一种高压架线用系统及方法与流程

本发明涉及输电线路施工领域，具体涉及一种高压线展放用系统及方法。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“uav”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机的基本结构包括机身、设置在机身内部的控制系统、gps天线、飞行控制天线、机翼、电机、螺旋桨、螺旋桨支架、遥控器等，无人机可以在无人驾驶条件下完成复杂空中飞行任务和负载任务,随着无人机的逐渐普及，其在架线施工中应用也很多，主要在架线初期用来展放初级导引绳。

在输电线路建设中，架线施工是最关键的施工过程之一，需要通过导引绳将高压线中的地线或者导线先牵引展放在输电线路中各输电线路塔所对应放线滑车里，再进行紧线等后续工序，在地线或者导线牵引展放过程中，由于高压线都比较粗、而且不止一根，并且长度都很长，因此其重量比较大，目前所用的施工方法是利用无人机在输电线路段先展放一根较细的初级导引绳，待初级导引绳展放完毕后，输电线路一端的初级导引绳依次连接上更粗或者强度更强的次级导引绳、钢丝导引绳，再利用钢丝导引绳牵引多根钢丝导引绳，此时多根钢丝导引绳在输电线路塔上的同一个放线滑车内，由于每个放线滑车中最后只需要一根导引绳，所以需要将多根钢丝导引绳进行分绳作业，确保一个放线滑车中放置一根钢丝导引绳，最后再利用牵引机通过牵引钢丝导引绳进行地线或者导线的牵引展放。

授权公告号为cn207442331.u的中国实用新型专利公开了一种在展放初级导引绳阶段用于初级导引绳直接穿越式放线滑车，包括架体、滑轮组、中心轴承组件、联板、无人机直穿框和初级导引绳导向机构，中心轴承组件将滑轮组与架体固定，无人机直穿框的上端与联板固定，无人机直穿框的下端与架体的上部固定；所述的初级导引绳导向机构包括上居中导向滑杆组和下居中导向滑杆组；上居中导向滑杆组包括左上导向滑杆和右上导向滑杆，左上导向滑杆和右上导向滑杆均朝向穿越口倾斜设置；下居中导向滑杆组包括左下导向滑杆和右下导向滑杆，左下导向滑杆和右下导向滑杆的上端与穿越口的左端和右端分别铰接；利用该放线滑车展放初级导引绳不用高空人员配合操作，节省了人力，避免了安全隐患，但是由于无人机直穿框空间有限，稍有不慎无人机在钻越放线滑车时就会与无人机直穿框碰撞，而且放线滑车的边框易卡在无人机的旋翼结构之间，另外在无人机钻越放线滑车时没有参考，不能精确的控制无人机的飞行方向，易发生碰撞，损坏螺旋桨或者机身等，造成经济损失。

在展放完初级导引绳后需要进行中级导引绳的牵引，在进行分绳作业时需要多台张力机同时工作，而且高空人员需要上、下塔进行分绳，占用设备多、耗时长、工作效率低，而且由于高空作业的环境特殊性，对高空人员的体力和耐力也是一大考验，疲劳作业时，很容易引发事故，存在很大的安全隐患。

技术实现要素：

为了解决在展放初级导引绳的过程中不能精准控制无人机钻越放线滑车、在碰撞时不能保护无人机以及高压线展放效率低的问题，本发明提供了一种高压线展放用系统及方法，本发明所述的高压线展放用系统包括无人机组件、放线滑车及牵引机，该无人机组件及放线滑车配合工作可能够精准控制无人机钻越放线滑车的位置，提高了无人机钻越放线滑车的通过率，而且还可对无人机进行整体保护，降低了无人机的损坏率。而且本发明所述的高压线展放方法，能够降低设备的使用、减少了工序，节省了时间，而且可以实现流水化作业，减少等待时间，大大提高了施工效率。

本发明采用的具体方案为：

一种高压线展放用系统，包括携带初级导引绳的无人机组件、托架高压线的放线滑车和牵引机，

所述无人机组件包括无人机、用于控制无人机飞行方向的遥控器、固定在无人机底部的导引绳施放装置、防护框架、前视摄像装置、显示装置、无线传输装置以及辅助校准装置，所述防护框架为镂空的半球状，所述防护框架包裹在无人机的外围，所述防护框架与无人机固定连接；

所述前视摄像装置设置在防护框架的中心点所在的竖直面上；

所述显示装置用于以第一视角观察无人机相对放线滑车的各边框的间距；

所述无线传输装置包括发射机、接收机、视频传输天线，所述发射机固设在无人机上，所述发射机分别与前视摄像装置、视频传输天线连接，所述接收机与所述显示装置连接；

所述辅助校准装置为一字竖杆或者十字结构，所述辅助校准装置设置在所述前视摄像装置正前方，所述辅助校准装置、前视摄像装置及防护框架的中心点在同一个竖直面上，所述辅助校准装置与防护框架固定连接；

所述放线滑车包括用于无人机直接钻越的直穿框、挂板、导向机构、架体和滑轮，所述直穿框为矩形框，所述直穿框上边框的中点设置有反光条，所述挂板与直穿框的上边框固定连接，所述直穿框的下边框与架体的上部固定连接，所述滑轮通过轴承与架体固定连接，所述直穿框的下边框开有穿越口，所述穿越口正对滑轮的轮槽，所述导向机构为倒“八”字结构，所述导向机构的上端分别与直穿框的左、右边框固定连接，所述导向机构的下端分别与穿越口的两侧固定连接，所述导向机构用于将直穿框内的初级导引绳引导至滑轮的轮槽内。

进一步地，为了避免传输信号时产生延迟，所述无线传输装置为模拟无线传输装置。

具体地，所述防护框架包括支撑圆环和与支撑圆环固定连接的防护罩，所述防护罩包括多个防护条，所述防护条的两端分别与支撑圆环固定连接，所述防护条长度相等且间隔设置，所述防护条的中点相交形成防护框架的顶点，所述支撑圆环上设置有多个支撑条，所述支撑条的一端与支撑圆环固定连接，所述支撑条的另一端与无人机的机翼固定连接。

进一步地，为了增强防护框架的防护性能，所述防护框架还包括与支撑圆环平行设置的圆形补强骨架，所述补强骨架与所述防护条固定连接。

优选地，在无人机携带初级导引绳钻越放线滑车时，为了观察无人机携带的初级导引绳连接状况，所述防护框架上还设有后视摄像装置，所述后视摄像装置与无线传输装置连接。

一种利用权利要求1所述高压线展放用系统所进行的高压线展放方法，输电线路段包括m个输电线路塔，每个输电线路塔上有n个放线滑车，高压线需展放在m个输电线路塔所对应的放线滑车中，包括如下步骤：

a.在输电线路塔上悬挂无人机直穿式放线滑车，配备牵引机；

b.第一条初级导引绳的一端与无人机底部的导引绳施放装置连接，控制无人机携带第一条初级导引绳飞向第一个输电线路塔上其中一个放线滑车的直穿框；

c.在无人机接近直穿框过程中，通过显示装置观察辅助校准装置分别与所述放线滑车直穿框左边框、右边框的距离，若与左、右边框距离不相等时，调整无人机飞行方向，确保辅助校准装置与所述直穿框左边框的距离等于辅助校准装置与所述直穿框右边框的距离，同时调整无人机的高度，最后控制无人机从所述放线滑车直穿框的左、右边框的中间钻越；

d.重复步骤c，沿高压线展放方向依次钻越剩余m-1个输电线路塔上与上述放线滑车相对应的放线滑车的直穿框，待钻越完毕后，释放该初级导引绳，第一条初级导引绳展放完毕；

e.重复步骤b、步骤c、步骤d，在m个输电线路塔上剩余的放线滑车里展放n-1条初级导引绳，此时输电线路塔上每个放线滑车里均有一条初级导引绳；

f.将展放好的初级导引绳的一端依次连接中级导引绳、钢丝导引绳、高压线，另一端连接牵引机，牵引机通过牵引初级导引绳依次将中级导引绳、钢丝导引绳、高压线牵引展放至相应的放线滑车内；

g.依次将所有高压线展放至放线滑车，高压线展放完毕；

步骤e和步骤f同时进行。

本发明通过罩在无人机外围的防护框架，可以防止钻越放线滑车时放线滑车直穿框的边框卡在无人机旋翼结构之间，进而对无人机进行整体性保护，有效避免碰撞带来的损坏，而且通过前视摄像装置、辅助校准装置、无线传输装置及显示装置的设置可以实现以第一视角控制无人机飞行，而且在钻越放线滑车直穿框时可以通过判断辅助校准装置相对直穿框边框中点的位置来调整无人机的飞行方向，实现精准控制，有效避免与放线滑车的无人机直穿框产生碰撞，减少经济损失。采用本发明所述方法进行高压线的展放施工，可减少分绳工序，节省时间，而且占用设备少、进一步地可实现流水化作业，降低设备和人员的等待时间，大大提高了施工效率。

附图说明

图1为本发明所述无人机组件的后视结构示意图；

图2为本发明所述无人机组件的俯视结构示意图；

图3为本发明所述放线滑车结构示意图；

图4为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做详细说明

一种高压线展放用系统，包括携带初级导引绳的无人机组件、托架高压线的放线滑车和牵引机，

所述无人机组件包括无人机，所述无人机为现有常规无人机，可直接购买，无人机底部固定有导引绳施放装置，如图1所示，所述导引绳施放装置为电动插销装置15，电动插销装置15具体为电磁阀组件，可通过购买得到，电磁阀组件与无人机的控制系统电连接，电动插销装置15与初级导引绳连接，在初级导引绳到位后或发生紧急情况时，操控人员通过遥控器遥控打开电动插销装置15，将初级导引绳释放，电动插销装置15连接或者释放导引绳的技术为现有常规技术，在此不做赘述。

无人机的外围包裹有防护框架，所述防护框架为镂空的半球状，镂空设计不仅起到防护作用，而且自身重量更小，半球状的设计使得防护框架体18积更小，更便于钻越。所述防护框架具体包括支撑圆环1和与支撑圆环1固定连接的防护罩，所述防护罩包括多个防护条8，所述支撑圆环1、防护条8的材料为铁，所述防护条8长度相等且等距设置，等间距设置可使防护框架各部分防护强度一致，所述防护条8的两端分别固定在支撑圆环1上，所述防护条8的中点相交形成防护框架的顶点，为了增强半球状防护框架的防护性能，所述防护条8的中点固定连接，进一步地，所述防护框架还包括与支撑圆环1平行设置的圆形补强骨架7，所述补强骨架7与所述防护条8固定连接，优选地，所述补强骨架7可间隔设置多个。

如图2所示，所述支撑圆环1上设置有多个支撑条9，所述支撑条9的一端与支撑圆环1固定连接，所述支撑条9的另一端与无人机的机翼3固定连接，所述支撑条9为刚性金属材料，具体地，所述防护条8与支撑圆环1之间、支撑圆环1与支撑条9之间、防护条8与补强骨架7之间为焊接，也可采用绑扎来固定。

作为具体实施例一，当无人机为双层螺旋桨时，所述防护框架下方固设有圆柱形框架，所述圆柱形框架包括底部支撑环13和连接条14，所述底部支撑环13圆心与支撑圆环1圆心的连线分别垂直于底部支撑环13、支撑圆环1所在的平面，所述底部支撑环13与支撑圆环1通过连接条14固定连接，所述底部支撑环13上也设置有支撑条9，所述支撑圆环1通过支撑条9与上层机翼3固定连接，所述底部支撑环13通过支撑条9与下层机翼3固定连接。

如图2所示，所述多个支撑条9组成正方形框架，所述正方形框架的四个边框的中点与无人机机翼3固定连接，所述正方形框架的四个顶点与支撑圆环1固定连接。作为变形实施例，所述支撑条9也可组成米字形框架。

所述无人机机尾部分的半球形防护框架上固定设置有fpv摄像头4和校准竖杆，所述校准竖杆设置在fpv摄像头4的正前方，校准竖杆、fpv摄像头4与半球形防护框架圆心在同一个竖直面上，所述校准竖杆可为一字结构，也可为十字结构。本实施例中，无人机的gps天线5作为校准竖杆，在传输信号的同时还可以起到校准参照的作用，而且将无人机本身的一部分结构作为辅助校准装置，可以不再额外增加无人机的负重。

所述fpv摄像头4连接有模拟无线传输模块，所述无线传输模块包括发射机、接收机、视频传输天线10，具体地，所述fpv摄像头4与无线传输模块的发射机连接，所述发射机固设在无人机上，所述接收机与显示装置连接，具体地，所述显示装置为vr眼镜。所述fpv摄像头4拍摄无人机组件前方环境及相对放线滑车直穿框17的位置及间距情况，拍摄的视频信息通过无线传输模块实时传输到地面（视频信息传输技术为现有成熟技术，此处不再赘述），位于地面的控制人员通过vr眼镜以第一视角观察无人机相对放线滑车的位置及距离等信息，并根据观察到的信息实时调整无人机的飞行方向。无人机控制人员调整无人机飞行姿态的过程为：因为fpv摄像头4、gps天线5和防护框架的中心点在同一竖直面上，若gps天线5在垂直钻越时距离放线滑车直穿框17左、右边框距离相等，就可保证防护框架从放线滑车直穿框17左、右边框的正中间钻越。在无人机垂直飞向放线滑车直穿框17的过程中，操控人员通过vr眼镜观察到gps天线5与放线滑车直穿框17左边框的间距大于gps天线5与放线滑车直穿框17右边框的间距时，通过遥控器控制无人机向左前方调整方向，相反，若观察到gps天线5与放线滑车直穿框17左边框的间距小于gps天线5与放线滑车直穿框17右边框的间距时，操控人员通过遥控器控制无人机向右前方调整方向，通过对无人机方向的不断调整，最终使gps天线5相对放线滑车直穿框17左、右边框间距相同。在飞向放线滑车直穿框17的过程中，无人机的高度根据gps天线5的上端点相对放线滑车上边框的距离来调整，具体需要gps天线5的上端点处在距放线滑车直穿框17上边框下方一定距离的位置，因为摄像头和gps天线5在防护框架上设置的高度不同时，能顺利钻越直穿框17时通过vr眼镜观察到的gps天线5的上端点相对放线滑车直穿框17上边框的距离也不同，所以无人机的高度可依实际情况来调整。

优选地，本实施例中无人机传输模块具体为模拟无线传输模块，因为模拟无线传输模块可直接传输模拟信号，无需经过转码，可有效避免信号传输的延迟，这一设置可方便无人机操控人员实时对无人机的姿态进行及时的调整，从而避免因调整不及时引起的碰撞。

所述无人机组件防护框架的前半部分固定设置有后视摄像头2，所述后视摄像头2与模拟无线传输装置连接，操控人员可通过vr眼镜观察到无人机的后方状况，当用无人机展放初级导引绳时，具体可观察到初级导引绳的连接状态是否正常。

无人机的机身6与防护框架的顶点之间固定设置有中间支柱12，可进一步增强防护框架的防护性能。

模拟无线传输装置的视频传输天线10和无人机的飞行控制天线11分别设置在机身6的两侧，避免传输信号时相互影响。

如图3所示，所述放线滑车包括用于无人机直接钻越的直穿框17、挂板16、导向机构、架体18和滑轮20，所述直穿框17为矩形钢框，在实际的施工中若矩形钢框的宽度太大旋地会比较严重，所以矩形钢框的内宽设置为570mm-800mm，内高为700mm-1000mm，所述直穿框17上边框的中点设置有反光条23，操控人员通过vr眼镜观察gps天线5相对放线滑车左右边框距离是否相等时，可通过反光条23与gps天线5是否在一条直线上来判断，具体地，若gps天线5与反光条23在一条直线上时，说明gps天线5相对直穿框17左、右边框的距离相同，即无人机处在直穿框17左、右边框的中间位置，反光条23的设置使得校准更精确。所述直穿框17的上边框开有若干螺纹孔，所述挂板16与直穿框17的上边框通过螺钉固定连接，所述架体18为“u”型框结构，所述直穿框17的下边框与架体18两侧边框的上部通过螺钉固定连接，所述滑轮20通过轴承19与架体18固定连接，所述滑轮20根据需要可设置多个，所述直穿框17的下边框开有穿越口22，所述穿越口22正对滑轮20的轮槽，所述导向机构为倒“八”字结构，所述导向机构包括左导向杆211和右导向杆212，所述左导向杆211的上端与直穿框17的左边框固定连接，所述右导向杆212的上端与直穿框17的右边框固定连接，所述左导向杆211的下端与穿越口22左侧固定连接，所述右导向杆212的下端与穿越口22右侧固定连接，所述导向机构用于将直穿框17内的初级导引绳引导至滑轮20的轮槽内。

本发明所述无人机组件携带初级导引绳钻越放线滑车的控制过程为：

因为gps天线5在fpv摄像头4的正前方，且fpv摄像头4、gps天线5和防护框架的中心点在同一竖直面上，若gps天线5在钻越时距离放线滑车直穿框17左、右边框距离相等，就可保证防护框架从放线滑车直穿框17左、右边框的正中间钻越。所以在无人机飞向放线滑车直穿框17的过程中，通过vr眼镜可以第一视角观察到gps天线5分别相对放线滑车直穿框17的左、右边框的间距是否相等来判断无人机是否处在直穿框17左、右边框的中间位置，具体地，因为所述放线滑车直穿框17的上边框的中点设置有反光条23，在通过vr眼镜观察无人机相对放线滑车直穿框17左、右边框的距离时，若反光条23在gps天线5的左侧，说明无人机更靠近直穿框17的右边框，此时操控人员通过遥控器控制无人机向左前方飞行；相反地，若反光条23在gps天线5的右侧，说明无人机更靠近直穿框17的左边框，此时需要向右前方调整无人机的飞行方向，经过反复调整，当反光条23一直被gps天线5遮挡或者与gps天线5在一条直线上时，说明无人机与直穿框17左、右边框的间距相等，进而无人机可以从直穿框17左、右边框的中间钻越。无人机的高度根据gps天线5的上端点相对放线滑车上边框的距离来调整，具体需要gps天线5的上端点处在距放线滑车直穿框17上边框下方一定距离的位置，因为摄像头和gps天线5在防护框架上设置的高度不同时，能顺利钻越直穿框17时通过vr眼镜观察到的gps天线5的上端点相对放线滑车直穿框17上边框的距离也不同，另外由于直穿框17的内高足够无人机轻松穿过，所以无人机的高度根据经验依实际情况来调整即可实现无碰撞。

图4为本发明的高压线展放流程图，以三相交流电为例，需要架设三相导线和两根地线，分别为a相线、b相线、c相线、第一地线、第二地线，若该输电线路段包括六个输电线路塔，具体展放方法包括如下步骤：

a.配备牵引机，在待展放高压线的六个输电线路塔上悬挂本发明所述放线滑车；

b.初级导引绳的一端与电动插销装置15连接，初级导引绳为3mm的迪尼玛绳，利用遥控器控制无人机携带该初级导引绳飞向第一个输电线路塔上a相线对应放线滑车的直穿框17（该步骤也可将初级导引绳展放到其他四条高压线对应的放线滑车中）；

c.在无人机接近直穿框17过程中，控制人员通过vr眼镜以第一视角观察gps天线5分别相对直穿框17左、右边框的间距，当反光条23在gps天线5的左侧时，说明无人机更靠近直穿框17的右边框，控制无人机向左前方调整方向，当反光条23在gps天线5的右侧时，说明无人机更靠近直穿框17的左边框，控制无人机向右前方调整方向，最终保证gps天线5分别与直穿框17左、右边框之间的距离相等，无人机能够从直穿框17左、右边框的中间位置通过；

调整无人机水平位置的同时还需要高度的调整，由于放线滑车的上、下边框间距足够大，在钻越放线滑车直穿框17的过程中只要gps天线5的顶点一直处在直穿框17上边框下方的合适位置，无人机便不会触碰防护框架的上、下边框，此合适位置可根据gps天线5设置的高度来判断，水平位置和高度都调整好后，控制无人机钻越第一个输电线路塔上a相线对应的放线滑车直穿框17。

d.重复步骤c，沿高压线展放方向依次钻越剩余5个输电线路塔上a相线对应的放线滑车的直穿框17，待钻越完毕后，通过遥控器控制电磁阀打开，释放初级导引绳，a相线对应的初级导引绳展放完毕；

e.重复步骤b、步骤c、步骤d，在输电线路的6个输电线路塔上b相线、c相线、第一地线、第二地线对应的放线滑车里分别展放一根初级导引绳，连同之前展放的一根初级导引绳，共展放了五根初级导引绳。

f.将展放好的初级导引绳的一端依次连接中级导引绳（直径分别为5mm和12mm的迪尼玛绳）、钢丝导引绳（直径分别为11mm、18mm和25mm）、a相线，另一端连接牵引机，牵引机通过牵引初级导引绳依次将中级导引绳、钢丝导引绳、a相线牵引展放至相应的放线滑车内；通过无人机直接钻越放线滑车展放各高压线对应的初级导引绳，省去了分绳工序，同时减少了人员配置、减少了牵张设备的数量，降低了成本；

g.依次将剩余的b相线、c相线、第一地线、第二地线展放至对应的放线滑车（其中第一地线和第二地线展放的时候可直接通过直径为11mm的钢丝导引绳牵引），高压线展放完毕。

本方法所述的步骤f和步骤e同时进行，

即将高压线分成两部分，分别为第一部分和第二部分，先进行第一部分的高压线的初级导引绳的展放，待第一部分高压线的初级导引绳展放完毕后，进行初级导引绳展放的工作人员可继续进行第二部分的高压线的初级导引绳的展放，同时高压线展放人员通过步骤f利用牵引机、张力机等来进行第一部分高压线的展放，待第一部分高压线展放到放线滑车中后，第二部分高压线对应的初级导引绳也展放完毕，高压线展放人员可继续进行第二部分高压线的展放，这样两个工序同时进行，减少人员和设备的等待时间，而且高压线展放连续进行，实现了流水化作业，提高工作效率。

本发明通过罩在无人机外围的半球形防护框架，可以防止钻越放线滑车时放线滑车直穿框17的边框卡在无人机旋翼结构之间，进而对无人机进行整体性保护，有效避免碰撞带来的损坏，将无人机的gps天线5作为辅助校准装置设在前视摄像头的正前方，一方面可以减少无人机组件的附加结构，减轻无人机的自重，另一方面通过判断gps天线5相对放线滑车直穿框17左右边框的间距来调整无人机的飞行方向，使得调整方向时有参照物，校准更精确，更好地保证无人机从放线滑车直穿框17的中间钻越，通过模拟无线传输装置及显示装置的设置，可保证传输过程进行数模转换带来的传输延迟，进而及时有效的控制无人机的飞行状况，有效避免与放线滑车直穿框17产生碰撞，减少经济损失，而且半球状的防护框架体18积更小，结构更紧凑，更便于钻越。

利用本发明所述的高压线展放方法，通过无人机直接钻越放线滑车直穿框在每条高压线对应的放线滑车中都展放一根初级导引绳，并通过初级导引绳依次牵引更粗的中级导引绳、钢丝导引绳，省去了现有方法中的分绳工序，减少了施工时间和牵张设备的使用，而且在部分高压线的初级导引绳展放完毕后，合理分配时间，一部分工作人员可进行该部分高压线的展放，同时其他工作人员进行剩余高压线的初级导引绳的展放，两个步骤同时进行，减少人员和设备的等待时间，而且高压线展放无间歇的连续进行，形成了流水化作业，有效提高了工作效率。