CN102881203A

CN102881203A - 高压输电线巡线模拟装置

Info

Publication number: CN102881203A
Application number: CN2012104142924A
Authority: CN
Inventors: 许金凯; 张学蕊; 金珈成; 于化东; 尹维崴; 谢蓓敏; 赵殿全; 胡海鹏; 韩冬; 孟立新; 杜江; 董山恒
Original assignee: JILIN ELECTRIC POWER Corp MAINENANCE Co; State Grid Corp of China SGCC; Changchun University of Science and Technology
Current assignee: JILIN ELECTRIC POWER Corp MAINENANCE Co; State Grid Corp of China SGCC; Changchun University of Science and Technology
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: CN102881203B

Abstract

高压输电线巡线模拟装置属于模拟训练领域，该装置包括：光电稳定吊舱、运动平台和控制系统；光电稳定吊舱安装在运动平台上，控制系统控制整个高压输电线巡线模拟装置的运行。本发明采用室外和室内两种训练方式，室外高压输电线巡线模拟装置采用车辆运动来模拟直升机的姿态变化和飞行动作，利用车辆内部环境模拟机舱乘坐环境，完成与真实巡线状态的复现，使模拟操控人员的体感与真实情况相一致。室内高压输电线巡线模拟装置可模拟直升机的六个运行姿态和飞行状态。还可以模拟机舱乘坐环境。高压输电线巡线模拟装置使模拟操控人员的体感与真实情况相一致，再现真实环境下人体的感觉和各种物理效应。完成与真实巡线状态的复现。

Description

高压输电线巡线模拟装置

技术领域

本发明属于模拟训练领域，具体涉及一种高压输电线巡线模拟装置。

背景技术

近年来，由于全球气候变暖，自然灾害频发，给国家经济和人民造成的灾害有上升的趋势。电力部门在灾害发生后救灾和减灾的手段还不够完善，尤其是快速掌握灾情还缺乏有效的经过演练的技术手段。与此同时，随着电力系统的发展，输电线路越来越长，电压等级越来越高。我国目前110kV以上的电力线路近七十万公里，巡线作业每年都要进行多次，工作量巨大，电力企业每年都要投入巨大的人力物力对输电线路进行定期巡视检查。传统的电路线巡检工作主要由人工完成，而人工巡检存在工作效率低、准确性差等问题，对于保证电网的安全运行极为不利。

目前，国内有关部门如电力、公安系统等民用警用领域已在积极应用飞行器巡线技术，拥有较大的市场前景。随之而来的另一个问题就是对相应巡查人员巡线技能的训练，如直接利用飞机对其进行训练，这样不但大大提高了训练成本，降低的企业飞机的利用率，对训练人数也有很大限制。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高压输电线巡线模拟装置，在地面上对巡线人员进行训练，提高巡线人员的熟练程度，降低了成本。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

高压输电线巡线模拟装置，该装置包括：光电稳定吊舱、运动平台和控制系统；光电稳定吊舱安装在运动平台上，控制系统控制整个高压输电线巡线模拟装置的运行。

本发明的有益效果是：本发明采用室外和室内两种训练方式，室外高压输电线巡线模拟装置采用车辆运动来模拟直升机的姿态变化和飞行动作，利用车辆内部环境模拟机舱乘坐环境，完成与真实巡线状态的复现，使模拟操控人员的体感与真实情况相一致。训练人员可通过驾驶车辆行驶于二级及以上的公路上，利用车上的光电稳定吊舱对其周围的输电线进行检测。这种方法与利用飞机巡线相比不仅降低了巡线成本，达到了巡线目的，而且达到了对巡线人员的训练目的，提高了其熟练程度。

室内高压输电线巡线模拟装置可模拟直升机的俯仰、滚转、偏航、升降、纵移、横移六个运行姿态，还可以模拟直升机加减速、盘旋、悬停等飞行状态。另外，还可以模拟机舱乘坐环境。训练系统可以提供六自由度运动信号，使模拟操控人员的体感与真实情况相一致，并能适时为操控人员提供信息显示，再现真实环境下人体的感觉和各种物理效应。完成与真实巡线状态的复现。

附图说明

图1本发明室外高压输电线巡线模拟装置的结构示意图。

图2本发明室内高压输电线巡线模拟装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，室外高压输电线巡线模拟装置主要包括光电稳定吊舱1、工程车辆2、控制系统三部分。光电稳定吊舱1主要是完成对高压输电线的巡检。工程车辆2主要用于光电稳定吊舱的运输，以及模拟飞机的运动和姿态变化。控制系统用于对光电稳定吊舱1的控制。

光电稳定吊舱1通过安装支架5安装于工程车辆2顶部。控制系统安装于工程车辆2内部。电缆3经过工程车辆2中间窗口，将光电稳定吊舱1与控制系统相接。车辆2带有找平平台支撑装置4，确保车体水平位置稳固，使驾驶室内形成可以自动升降的平台。要求支撑腿同车架纵梁直接可靠连接，能收放自如，不影响车辆2的行驶。

室外高压输电线巡线模拟装置的控制系统包括如下部件：上位机、主控板、功率放大器、伺服电机、光电编码器、可见光红外成像仪、视频切换芯片、字符叠加单元和显示器；主控板是控制系统的核心部分，当上位机发出控制指令，主控板通过功率放大器控制伺服电机中的俯仰电机和方位电机；使用伺服电机，实现吊舱方位、俯仰两个自由度运动，吊舱可实现手动扫描、自动扫描、测角、方向锁定等功能。采用光电编码器检测吊舱转过的角度。在下一个采样周期到来时，所测转角信号被反馈到单片机，与给定角度值求偏差，经控制算法得出控制量，并由单片机输出，经驱动板功率放大后驱动直流伺服电机，接着进入下一个采样周期，继续对角度进行修正，如此循环，直至达到转角精度的要求，从而实现吊舱位置的精确控制。主控板接收上位机发出的成像仪操作指令，解读后转发到可见光红外成像仪，经视频切换芯片进行两路视频信号的切换，字符叠加单元实现在扫描视频上叠加相关角度、速度、时间等信息，通过显示器显示出来，以便掌握信息，高效完成扫描、侦察任务。

如图2所示，室内高压输电线巡线模拟装置主要包括光电稳定吊舱1、六自由度运动模拟平台6和直升机座舱模拟器7三部分。

光电稳定吊舱1安装在六自由度运动模拟平台6上，安装方式与现有直升机安装方式一致,即光电稳定吊舱1通过过渡件挂载安装在六自由度运动模拟平台上6，控制系统核心处理器安装在直升机座舱模拟器7中，两者通过电缆连接。

直升机座舱模拟器7是用于模拟直升机座舱内部空间环境及布局。对巡线来说，光电稳定吊舱1的控制部分安装在直升机后排座位中间，巡线员坐在后排座位上，因此有用的空间只是后排座位，因此只需模拟后排座位即可。座舱模拟器采用封闭式结构，两侧开门，在门上安装有观测窗。模拟器主体结构由钣金件焊接而成，减小了系统重量，同时对培训人员起到保护作用。

六自由度运动模拟平台6是训练系统的最重要组成部分，它完成直升机运动姿态和飞行状态的模拟。平台采用电动缸驱动方式。六自由度运动模拟平台6主要包括上平台、基础、电动缸、控制柜和附件等部件。运动平台与地基之间通过下三点固定座以及地脚螺栓可靠连接，通过上三角平台与模拟舱的基座用螺栓连接。控制机柜等均平放于地面。平台基础要保证整体结构的稳定性；抗震性；安全性。电气连接方面：平台外部供电为交流380V三相四线，最大功率不超过30KVA。控制机柜壳体要求接地。通讯方面：运动平台与模拟仿真计算机通过以太网UDP 协议通讯。

控制系统应用在六自由度运动模拟平台包括如下部件：EtherCAT 总线模块、伺服驱动器、多圈编码器、运动平台软件和PLC软件；运动平台软件控制六自由度运动模拟平台的运动，PLC软件驱动和控制单个电动缸，驱动器上的PLC 应用软件执行周期为1ms，完成电机速度环的控制和单个缸的安全保护。

嵌入式PC 上的控制软件运行于嵌入式WinCE 系统，控制整个平台系统的运动和安全，并可以提供显示信息。嵌入式PC 通过EtherCAT总线模块向每个控制器发出速度指令和读取缸的位置。上位数据输入范围超限、数据突变等异常情况的处置包含在运动平台控制软件内。

平台控制计算机根据飞行状态，计算出当前所需的各个动作筒长度，转换成速度和位置指令，按照六轴协同运动的需要，按照设定的运动情况，自动生成控制指令并通过EtherCAT 总线模块发送至伺服驱动器；伺服驱动器按照接收到的指令控制电动缸运动；电动缸内置的多圈编码器经倍频后实时反映了各个缸的当前长度，反馈给伺服驱动器，并通过EtherCAT 总线模块回传至嵌入式PC，软件实时监控平台运行状态，实现闭环控制。

在紧急或故障情况下，驱动器自动停止输出，制动机构将电机输出轴抱死，平台停在当前位置，确保系统安全制动。

在软件设计中增加对系统状态的判断，如对制动系统的状态采集，可实现更好的闭环控制，提高系统的安全性。另外还增加了对模拟器操作人员的安全性考虑，如增加登机桥是否升起判断，座舱的各通道门是否关闭状态判断，增加座舱内驾驶员紧急状态按钮等，对提高模拟器系统整体的安全性有很大的益处。

Claims

1.高压输电线巡线模拟装置，其特征在于，该装置包括：光电稳定吊舱、运动平台和控制系统；所述光电稳定吊舱安装在运动平台上，控制系统控制整个高压输电线巡线模拟装置的运行。

2.如权利要求1所述的高压输电线巡线模拟装置，其特征在于，所述运动平台是车辆或者六自由度运动模拟平台。

3.如权利要求2所述的高压输电线巡线模拟装置，其特征在于，所述车辆带有找平平台支撑装置。

4.如权利要求3所述的高压输电线巡线模拟装置，其特征在于，所述找平平台支撑装置同车辆的车架纵梁直接连接。

5.如权利要求2所述的高压输电线巡线模拟装置，其特征在于，所述光电稳定吊舱通过安装盘固定在车辆顶端。

6.如权利要求2所述的高压输电线巡线模拟装置，其特征在于，所述控制系统应用在车辆包括如下部件：上位机、主控板、功率放大器、伺服电机、光电编码器、可见光红外成像仪、视频切换芯片、字符叠加单元和显示器；上位机发出控制指令，控制伺服电机和成像仪；使用伺服电机，实现吊舱方位、俯仰两个自由度运动，通过光电编码器检测吊舱转过的角度；主控板接收上位机发出的成像仪操作指令，解读后转发到可见光红外成像仪，经视频切换芯片进行两路视频信号的切换，字符叠加单元实现在扫描视频上叠加相关角度、速度、时间等信息，通过显示器显示出来。

7.如权利要求2所述的高压输电线巡线模拟装置，其特征在于，所述控制系统应用在六自由度运动模拟平台包括如下部件：EtherCAT 总线模块、伺服驱动器、多圈编码器、运动平台软件和PLC软件；运动平台软件控制六自由度运动模拟平台的运动，PLC软件驱动和控制单个电动缸，平台控制计算机根据飞行状态，按照六轴协同运动的需要和设定的运动情况，生成控制指令并通过EtherCAT 总线模块发送至伺服驱动器；伺服驱动器控制电动缸运动；电动缸内置的多圈编码器经倍频后将各个缸的当前长度，反馈给伺服驱动器，并通过EtherCAT 总线模块回传至嵌入式PC，软件实时监控平台运行状态，实现闭环控制。