检测的高压线路切冰系统的结构方框图，所述系统包括冰层检测设备、光纤光栅传感解调设备、冰层厚度分析设备和机器人主体，光纤光栅传感解调设备与冰层检测设备和冰层厚度分析设备分别连接，冰层检测设备、光纤光栅传感解调设备和冰层厚度分析设备协同工作以确定高压线路的实时冰层厚度，机器人主体与冰层厚度分析设备连接以基于实时冰层厚度控制对高压线路的切冰方式。
[0020]接着，继续对本发明的基于光纤光栅检测的高压线路切冰系统的具体结构进行进一步的说明。
[0021]所述系统包括:冰层检测设备，位于高压线路上，包括连接件、自润滑轴承、轴承固定件、圆柱型壳体、传输光缆和光纤光栅应变传感器，连接件与高压线路和轴承固定件分别连接，自润滑轴承固定在轴承固定件上，光纤光栅应变传感器安装在自润滑轴承上并与传输光缆连接，圆柱型壳体用于容纳自润滑轴承、轴承固定件和光纤光栅应变传感器。
[0022]所述系统包括:光纤光栅传感解调设备，位于机器人主体上，包括解调器、宽带光源和信号收发通道，光信号从宽带光源发出，经过信号收发通道进入冰层检测设备的传输光缆，光信号经过光纤光栅应变传感器反射后，反射光依次通过传输光缆和信号收发通道进入解调器以进行波长解调，其中信号收发通道的数量与冰层检测设备的数量对应。
[0023]所述系统包括:冰层厚度分析设备，位于机器人主体上，与光纤光栅传感解调设备的解调器连接，对波长解调后获得的波长信息进行分析以获得实时冰层厚度。
[0024]所述系统包括: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高压线路上，控制箱和无刷直流电机都位于高压线路的下方，吊装环用于将机器人主体吊装到高压线路上，行走机构和锁紧机构都位于高压线路上，压紧机构位于高压线路的下方;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