CN103048759B - 放线机器人及其在110kV线路架设光缆上的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于光缆、线缆的架设和敷设设备，特别是一种放线机器人及其在110kV线路架设光缆上的应用，通过放线机器人沿着旧的线路导线牵引所要架设的光缆进行展放，由于所述线路导线是原来就已经架设好的，解除线路走廊上的树木和跨越的溪流等影响，并可广泛应用于跨越大溪、大河展放导引绳施工中，大大减少放线人员施工强度，增加施工安全性。且放线机器人的结构简单，制作容易，操作相对现有技术的施工方法也更为方便，因此施工成本极低，施工效率很高，施工时间大大减少，同时也减少了线路停电时间，方便了线路上的用电用户，提高了电网运行的可靠性。

Description

放线机器人及其在110kV线路架设光缆上的应用

技术领域

本发明涉及一种用于光缆、线缆的架设和敷设设备，特别是一种放线机器人及其在110kV线路架设光缆上的应用。

背景技术

随着电网智能化发展，110kV及以下电压等级变电站实施的无人值守通信项目都需要架设ADSS光缆，以供智能设备的通信使用，考虑到施工设计要求和施工成本，架设路径大多选择在原线路导线下方。现有技术中，大多采用两种放线方式：一是采用无人直升机来放线，其特别适用于在展放跨越树林段；另一个是采用人工走线，由工作人员带着线沿着布设线路放线。然而，110kV以下线路很大部分是运行时间比较久远的水泥杆线路，线路下方树木比较茂密，人工展放牵引绳难度较大，经常需要砍伐树木，不但破坏环境，且往往遇到砍伐树木报批困难的难题，严重影响正常施工；而跨越大溪、大河等展放牵引绳人工则根本无法进行。现有技术中的两种放线方式的不足之处在于：

1、 无人直升机放线设备复杂，成本也高，而且需要地面大量人员配合，施工时间长，因此线路停电时间必须增加，在展放跨越大溪、大河段φ4的尼龙绳极易被水流冲走，给施工带来很大的不便。

2、人工走线方式中，因为很多线路是运行时间久远的线路，挂线金具、导线都存在不同程度的老化现象，人工方法出线展放就存在很大的安全风险，特别是遇到大跨越段，爬线的工作人员容易出现身体疲劳，易发生人身事故。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种施工简单、方便，成本低廉、节省人力物力的放线机器人及其在110kV线路架设光缆上的应用。

本发明所述的放线机器人的目的是通过以下途径来实现的：

放线机器人，其结构要点在于，包括有动力控制装置、主动轮、一个以上的承重轮、带有U型开口槽的箱体和推杆组件；动力控制装置包括有电源、电动机和控制电路，电源分别连接电动机和控制电路，控制电路为一种遥控控制电路，其与一手持遥控器无线连接，遥控控制电路的控制输出端与电动机连接，电动机的输出轴端与主动轮连接；动力控制装置安装在带有U型开口槽的箱体内腔一侧，主动轮则安装在U型开口槽中；

推杆组件安装在带有U型开口槽的箱体内腔另一侧，其包括有推杆电机、推杆构件和导杆构件，推杆电机由动力控制装置中的电源供电，其控制端与遥控控制电路连接，推杆电机的转动轴通过推杆构件连接到导杆构件；导杆构件中有导杆，导杆上端通过箱体上端面提供的孔槽凸露在箱体上方，并与承重轮的轮轴固定连接；

承重轮位于主动轮的上方，且承重轮下方的轮槽轴面与主动轮上方的轮槽轴面在同一平面上，两轮槽在垂直面上的距离与输电线路导线直径相匹配。

下面结合该放线机器人在110kV线路架设光缆上的应用阐述其工作原理。

放线机器人在110kV线路架设光缆上的应用，其要点在于，包括如下步骤：

提供一种如上所述的放线机器人，将连接有光缆的杜邦丝绳绑扎在放线机器人上，

将该放线机器人带到线路两端中的一端A杆塔上，地面人员通过手持遥控器启动动力控制装置中的遥控控制电路，首先控制推杆电机启动，带动推杆构件和导杆构件上升，从而带动与导杆构件连接的承重轮上升，使得承重轮远离主动轮；

将杆塔侧的导线嵌入放线机器人承重轮下方的轮槽中，从而将放线机器人挂到110kV线路导线中；

再次通过手持遥控器启动动力控制装置中的遥控控制电路，控制电路发出控制指令给推杆电机，推杆电机带动推杆构件和导杆构件相对箱体下降，从而带动与导杆构件连接的承重轮向主动轮靠近，直到承重轮下方的轮槽与主动轮上方的轮槽之间的空间与置放其中的线路导线呈紧配合；

通过手持遥控器启动动力控制装置中的控制电路，控制电路发出控制指令给电动机，电动机启动并带动主动轮转动，依靠导线和主动轮之间的摩擦转动使放线机器人在导线上行走；

A杆塔上配合放线机器人的速度放出杜邦丝绳，放线机器人带动杜邦丝绳沿着110kV线路导线前进；

当放线机器人到达线路另一端B杆塔时，通过手持遥控器启动动力控制装置中的遥控控制电路，控制电路发出控制指令依序给电动机和推杆电机，电动机停止转动，推杆电机启动，带动推杆构件和导杆构件上升，从而带动与导杆构件连接的承重轮上升，使得承重轮远离主动轮；从导线上取下放线机器人。

这样，通过放线机器人沿着旧的线路导线牵引所要架设的光缆初级导引绳（杜邦丝绳）进行牵放，之后再利用已架设好的杜邦丝绳牵引尼龙绳直至将光缆牵引到位。由于所述线路导线是原来就已经架设好的，作业人员无需再面对线路走廊上的树木和跨越的溪流等障碍，可有效解决线路下方树木茂密，砍伐树木报批困难导致无法展放导引绳的难题，并可广泛应用于跨越大溪、大河展放导引绳施工中，大大减少放线人员施工强度，增加施工安全性。且放线机器人的结构简单，制作容易，操作相对现有技术的施工方法也更为方便，因此施工成本极低，施工效率很高，施工时间大大减少，同时也减少了线路停电时间，方便了线路上的用电用户，提高了电网运行的可靠性。

本发明所述放线机器人可以进一步具体为：

控制电路包括有无线通讯单元、数据处理单元、第一信号触发单元和第二信号触发单元；其中无线通讯单元与数据处理单元的数据输入接口连接，第一信号触发单元和第二信号触发单元分别与数据处理单元的数据输出接口连接，同时，第一信号触发单元和第二信号触发单元分别与电动机和推杆电机的控制端连接；

手持遥控器包括有依序电连接的按键输入模块、信息处理模块和无线通信模块，无线通信模块与放线机器人控制电路中的无线通讯单元无线连接。

手持遥控器通过按键输入模块输入需要控制的设备信息和指令信息，经由信息处理模块处理后，再由无线通信模块以无线载波的方式发送给控制电路的无线通讯单元。控制电路的无线通讯单元接收到指令信息和设备信息后，经由数据处理单元判断后，根据设备信息选择第一信号触发单元或者第二信号触发单元，再根据指令信息控制指定设备（电动机或者推杆电机）的操作。

考虑到在线路杆塔上空间有限，也不容许有过多的人员配合操作，因此采用遥控控制的方式配合杆塔上作业人员对放线机器人进行操作，在地面人员根据手持遥控器的操作可以控制放线机器人的两轮槽的启闭和停走，因此杆塔上的作业人员只需配合将放线机器人挂到导线上和从导线上取下放线机器人即可，无需在杆塔上对放线机器人进行操作，可降低作业人员的工作强度，提高作业效率。另外，放线机器人在使用过程中，大多是在导线上的，只要一离开杆塔，就无法直接控制，因此采用遥控的方式能够使得放线机器人在到达目的时能够预先得到控制，避免设备与杆塔发生碰撞事故。

所述的带有U型开口槽的箱体包括有四个侧板、一个底板以及U型开口槽和以U型开口槽为中部的两肩上盖板。

也就是说U型开口槽及其两肩上连接的上盖板组成箱体的上底板，与四个侧板、一个底板构成一个箱体，箱体采用铝材质，通过紧固连接的方式进行拼接。

还包括有承重连杆，所述的承重轮为两个，两个承重轮的轮轴分别连接在承重连杆的两端部，通过承重连杆与导杆构件连接，两个承重轮与主动轮呈倒“品”字形布置。

承重轮以两个为优，可以增加机体在导线上的稳定性，有助于放线机器人在导线上行走，承重轮的轮槽采用V型轮槽，V型轮槽可以减少运动时发生导线滑脱、跳槽现象。

主动轮的轮槽内侧固定贴附有橡胶垫。

橡胶垫可以增加摩擦力，同时也可以保护旧的线路导线不会因为放线机器人的运动而导致的磨损。

推杆构件包括有起升连板和插销构件，起升连板通过插销构件与推杆电机的轴件连接，同时起升连板通过螺母构件与导杆构件固定连接。

也就是说推杆电机通过起升连板与导杆构件连接。

导杆构件包括有两根导杆、限位螺母和弹簧，两根导杆凸露在箱体上方的上端部通过一种连杆进行连接，再通过该连杆与承重轮轮轴连接；每根导杆均套有弹簧，弹簧位于导杆靠近箱体上端面的位置，弹簧的一端与箱体上端面的下侧面触接或连接，另一端与安装在导杆中部的限位螺母触接，弹簧呈压缩预紧状态。

这样，在弹簧的压缩应力作用下，导杆便可带动承重轮处于一种向下的弹性预紧力作用下，使得承重轮相对主动轮有一种夹紧力，进一步确保了放线机器人在导线上运动时不发生滑脱、跳槽现象。

所述电动机为一种涡轮减速电动机，或者为一种回转电机。

优选涡轮减速电动机，控制电路可以通过相应的继电器触点动作，进而控制涡轮减速电机正反转。

本发明所述放线机器人在110kV线路架设光缆上的应用可以进一步具体为：

所述的杜邦丝通过一种尼龙绳与光缆连接。

即采用尼龙绳进行过渡，以便在展放线时能够更好的牵引到位。

综上所述，本发明提供了一种放线机器人及其在110kV线路架设光缆上的应用，通过放线机器人沿着旧的线路导线牵引所要架设的光缆进行展放，由于所述线路导线是原来就已经架设好的，解除线路走廊上的树木和跨越的溪流等影响，并可广泛应用于跨越大溪、大河展放导引绳施工中，大大减少放线人员施工强度，增加施工安全性。且放线机器人的结构简单，制作容易，操作相对现有技术的施工方法也更为方便，因此施工成本极低，施工效率很高，施工时间大大减少，同时也减少了线路停电时间，方便了线路上的用电用户，提高了电网运行的可靠性。

附图说明

图1所示为本发明所述放线机器人的结构示意图；

图2所示为图1的A-A向剖面示意图；

图3所示为本发明所述放线机器人控制电路的框架示意图。

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

具体实施方式

最佳实施例：

参照附图1和附图2，放线机器人，包括有动力控制装置、主动轮1、两个承重轮2、带有U型开口槽的箱体3和推杆组件。

动力控制装置包括有电源4、电动机5和控制电路（图中未示意出）；电源4采用锂电池提供设备所需电能，其分别为电动机5和控制电路供电；电动机5为一种涡轮减速电机；控制电路为一种遥控控制电路，其与一手持遥控器无线连接，遥控控制电路的控制输出端与电动机5连接，电动机5的输出轴端与主动轮1连接；

箱体3包括有四个侧板31、一个底板32以及U型开口槽33和以U型开口槽为中部的两肩上盖板34。箱体采用铝材质，通过螺纹连接的方式进行拼接。

动力控制装置安装在带有U型开口槽的箱体3内腔左侧，主动轮1则安装在U型开口槽中，主动轮轴架设在U型开口槽的两侧壁上；

推杆组件安装在带有U型开口槽的箱体内腔右侧，其包括有推杆电机（图中未示出）、推杆构件和导杆构件，推杆电机由动力控制装置中的电源供电；推杆构件包括有起升连板6和插销构件7，起升连板6通过插销构件7与推杆电机的轴件8连接；导杆构件包括有两根导杆9、限位螺母10和弹簧11，两根导杆9凸露在箱体上方的上端部通过承重连杆12进行连接，再通过该承重连杆12与承重轮2轮轴连接，即两个承重轮2的轮轴分别连接在承重连杆12的两端部；两根导杆9的下方分别通过螺母与起升连板6固定连接（见附图2）。每根导杆9均套有弹簧11，弹簧11位于导杆9靠近箱体3右侧上盖板34的位置，弹簧11的一端与箱体上盖板34的下侧面连接，另一端与安装在导杆9中部的限位螺母10触接，弹簧11呈压缩预紧状态。

两个承重轮2位于主动轮1的上方，与主动轮呈倒“品”字形布置，且承重轮下方的轮槽轴面与主动轮上方的轮槽轴面在同一平面上，两轮槽在垂直面上的距离可变，使其能适应各种规格的书店线路导线。承重轮的轮槽采用V型轮槽，主动轮为一种尼龙滚轮，其轮槽内侧固定贴附有橡胶垫。

所述的控制电路与手持遥控器可选用现有技术中的遥控控制电路，所不同的是控制过程，具体电路框架图见附图3，控制电路包括有无线通讯单元、数据处理单元、第一信号触发单元和第二信号触发单元；其中无线通讯单元与数据处理单元的数据输入接口连接，第一信号触发单元和第二信号触发单元分别与数据处理单元的数据输出接口连接，同时，第一信号触发单元和第二信号触发单元分别与电动机和推杆电机的控制端连接；手持遥控器包括有依序电连接的按键输入模块、信息处理模块和无线通信模块，无线通信模块与放线机器人控制电路中的无线通讯单元无线连接。

具体的，放线机器人在110kV线路架设光缆上的应用，包括如下步骤：

提供一种如上所述的放线机器人，光缆以尼龙绳为过渡连接到杜邦丝上，杜邦丝即杜邦线（Dupont Line），是美国杜邦公司生产的有特殊效用的缝纫线，是一种极具韧性的线；考虑到放线机器人设备整体重量以及其与现有旧导线的结合，其无法为尼龙绳和光缆提供足够的绑扎空间，为使放线能够更为顺利，故采用杜邦丝作为牵引绳。

将连接有光缆的杜邦丝绑扎在放线机器人上，可以在承重连杆上钻孔，用于绑扎杜邦丝，或者在箱体的侧面上提供圆环构件供绑扎用。然后将该放线机器人带到跨越档线路两端中的一端A杆塔上，地面人员通过手持遥控器启动动力控制装置中的遥控控制电路，首先控制推杆电机启动，带动推杆构件和导杆构件上升，从而带动与导杆构件连接的承重轮上升，使得承重轮远离主动轮；

将杆塔侧的导线嵌入放线机器人承重轮下方的轮槽中，从而将放线机器人挂到110kV线路导线中；

再次通过手持遥控器启动动力控制装置中的遥控控制电路，控制电路发出控制指令给推杆电机，推杆电机带动推杆构件和导杆构件相对箱体下降，从而带动与导杆构件连接的承重轮向主动轮靠近，直到承重轮下方的轮槽与主动轮上方的轮槽之间的空间与置放其中的线路导线呈紧配合；

通过手持遥控器启动动力控制装置中的遥控控制电路，控制电路发出控制指令给电动机，电动机启动并带动主动轮转动，依靠承重轮和主动轮之间的摩擦转动使得放线机器人在导线上行走；

A杆塔上配合放线机器人的速度放出杜邦丝，放线机器人带动杜邦丝沿着110kV线路导线进行运动；

当放线机器人到达线路另一端B杆塔时，通过手持遥控器启动动力控制装置中的遥控控制电路，控制电路发出控制指令依序给电动机和推杆电机，电动机停止转动，推杆电机启动，带动推杆构件和导杆构件上升，从而带动与导杆构件连接的承重轮上升，使得承重轮远离主动轮；在B杆塔上的工作人员从导线上取下放线机器人。之后再利用已架设好的杜邦丝绳牵引尼龙绳直至将光缆牵引到位。重复上述动作，直到线路全挡放通。

本发明未述部分与现有技术相同。

Claims (10)

1.放线机器人，其特征在于，包括有动力控制装置、主动轮、一个以上的承重轮、带有U型开口槽的箱体和推杆组件；动力控制装置包括有电源、电动机和控制电路，电源分别连接电动机和控制电路，控制电路为遥控控制电路，其与一手持遥控器无线连接，遥控控制电路的控制输出端与电动机连接，电动机的输出轴端与主动轮连接；动力控制装置安装在带有U型开口槽的箱体内腔一侧，主动轮则安装在U型开口槽中； 推杆组件安装在带有U型开口槽的箱体内腔另一侧，其包括有推杆电机、推杆构件和导杆构件，推杆电机由动力控制装置中的电源供电，其控制端与遥控控制电路连接，推杆电机的转动轴通过推杆构件连接到导杆构件；导杆构件中有导杆，导杆上端通过箱体上端面提供的孔槽凸露在箱体上方，并与承重轮的轮轴固定连接；承重轮位于主动轮的上方，且承重轮下方的轮槽轴面与主动轮上方的轮槽轴面在同一平面上，两轮槽在垂直面上的距离与输电线路导线直径相匹配。

2.根据权利要求1所述的放线机器人，其特征在于，控制电路包括有无线通讯单元、数据处理单元、第一信号触发单元和第二信号触发单元；其中无线通讯单元与数据处理单元的数据输入接口连接，第一信号触发单元和第二信号触发单元分别与数据处理单元的数据输出接口连接，同时，第一信号触发单元和第二信号触发单元分别与电动机和推杆电机的控制端连接； 手持遥控器包括有依序电连接的按键输入模块、信息处理模块和无线通信模块，无线通信模块与放线机器人控制电路中的无线通讯单元无线连接。

3.根据权利要求1所述的放线机器人，其特征在于，所述的带有U型开口槽的箱体包括有四个侧板、一个底板以及U型开口槽和以U型开口槽为中部的两肩上盖板。

4.根据权利要求1所述的放线机器人，其特征在于，还包括有承重连杆，所述的承重轮为两个，两个承重轮的轮轴分别连接在承重连杆的两端部，通过承重连杆与导杆构件连接，两个承重轮与主动轮呈倒“品”字形布置。

5.根据权利要求1所述的放线机器人，其特征在于，承重轮和主动轮的轮槽内侧固定贴附有橡胶垫。

6.根据权利要求1所述的放线机器人，其特征在于，推杆构件包括有起升连板和插销构件，起升连板通过插销构件与推杆电机的轴件连接，同时起升连板通过螺母构件与导杆构件固定连接。

7.根据权利要求1所述的放线机器人，其特征在于，导杆构件包括有两根导杆、限位螺母和弹簧，两根导杆凸露在箱体上方的上端部通过一种连杆进行连接，再通过该连杆与承重轮轮轴连接；每根导杆均套有弹簧，弹簧位于导杆靠近箱体上端面的位置，弹簧的一端与箱体上端面的下侧面触接或连接，另一端与安装在导杆中部的限位螺母触接，弹簧呈压缩预紧状态。

8.根据权利要求1所述的放线机器人，其特征在于，所述电动机为一种涡轮减速电动机，或者为一种回转电机。

9.放线机器人在110kV线路架设光缆上的应用，其特征在于，包括如下步骤： 提供一种如权利要求1所述的放线机器人，将连接有光缆的杜邦丝绳绑扎在放线机器人上， 将该放线机器人带到线路两端中的一端A杆塔上，地面人员通过手持遥控器启动动力控制装置中的遥控控制电路，首先控制推杆电机启动，带动推杆构件和导杆构件上升，从而带动与导杆构件连接的承重轮上升，使得承重轮远离主动轮； 将杆塔侧的导线嵌入放线机器人承重轮下方的轮槽中，从而将放线机器人挂到110kV线路导线中； 再次通过手持遥控器启动动力控制装置中的遥控控制电路，控制电路发出控制指令给推杆电机，推杆电机带动推杆构件和导杆构件相对箱体下降，从而带动与导杆构件连接的承重轮向主动轮靠近，直到承重轮下方的轮槽与主动轮上方的轮槽之间的空间与置放其中的线路导线呈紧配合； 通过手持遥控器启动动力控制装置中的遥控控制电路，控制电路发出控制指令给电动机，电动机启动并带动主动轮转动，依靠导线和主动轮之间的摩擦转动使得放线机器人在导线上行走； A杆塔上配合放线机器人的速度放出杜邦丝绳，放线机器人带动连接有光缆的杜邦丝绳沿着110kV线路导线进行光缆架设； 当放线机器人到达线路另一端B杆塔时，通过手持遥控器启动动力控制装置中的遥控控制电路，控制电路发出控制指令依序给电动机和推杆电机，电动机停止转动，推杆电机启动，带动推杆构件和导杆构件上升，从而带动与导杆构件连接的承重轮上升，使得承重轮远离主动轮；从导线上取下放线机器人。

10.根据权利要求9所述的放线机器人在110kV线路架设光缆上的应用，其特征在于，所述的杜邦丝绳为放线机器人沿着旧的线路导线牵引所要架设的光缆初级导引绳，之后再根据放线机器人架设好的杜邦丝绳牵引尼龙绳直至将光缆牵引到位。