一种基于无人机的带电清洗绝缘子装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属无人机应用技术领域，采用三个喷头切换来对不同程度的积污进行清 除，可有效去除绝缘子中绝大部分污垢，同时可以广泛用于清洗各种电力设备中的绝缘子。
【背景技术】
[0002] 绝缘子表面上污秽层是由空气中悬浮的固体、液体或气体微粒的沉积而形成的， 积污过程与绝缘子等绝缘子的形状、污源的性质、气象条件等有关。在污秽层中沉积的污 秽物质有可溶解性物质和不可溶解性物质，一般来讲，污秽物中含有NaCl、CaS04及其他成 分。绝缘子表面灰密不同，污闪电压也不同，灰密增大，污闪电压将降低，反之增大；污秽物 的不同成分对绝缘子的污闪特性的影响也不同，一般来说，NaCl比CaS04、CaC12、MgS04等 物质的影响大一些。
[0003] 目前电力行业中对于绝缘子的清洗主要是使用机械手臂来清洗，而机械手臂的清 洗却缺乏灵活性，笨重且造价昂贵，不便于运输。多旋翼的无人机作为新兴科技的结晶，不 仅具有强大的机动性、方便搬运，而且还能很直接、快速的解决许多工人们难以解决的问 题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是利用无人机上搭载不同的喷头来清洗绝缘子上的积污，通过优化 的结构设计装置来达到清洗目的，可广泛用于各类无人机上。
[0005] 本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。
[0006] -种无人机清洗带电绝缘子装置，包括机架、螺旋桨机翼，本发明特征是：在无人 机腹部安置有摄像机，在机架上分别安装有清洁剂喷头、高压喷头、低压喷头，其中清洁剂 喷头、高压喷头和低压喷头分别采用不同阀门控制，阀门的开度采用连接在无人机上飞行 控制系统的舵机进行控制；控制阀门开度通过地面站的传输信息，不同阀门的开度通过地 面站设置不同的按钮传输给无人机飞行控制系统进行调节。
[0007] 本发明将无人机的机架的空间构造设为椭球凹面状，同时在其中放入清洁剂喷 头、高压喷头、低压喷头；三根喷管均采用环形喷管，喷口对准同一方向；摄像机通过连接 机架的机械转动装置设置在机架腹部。同时保持摄像头与喷头的安全距离，避免摄像头进 水损坏。
[0008] 本发明采用无线数传控制飞行控制器，机架采用质量轻硬度高的碳纤维材料，采 用合理的机械结构设计来安装，清洁剂喷头、高压喷头、低压喷头三个喷管采用焊接将其固 定在无人机机架上，三根喷管从左到右依次摆放，左右两根对称放置；将各喷管阀门分别连 接在各自喷头前段，并用可控舵机来连接控制阀门开关大小，同时在机架腹部还安装有超 声波测距仪，用以保持无人机工作的安全距离。
[0009] 本发明通过在无人机的机架上安装三个不同功能的喷头，并固定喷头流量来计算 高压喷头产生的实时动量矢量，并将测得的数据反馈给无人机飞行控制系统；无人机的飞 行控制系统会通过内置算法产生向前的动量并与当前时刻的高压喷头产生的向后动量保 持大小相等方向相反，保证无人机飞行的稳定性，并将此时无人机与绝缘子的距离和实时 的清洗监控画面通过数传电台传回地面站，提供给操作者。
[0010] 本发明通过优化无人机的结构设计，将三个喷头分别在机架上并行排列，并将其 对准同一个清洗点，当工作时控制三个喷头分别进行各自的工作，结合为无人机机身上的 一部分，通过飞控系统一起控制三个阀门的开关顺序。同时通过减重优化设计，选择质量 轻，强度高的阀门和环形喷头，能增加无人机的灵活性和续航能力。
[0011] 本发明的有益效果是：可以灵活方便的清洗绝缘子，相比人工喷水清洗，可以节约 水资源，降低人工作业的风险。在清洗效果方面，采用三个喷头且有针对性的清洗，提高了 绝缘子清洗的效率。
[0012] 本发明解决的技术问题是：
[0013] 超声波测距模块根据其数据稳定，支持多种接口并且响应性好的特性，一般我们 将其应用在移动平台上。这种传感器的设计基于声纳原理。通过监测发射一连串调制后的 超声波及其回波的时间差来得知传感器与目标物体间的距离值。
[0014] 在无人机上安装三个喷头，并在地面站用三个不同的按钮来控制。将喷头开关信 号反馈到无人机飞行控制系统，这样，无人机控制系统就可以获得当前时刻各喷头的流量。 无人机可通过其内置的飞行控制器来调节自身速度，来平衡各个喷头喷清洁剂或水时向后 产生的动量，即可保持无人机的稳定。
[0015] 其中无人机整体质量为IH1，向前的速度为V1，高压喷头固定在无人机机架上，喷水 流量为Q，喷出水质量为m 2，喷出速度为v2,则：
[0016] 根据动量守恒有：Iii1V1= Iii2V2 (1)
[0017] 流量公式为：Q = SXv (2)
[0018] 由流量Q和喷嘴截面积S已知，由（1) (2)可以得出高压喷头在单位时间产生的动 量为：
[0019] (3)
[0020] 得无人机向前的飞行速度为
（令
[0021] 即当保持无人机在V1的速度下飞行可以保持稳定，当喷头的流量变化时，不断调 整无人机向前的速度V 1能保持无人机平衡来清洗绝缘子，同时也能保证监控画面的清晰。
[0022] 无人机在设计安装三个阀门管道和摄像机时，需要充分考虑这些装置的结构特点 来分布设计。首先，三个阀门管道的重量不能太大，可以选择质量轻、强度高的材料；其次， 摄像机在工作时不能被其他器件所遮挡，可以将摄像头悬挂在无人机下方，且便于随时调 整观察角度；最后，可以优化无人机的设计结构，通过模块化的设计，将三个喷管以功能块 为单位进行结构设计，将其按照同样的大小材质来设计安装，实现其荷载、外形和重量的优 化。
【附图说明】
[0023] 图1是无人机的结构示意图；图中1.清洁剂喷头2.高压喷头3.低压喷头4.机 架5摄像机6超声波测距模块。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0025] 见图1，一种无人机清洗带电绝缘子装置，包括机架4、螺旋桨