一种用于输电线路的防覆冰智能刷漆系统的制作方法

本发明涉及电力设备技术领域，具体涉及一种用于输电线路的防覆冰智能刷漆系统。

背景技术：

近年来，随着极端天气的频繁出现，高压线常常遭受覆冰困扰，严重的覆冰现象导致杆塔倾斜、倒塔、断线及绝缘子闪络，由此引起线路跳闸、供电中断等事故，给社会生产和人民生活造成极大不便。为此，国内外诸多学者对高压线覆冰现象展开了深入研究，并提出了多种除冰方法，如人工除冰法、热力融冰法、机械除冰法和自然被动除冰法等方法，但受环境、技术和安全等因素的影响，极大地限制了这些除冰方法的推广。随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，机器人在功能和技术层次上有了极大提高，使得机器人除冰成为了现实。由于其具有功耗小、效率高、人员无伤亡、无需停电和转移负载等诸多优点，也将成为高压线除冰的发展趋势。

近年来，国内对除冰机器人的研究也取得了较大进展，如中科院沈阳自动化所的输电线路巡线机器人、哈工大deicer学生机械创新小组设计并制作的高压线除冰巡检机器人、湖南大学研制的系列高压线除冰机器人等，为高压线机器人除冰技术的发展提供了理论和实践参考。但是，目前这些技术主要强调高压线除冰方法，而忽略了防冰的重要性。为了防止高压线免遭覆冰之灾，所以我们在高压线除覆冰的方式上，必须转换观念，“防冰为先，防除兼备”才是未来高压线覆冰难题解决的思路。

技术实现要素：

本发明提出的一种用于输电线路的防覆冰智能刷漆系统，可解决传统方法效率低下，治标不治本的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于输电线路的防覆冰智能刷漆系统，包括刷油漆装置，还包括飞行器和地面控制站；

其中地面控制站包括飞行遥控器、刷漆遥控器以及显示设备；

其中显示设备用于人机交互信息，显示飞机的飞行状态、刷油漆装置的状态；

飞行遥控器用于操控飞行器；

刷漆遥控器用于控制刷油漆装置；

所述刷油漆装置搭载在飞行器上；

显示设备装有控制无人机的软件，无人机作业状态实时回传到地面遥控站。

进一步的，还包括雷达，所述雷达用于扫描导线辅助飞行器对准覆冰高压线飞行。

进一步的，所述刷油漆装置包括喷头结构和挂载结构，所述喷头结构固定在挂载结构上；

所述挂载结构包括油漆箱、控制箱；

所述油漆箱用于储存油漆，所述油漆箱上设置油漆泵，油漆泵与控制箱连接；

喷头装置上设置喷嘴，所述喷嘴通过连接输送管与油漆箱连通。

进一步的，所述喷头结构还包括碳纤管、纵向控制舵机、横向控制舵机、活动铰链；

其中，碳纤管用于支撑刷油漆装置的输出末端，活动铰链用于提供旋转自由度，纵向控制舵机用于控制喷嘴的上下方向运动，横向控制舵机用于控制喷嘴的左右方向运动；

所述碳纤管内设置有拉杆、输送管，碳纤管的作用是包裹拉杆以及输送管防止损伤；

所述活动铰链为一个固定架，当喷头需要转动时，活动铰链固定碳纤管及喷头的位置，所以活动铰链连接在碳纤管与喷头之间；

纵向控制舵机和横向控制舵机分别设置在活动铰链固定架的上方及侧方，通过拉杆与控制箱连接。

进一步的，所述喷头结构还包括挡盘，挡盘是圆形结构，中心为一个圆形孔，通过圆孔穿进碳纤管头部，并用螺丝与喷嘴固定，从而实现控制喷头作业方向时挡盘与喷嘴同时转动。

进一步的，所述喷油漆装置固定在飞行器底部。

进一步的，所述挂载结构还包括喷漆装置固定架，所述喷漆装置固定架通过铰链卡扣安装固定在飞行器底下。

进一步的，所述雷达安装在控制箱外侧，通过小电压电线与控制箱内的无线模块连接，用于向前扫描与导线的距离，通过无线模块将数据回传至遥控终端。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

传统的除冰方式是人工除冰或是机器人除冰方法，人工除冰受环境、技术和安全等因素的影响，极大地限制了这些除冰方法的使用。对于人员高空作业，无论是多么严密的安保措施也不能确保安全性，同时人工操作也有众多的不便性和工序复杂性。而机器人除冰则是没有从根本上解决高压线覆冰问题，每年电力部门需要在检修输电线路上投入巨大的人力物力，检修工作费时费力。

本发明的输电线路防覆冰智能刷漆系统，能够在空中给高压线喷涂油漆，无需人工爬线除冰或是机器人除冰。无人机搭载刷漆装置，使用多维度旋转的喷头对准高压线进行刷漆，多维度可旋转喷头使得刷漆更为全面不遗漏；操作人员控制无人机飞行至高压线处并对准然后进行刷漆，从而实现在根本上解决高压线覆冰问题，可以保障输电线路长期有效地正常工作，保障正常用电。本发明可以极大的提高输电线路覆冰防治的效率，极大的保障了人员以及高压线的生命安全，提高了电力公司的效益。

本发明的输电线路防覆冰智能刷漆系统，具有以下几个技术特点：

1、本发明飞行器在飞控上使用了工业级的3级冗余度飞行控制器。从而极大的提高了飞行稳定性，降低了无人机因受干扰而炸机的概率。

2、本发明飞行器无人机机臂采用了7度内倾和3度侧倾的设计，可以提高飞行的稳定性和翻滚俯仰动作的灵活性。

3、本发明的输电线路防覆冰智能刷漆系统由多维度旋转的球面轴承和舵机组成。其中舵机通过拉连接线实现对球面轴承旋转部分的拉动。因此，它可以在无人机悬停的情况下实现多自由度，大范围的刷油漆作业。具有方便，快捷，刷漆作业范围大的特点。从而极大的提高了操作人员的作业效率。

4、本发明输电线路防覆冰智能刷漆系统的机械机构，最大限度保障飞行稳定性的同时提高飞行器的姿态动作灵活性，实现无人机在挂载3升的油漆情况下能够实现重心平衡，保障稳定的飞行。

5、本发明输电线路防覆冰智能刷漆系统通过操作人员控制无人机在高压线表面喷油漆，以达到高压线覆冰防治功能，可以保障输电线路长期有效地正常工作，保障正常用电，安全性高。

6、本发明输电线路防覆冰智能刷漆系统可以大大节省人力，提高了作业安全性。

本发明的输电线路防覆冰智能刷漆系统，可应用在各高压线上，大大提高了输电线路的安全；同时还可以给电力部门大大节约了人力成本，能够极大的避免因输电线路覆冰太厚导致线路损坏等问题带来的巨大社会经济损失。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明实施例喷头部分结构示意图；

图3为本发明实施例挂载部分结构示意图；

图4为本发明实施例的的工作流程图。

其中：其中：1-碳纤管，2-活动铰链，3-输送管，4-横向控制舵机；5-挡盘，6-喷嘴，7-纵向控制舵机，8-拉杆，9-铰链固定架，10-油漆箱，11-雷达，12-控制箱，13-喷漆装置固定架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例所述的用于输电线路的防覆冰智能刷漆系统，包括：显示设备，飞行遥控器，刷漆遥控器，刷油漆装置，飞行器，数据线。其中显示设备用于人机交互信息，显示飞机的飞行状态、刷油漆装置4的状态等；飞行遥控器用于操控飞行器；刷漆遥控器用于控制刷油漆装置；飞行器用于搭载刷油漆装置，数据线用于连接传输显示设备和飞行遥控器。

如图2所示，为刷油漆装置喷头部分示意图，包括：

碳纤管1，活动铰链2，输送管3，纵向控制舵机7，挡盘5，喷嘴6，横向控制舵机4。其中碳纤管1用于支撑刷油漆装置的输出末端，活动铰链2用于提供旋转自由度，输送管3用于输送油漆液体，上下方向舵机用于控制挡盘6的上下方向运动，横向控制舵机用于控制挡盘6的左右方向运动。

碳纤管1内设置有拉杆8、输送管，碳纤管1的主要作用是包裹拉杆以及输送管3防止损伤；活动铰链2为一个固定架，当喷头需要转动时，活动铰链2固定碳纤管1及喷头的位置，所以活动铰链2连接在碳纤管1与喷头之间。

纵向舵机7及横向舵机4分别设置在活动铰链固定架的上方及侧方，通过拉杆8与控制箱12连接。

所述挡盘5是圆形结构，中心为一个圆形孔，通过圆孔穿进碳纤管1头部，并用螺丝与喷嘴6固定，从而实现控制喷头作业方向时挡盘与喷嘴同时转动。

挡盘5的设计主要是作用是：其一为防止喷漆时油漆外溅范围太大以至于浪费过多的油漆；其二为挡风防止反向风吹油漆将喷嘴堵住。

如图3所示，为刷油漆装置挂载部分示意图，包括：

油漆箱10，雷达11，控制箱12，喷漆装置固定架13；油漆箱10用于储存油漆，雷达11用于扫描导线辅助飞行器对准覆冰高压线飞行；控制箱12用于装放控制单元，喷漆装置固定架13通过铰链卡扣安装固定刷油漆装置在飞行器底下。

总体的说，飞行遥控器用于控制载体飞行器飞行，控制其飞行速度、姿态、方向等；刷漆遥控器用于控制挂载装置所有动作，例如是否喷漆、喷头摆动、喷漆方向等。两个遥控器之间相互独立存在，飞行器作为挂载的喷漆装置的载体，两者通过固定架连接。

控制箱12管控着刷漆装置的所有刷漆动作，拉杆一端连接控制箱12中间连接上下方向舵机和横向控制舵机，另一端连接喷头；输送管3一端连接油漆箱10一端直接裹着套在喷嘴的连接头。

雷达安装在控制箱外侧，通过小电压电线与控制箱内的无线模块连接，用于向前扫描与导线的距离，通过无线模块将数据回传至遥控终端。

使用流程如下：

首先将无人机和喷气系统等配套设备运输到施工现场安装完毕。进行飞行前检查，确认符合起飞作业条件后，无人机平台起飞，依靠全景式摄像头，操作人员能够获得身临其境的操作体验。控制无人机平台飞行到施工位置，启动喷涂系统。涂料喷枪开始工作，将防腐漆均匀喷到避雷器顶部表面。当涂料即将耗尽时，返回补充后继续工作。

参见图1、图2和图3，输电线路防覆冰智能刷漆系统，本发明公开了一种用于输电线路防覆冰智能刷漆系统，包括飞行器、地面控制站以及刷漆装置；其中地面控制站包括飞行遥控器、刷漆遥控器以及显示设备，显示设备装有控制无人机的软件，无人机作业状态实时回传到地面遥控站。输电线路防覆冰智能刷漆系统通过在无人机平台上集成无线数据通信模块、刷漆系统，并与地面支援设备连接，由地面站人员操控，通过2.4g信道传输数据并控制飞行器及喷装置相互配合机来完成刷漆任务。

本发明的输电线路防覆冰智能刷漆系统，使用时的操作过程如下(如图3所示)。

(1)预先作业线路，制定作业方案，编写安全措施和技术措施；

(2)准备作业所需的设备，检查飞行器、刷漆装置、油漆罐、喷头等是否完好，做好现场安全措施。

(3)将刷漆装置挂载上无人机底部，飞行遥控器控制起飞，然后控制飞行方向，直到抵达需刷漆的线路位置；

(4)飞行遥控器控制喷头对准需刷漆位置，刷漆遥控器控制泵抽取油漆罐中的油漆，经过输送管3传送到喷头，遥控器传输指令到无人机，舵机控制喷头方向喷涂油漆。

(5)该区域刷漆完成后，飞行遥控器控制无人机返回，降落在平稳的地面；

(6)若还有下一个刷漆区域则重复以上步骤，完成所有任务后将刷漆装置拆下装箱。

注意事项：

在高压输电线上刷油漆时，刷漆时候要将喷头与高压线表面垂直，均匀的移动。刷漆前要保持输电线路清洁，否则油漆会脱落，不同类型油漆不能混合使用。油漆喷枪要选用适当的口径，喷头距离高压线不宜超过一定距离，油漆要充分搅拌和静置。当开始操作无人机刷漆时，输电线路产生局部电弧时，必须立即停止刷漆以防漏电造成机器故障或人员伤亡。喷头具备自稳功能，远程遥控器独立控制喷射方向。

由上述技术方案可知，本发明的刷漆装置的结构特点在于：

首先，输电线路防覆冰智能刷漆系统在飞控上使用了工业级的3级冗余度飞行控制器。从而极大的提高了飞行稳定性，降低了无人机因受干扰而炸机的概率。其次，多旋翼的无人机机臂采用了7度内倾和3度侧倾的设计，可以提高飞行的稳定性和提高翻滚俯仰动作的灵活性。最后，飞行平台还具备6块电池多冗余度设计，可以提高无人机的续航能力。内嵌的智能电源管理模块可以确保该无人机即使在丢失两块电池的情况下依然稳定安全飞行。

喷头：

输电线路防覆冰智能刷漆系统具有一个可旋转式的喷头。它主要有多维度旋转的球面轴承和舵机组成。其中舵机通过拉钢丝实现对球面轴承旋转部分的拉动。因此，它可以在无人机悬停的情况下实现多自由度，大范围的喷油漆作业。具有方便，快捷，刷漆作业范围大的特点。从而极大的提高了操作人员的作业效率，可以保障输电线路长期有效地正常工作，保障正常用电，安全性高，减少处理突发事件的所需时间，从而最大限度的挽回社会利益。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。