CN104269777A - 一种架空高压输电线路巡检机器人系统 - Google Patents

一种架空高压输电线路巡检机器人系统 Download PDF

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李强
韩丽明
赵敏
胡志勇
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国网河南省电力公司检修公司
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本发明公开了一种架空高压输电线路巡检机器人系统,包括机器人、架空线路和地面基站,所述架空线路由横杆进行支撑,所述机器人包括机器人主体、电池、行走装置、单片机、监测设备和移动通信设备,所述地面基站包括地面通信设备和地面监控设备,所述地面基站和所述机器人通过卫星通信连接,所述架空线路一端设置机器人平台,所述行走装置包括行走机构和避障机构,所述行走装置与单片机连接,本发明可以使得巡检机器人的监测范围更大,对于环境的干扰性抵抗力更强,拥有更好地越障装置,且对巡检机器人提供了休息场所,延长了巡检机器人的使用寿命,提供了自动充电装置,减少工作人员的工作量,可以出色完成高压、超高压线路巡检作业。

Description

一种架空高压输电线路巡检机器人系统

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统监控技术领域,具体涉及一种架空高压输电线路巡检机器人系统。

背景技术

[0002] 输电网络覆盖广阔、维护工作量大,架空高压输电线路一旦出现问题就会对国民生产造成重大影响,而输电网络的自愈和自适应要求需要电力部门时刻掌握输电线路的运行状态,及时发现、快速诊断和消除故障隐患,以及对故障的及时发现和处理,避免大面积、长时间的断电等事故发生,这种情况需要建立起输电线路监控系统,为输电线路的可靠运行和及时检修奠定坚实的基础,而我国的架空高压输电线路大多架设在远离人烟、高山峻岭之处,输电线路跨江越河,给电力工作人员的工作带来的极大的麻烦。现在的高压输电线路监测大多采用人工巡检或直升机巡检,但是人力巡检方式对电力工作人员体力消耗巨大,且人身安全无法保障,直升机巡检成本较高,对于信息的采集量较小,而且容易受到环境的影响,目前也出现了一些无人机对于高压输电线路进行监测,但是活动范围较小,受环境影响大,故障率高使得这种方式无法大规模普及开来。公开号为104022463A的发明公开了一种机器人巡检系统,该系统包括机器人本体、地面基站和后台管理器,地面基站连接机器人本体和后台管理器。所述机器人本体包括移动机器人及其搭载的2台云台可见光摄像机、I台成像仪和I台测距仪,和用于机器人电能在线补给的电源装置。所述成像仪是非制冷焦平面红外热成像仪,该红外热成像仪包括导线、接续管、耐张线夹和绝缘子。所述电源装置包括感应取电电源装置和锂电池,感应取电电源装置和锂电池共同为机器人本体供电,该系统能够减轻巡检作业的劳动强度,降低检测成本,提高检测质量和效率,改善检测作业的安全性,从而提高线路的管理质量和降低维护成本,但是该机器人为自动运行,未加入电力工作人员的控制,在输电线路巡检时较为死板,无法应对较为复杂的情况。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的问题是提供一种包括自动控制模块和人工控制模块的架空高压输电线路巡检机器人系统,自带报警功能,可以应对巡检时的突发情况。

[0004] 一种架空高压输电线路巡检机器人系统,包括机器人、架空线路和地面基站,所述架空线路由横杆进行支撑,所述机器人包括机器人主体、电池、行走装置、单片机、监测设备和移动通信设备,所述监测设备包括可见光摄像机、红外热成像仪、温湿度传感器和风速传感器,所述地面基站包括地面通信设备和地面监控设备,所述地面基站和所述机器人通过卫星通信连接,所述架空线路一端设置机器人平台,所述行走装置包括行走机构和避障机构,所述行走装置与单片机连接。

[0005] 所述行走机构包括行走电机、电机支架、行走轮支架、传动轴和行走轮,所述避障机构包括避障电机、超声波探测器、传动杆和稳定杆,所述行走装置通过吊杆与所述机器人主体连接,所述超声波探测器与所述单片机连接。

[0006] 所述机器人平台包括充电装置、平台和遮雨板。

[0007] 所述充电装置包括插头,所述插头设置在电动伸缩杆上,所述电动伸缩杆的开关设置在架空线路末端,所述机器人主体设置对应充电插孔,所述机器人主体在运行至架空线路末端时会触碰所述电动伸缩杆开关,此时所述电动伸缩杆开始动作,伸出所述插头插入所述充电插孔对机器人进行充电。

[0008] 所述移动通信设备包括GSP1620,所述GSP1620通过RS 232 口与所述单片机连接,所述单片机通过RS 422 口或USB 口与所述监测设备连接,所述单片机通过移动通信设备将信息打包发送至卫星,由卫星转发到地面通信设备。

[0009] 所述地面监控设备为工业PC机,所述地面监控设备通过RS 422 口或USB 口与地面通信设备连接,所述地面通信设备包括地面通信单片机和地面GSP1620。

[0010] 所述地面监控设备包括信息监控和数据库,所述信息监控包括报警信息和指令控制,所述指令控制包括手动控制模块和自动控制模块,所述数据库包括信息显示、数据查询和数据管理。

[0011] 本发明的有益效果是:本发明包括机器人、架空线路和地面基站,所述架空线路由横杆进行支撑,所述机器人包括机器人主体、电池、行走装置、单片机、监测设备和移动通信设备,所述监测设备包括可见光摄像机、红外热成像仪、温湿度传感器和风速传感器,所述地面基站包括地面通信设备和地面监控设备,所述地面基站和所述机器人通过卫星通信连接,所述架空线路一端设置机器人平台,所述行走装置包括行走机构和避障机构,所述行走装置与单片机连接。本系统的架空线路由横杆支撑,横杆对于机器人的行走造成了一种障碍,通过避障机构使得机器人顺利通过横杆支撑部位,本系统的通信基于卫星通信,可传输距离较远,信号较强,可以实现远程监控机器人在架空线路上顺利运行并反馈信息,监测设备可对绝缘子、塔杆、导线、金具、附属设备以及周围环境、整个线路温度进行监测,可以排查出线路存在的隐患以及出现损坏的设备和损坏设备的方位,并及时反馈至地面基站,设置的机器人平台可供巡检机器人在不出动作业时有放置的地方,防止机器人在不用时日晒雨淋,减缓了机器人事故的发生。

[0012] 所述行走机构包括行走电机、电机支架、行走轮支架、传动轴和行走轮,所述避障机构包括避障电机、超声波探测器、传动杆和稳定杆,所述行走装置通过吊杆与所述机器人主体连接,所述超声波探测器与所述单片机连接,在巡检机器人运行时,超声波探测器开启并对设置横杆的方向进行监测,当发现在1M内有横杆时,启动避障电机,旋转半周带动稳定杆,以此来通过横杆障碍,行走电机可以对其设置匀速行走,也可以人工控制行走。

[0013] 所述机器人平台包括充电装置、平台、梯子和遮雨板,平台给工作人员提供了工作空间,方便对巡检机器人进行维护检修,设置的充电装置可以对机器人实现智能自动化充电,不需要耗费人工,避免了现在大多数巡检机器人在工作之后需要电力人员带走的麻烦,节省了人力并提高了工作效率。

[0014] 所述充电装置包括插头,所述插头设置在电动伸缩杆上,所述电动伸缩杆的开关设置在架空线路末端,所述机器人主体设置对应充电插孔,所述机器人主体在运行至架空线路末端时会触碰所述电动伸缩杆开关,此时所述电动伸缩杆开始动作,伸出所述插头插入所述充电插孔对机器人进行充电,对巡检机器人实现了自动化充电作业,结构简单。

[0015] 所述移动通信设备包括GSP1620,所述GSP1620通过RS 232 口与所述单片机连接,所述单片机通过RS 422 口或USB 口与所述监测设备连接,所述单片机通过移动通信设备将信息打包发送至卫星,由卫星转发到地面通信设备。所述单片机启动后,通过RS 232 口发送AT命令对GSP1620进行初始化和拨号连接,同时监测RS 422 口或USB 口,实时获取并存储监测设备发送的通信数据,GSP1620负责接收地面通信设备发送的控制指令,通过RS232 口传送给所述单片机,所述单片机接收到控制指令后再通过RS 422 口或USB 口转发给行走装置和监测设备。

[0016] 所述地面监控设备为工业PC机,所述地面监控设备通过RS 422 口或USB 口与地面通信设备连接,所述地面通信设备包括地面通信单片机和地面GSP1620,采用卫星通信增加了巡检机器人的工作范围,提高了对气候变化的抵抗力。

[0017] 所述地面监控设备包括信息监控和数据库,所述信息监控包括报警信息和指令控制,所述指令控制包括手动控制模块和自动控制模块,所述数据库包括信息显示、数据查询和数据管理,电力工作人员可以对巡检机器人进行操控行走,也可以设定工作模式,采用匀速自动行走,手动控制与自动控制的结合,使得对线路的监测更加方便且详细,对存在隐患的地区可以重点采集信息,为接下来的维修工作提供方便,设定报警信息,可以根据历史库设置比较系统,自动分辨与上次巡检时的不同之处,并提示报警,高压线路的巡检更加智能化,且历史数据存入数据库,可以对其进行查阅拷贝,方便工作的展开。

[0018] 本发明可以使得巡检机器人的监测范围更大,对于环境的干扰性抵抗力更强,拥有更好地越障装置,且对巡检机器人提供了休息场所,延长了巡检机器人的使用寿命,提供了自动充电装置,减少工作人员的工作量,可以出色完成高压、超高压线路巡检作业。

附图说明

[0019] 下面结合附图对本发明作进一步描述:

图1是本发明架空高压输电线路巡检机器人系统的结构示意图;

图2是本发明的侧视图;

图3是本发明避障装置的结构示意图;

图4是本发明越障时的结构示意图;

图5是本发明机器人平台的结构示意图;

图6是本发明的系统框图;

图7是本发明信息传递系统框图;

图8是本发明越障程序流程图。

具体实施方式

[0020] 实施例一

如图1至图8所示:本发明提供了一种架空高压输电线路巡检机器人系统,包括机器人、架空线路9和地面基站,所述架空线路9由横杆25进行支撑,所述机器人包括机器人主体8、电池12、行走装置、单片机27、监测设备和移动通信设备28,所述监测设备包括可见光摄像机13、红外热成像仪14、温湿度传感器7和风速传感器8,所述地面基站包括地面通信设备29和地面监控设备30,所述地面基站和所述机器人通过卫星通信31连接,所述架空线路9 一端设置机器人平台32,所述行走装置包括行走机构6和避障机构10,所述行走装置与单片机27连接,本系统的架空线路9由横杆25支撑,横杆25对于机器人的行走造成了一种障碍,通过避障机构10使得机器人顺利通过横杆25支撑部位,本系统的通信基于卫星通信31,可传输距离较远,信号较强,可以实现远程监控机器人在架空线路9上顺利运行并反馈信息,监测设备可对绝缘子、塔杆、导线、金具、附属设备以及周围环境、整个线路温度进行监测,可以排查出线路存在的隐患以及出现损坏的设备和损坏设备的方位,并及时反馈至地面基站,设置的机器人平台32可供巡检机器人在不出动作业时有放置的地方,防止机器人在不用时日晒雨淋,减缓了机器人事故的发生。所述行走机构包括行走电机3、电机支架4、行走轮支架5、传动轴2和行走轮1,所述避障机构10包括避障电机17、超声波探测器18、传动杆19和稳定杆16,所述行走装置通过吊杆32与所述机器人主体15连接,所述超声波探测器18与所述单片机27连接。在巡检机器人运行时,超声波探测器18开启并对设置横杆25的方向进行监测,当发现在1M内有横杆25时,启动避障电机17,旋转半周带动稳定杆16,以此来通过横杆障碍,行走电机3可以对其设置匀速行走,也可以人工控制行走。

[0021] 实施例二

如图1至图8所示:本发明还提供了一种架空高压输电线路巡检机器人系统,包括机器人、架空线路9和地面基站,所述架空线路9由横杆25进行支撑,所述机器人包括机器人主体8、电池12、行走装置、单片机27、监测设备和移动通信设备28,所述监测设备包括可见光摄像机13、红外热成像仪14、温湿度传感器7和风速传感器8,所述地面基站包括地面通信设备29和地面监控设备30,所述地面基站和所述机器人通过卫星通信31连接,所述架空线路9 一端设置机器人平台32,所述行走装置包括行走机构6和避障机构10,所述行走装置与单片机27连接,本系统的架空线路9由横杆25支撑,横杆25对于机器人的行走造成了一种障碍,通过避障机构10使得机器人顺利通过横杆25支撑部位,本系统的通信基于卫星通信31,可传输距离较远,信号较强,可以实现远程监控机器人在架空线路9上顺利运行并反馈信息,监测设备可对绝缘子、塔杆、导线、金具、附属设备以及周围环境、整个线路温度进行监测,可以排查出线路存在的隐患以及出现损坏的设备和损坏设备的方位,并及时反馈至地面基站,设置的机器人平台32可供巡检机器人在不出动作业时有放置的地方,防止机器人在不用时日晒雨淋,减缓了机器人事故的发生。所述机器人平台32包括充电装置、平台33、梯子20和遮雨板21,平台33给工作人员提供了工作空间,方便对巡检机器人进行维护检修,设置的充电装置可以对机器人实现智能自动化充电,不需要耗费人工,避免了现在大多数巡检机器人在工作之后需要电力人员带走的麻烦,节省了人力并提高了工作效率。所述充电装置包括插头24,所述插头24设置在电动伸缩杆23上,所述电动伸缩杆23的开关22设置在架空线路9末端,所述机器人主体15设置对应充电插孔26,所述机器人主体15在运行至架空线路9末端时会触碰所述开关22,此时所述电动伸缩杆23开始动作,伸出所述插头24插入所述充电插孔26对机器人进行充电,对巡检机器人实现了自动化充电作业,结构简单。

[0022] 实施例三

如图1至图8所示:本发明还提供了一种架空高压输电线路巡检机器人系统,包括机器人、架空线路9和地面基站,所述架空线路9由横杆25进行支撑,所述机器人包括机器人主体8、电池12、行走装置、单片机27、监测设备和移动通信设备28,所述监测设备包括可见光摄像机13、红外热成像仪14、温湿度传感器7和风速传感器8,所述地面基站包括地面通信设备29和地面监控设备30,所述地面基站和所述机器人通过卫星通信31连接,所述架空线路9 一端设置机器人平台32,所述行走装置包括行走机构6和避障机构10,所述行走装置与单片机27连接,本系统的架空线路9由横杆25支撑,横杆25对于机器人的行走造成了一种障碍,通过避障机构10使得机器人顺利通过横杆25支撑部位,本系统的通信基于卫星通信31,可传输距离较远,信号较强,可以实现远程监控机器人在架空线路9上顺利运行并反馈信息,监测设备可对绝缘子、塔杆、导线、金具、附属设备以及周围环境、整个线路温度进行监测,可以排查出线路存在的隐患以及出现损坏的设备和损坏设备的方位,并及时反馈至地面基站,设置的机器人平台32可供巡检机器人在不出动作业时有放置的地方,防止机器人在不用时日晒雨淋,减缓了机器人事故的发生。所述移动通信设备包括GSP1620,所述GSP1620通过RS 232 口与所述单片机27连接,所述单片机27通过RS 422 口或USB 口与所述监测设备连接,所述单片机27通过移动通信设备28将信息打包发送至卫星,由卫星转发到地面通信设备29。所述单片机27启动后,通过RS 232 口发送AT命令对GSP1620进行初始化和拨号连接,同时监测RS 422 口或USB 口,实时获取并存储监测设备发送的通信数据,GSP1620负责接收地面通信设备发送的控制指令,通过RS 232 口传送给所述单片机,所述单片机接收到控制指令后再通过RS 422 口或USB 口转发给行走装置和监测设备。所述地面监控设备30为工业PC机,所述地面监控设备30通过RS 422 口或USB 口与地面通信设备29连接,所述地面通信设备29包括地面通信单片机34和地面GSP1620,采用卫星通信增加了巡检机器人的工作范围,提高了对气候变化的抵抗力。

[0023] 实施例四

如图1至图8所示:本发明还提供了一种架空高压输电线路巡检机器人系统,包括机器人、架空线路9和地面基站,所述架空线路9由横杆25进行支撑,所述机器人包括机器人主体8、电池12、行走装置、单片机27、监测设备和移动通信设备28,所述监测设备包括可见光摄像机13、红外热成像仪14、温湿度传感器7和风速传感器8,所述地面基站包括地面通信设备29和地面监控设备30,所述地面基站和所述机器人通过卫星通信31连接,所述架空线路9 一端设置机器人平台32,所述行走装置包括行走机构6和避障机构10,所述行走装置与单片机27连接,本系统的架空线路9由横杆25支撑,横杆25对于机器人的行走造成了一种障碍,通过避障机构10使得机器人顺利通过横杆25支撑部位,本系统的通信基于卫星通信31,可传输距离较远,信号较强,可以实现远程监控机器人在架空线路9上顺利运行并反馈信息,监测设备可对绝缘子、塔杆、导线、金具、附属设备以及周围环境、整个线路温度进行监测,可以排查出线路存在的隐患以及出现损坏的设备和损坏设备的方位,并及时反馈至地面基站,设置的机器人平台32可供巡检机器人在不出动作业时有放置的地方,防止机器人在不用时日晒雨淋,减缓了机器人事故的发生。所述地面监控设备30包括信息监控和数据库,所述信息监控包括报警信息和指令控制,所述指令控制包括手动控制模块和自动控制模块,所述数据库包括信息显示、数据查询和数据管理,电力工作人员可以对巡检机器人进行操控行走,也可以设定工作模式,采用匀速自动行走,手动控制与自动控制的结合,使得对线路的监测更加方便且详细,对存在隐患的地区可以重点采集信息,为接下来的维修工作提供方便,设定报警信息,可以根据历史库设置比较系统,自动分辨与上次巡检时的不同之处,并提示报警,高压线路的巡检更加智能化,且历史数据存入数据库,可以对其进行查阅拷贝,方便工作的展开。

Claims (7)

1.一种架空高压输电线路巡检机器人系统,包括机器人、架空线路和地面基站,其特征在于:所述架空线路由横杆进行支撑,所述机器人包括机器人主体、电池、行走装置、单片机、监测设备和移动通信设备,所述监测设备包括可见光摄像机、红外热成像仪、温湿度传感器和风速传感器,所述地面基站包括地面通信设备和地面监控设备,所述地面基站和所述机器人通过卫星通信连接,所述架空线路一端设置机器人平台,所述行走装置包括行走机构和避障机构,所述行走装置与单片机连接。
2.如权利要求1所述的架空高压输电线路巡检机器人系统,其特征在于:所述行走机构包括行走电机、电机支架、行走轮支架、传动轴和行走轮,所述避障机构包括避障电机、超声波探测器、传动杆和稳定杆,所述行走装置通过吊杆与所述机器人主体连接,所述超声波探测器与所述单片机连接。
3.如权利要求1所述的架空高压输电线路巡检机器人系统,其特征在于:所述机器人平台包括充电装置、平台和遮雨板。
4.如权利要求1或3所述的架空高压输电线路巡检机器人系统,其特征在于:所述充电装置包括插头,所述插头设置在电动伸缩杆上,所述电动伸缩杆的开关设置在架空线路末端,所述机器人主体设置对应充电插孔,所述机器人主体在运行至架空线路末端时会触碰所述电动伸缩杆开关,此时所述电动伸缩杆开始动作,伸出所述插头插入所述充电插孔对机器人进行充电。
5.如权利要求1所述的架空高压输电线路巡检机器人系统,其特征在于:所述移动通信设备包括GSP1620,所述GSP1620通过RS 232 口与所述单片机连接,所述单片机通过RS422 口或USB 口与所述监测设备连接,所述单片机通过移动通信设备将信息打包发送至卫星,由卫星转发到地面通信设备。
6.如权利要求1所述的架空高压输电线路巡检机器人系统,其特征在于:所述地面监控设备为工业PC机,所述地面监控设备通过RS 422 口或USB 口与地面通信设备连接,所述地面通信设备包括地面通信单片机和地面GSP1620。
7.如权利要求1所述的架空高压输电线路巡检机器人系统,其特征在于:所述地面监控设备包括信息监控和数据库,所述信息监控包括报警信息和指令控制,所述指令控制包括手动控制模块和自动控制模块,所述数据库包括信息显示、数据查询和数据管理。
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