CN104682267A - 基于多轴飞行器的输电线除障器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于多轴飞行器的输电线除障器，包括多轴无人飞行器、无线远程控制多轴无人飞行器运动的遥控器、通过遥控器控制的喷火装置、能够与遥控器之间发送和接收位置信号的GPS模块、能够测量与障碍物之间距离并向遥控器反馈距离信号的测距模块、能够拍摄障碍物的图像并向遥控器反馈图像信号的图像传输模块，喷火装置、GPS模块、测距模块、图像传输模块均设置于多轴无人飞行器上。本发明以多轴无人飞行器为载体，在人员的操控下能够直接飞至异物处，并将其点燃烧除，其对异物挂线位置、附近作业地形无任何要求，适用于各个电压等级的可燃异物处理，大大提高了作业效率，降低了作业人员的安全风险，提高了电网供电的可靠性。

Description

基于多轴飞行器的输电线除障器

技术领域

本发明涉及一种用于清除输电线上异物的装置。

背景技术

近年来，输电线路导线上的异物挂线已成为电网安全运行的极大威胁。目前，运行部门常规在停电状态下采用地电位法处理，但该法受异物位置、线路周边地形地貌限制较大，且停电处理也会影响输电可靠性。如采用作业人员进入电场等电位作业又面临着劳动强度安全风险较大、作业效率低的不利局面。

从现场挂线异物的统计数据发现，绝大多数异物为塑料薄膜、风筝、广告横幅等可燃异物，因此通过燃烧去除异物成为一种便捷、实用的方法，因而如何能够快捷、有效、安全地将异物点燃烧除成为了迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种作业效率高、影响因素少且安全可靠性较高的输电线除障器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于多轴飞行器的输电线除障器，用于清除输电线上的障碍物，其包括多轴无人飞行器、无线远程控制所述的多轴无人飞行器运动的遥控器、通过所述的遥控器控制的喷火装置、能够与所述的遥控器之间发送和接收位置信号的GPS模块、能够测量与所述的障碍物之间距离并向所述的遥控器反馈距离信号的测距模块、能够拍摄所述的障碍物的图像并向所述的遥控器反馈图像信号的图像传输模块，所述的喷火装置、所述的GPS模块、所述的测距模块、所述的图像传输模块均设置于所述的多轴无人飞行器上。

所述的多轴无人飞行器包括本体、设置于所述的飞行器本体上并伸出所述的本体外缘的随动防撞机构，所述的喷火装置、所述的测距模块、所述的图像传输模块设置于所述的随动防撞机构的端部，所述的GPS模块设置于所述的本体上。

所述的喷火装置包括可燃气罐、通过导气管与所述的可燃气罐相连接的喷火头、安装于所述的喷火头上通过所述的遥控器控制的电火花发生器、手动阀、通过所述的遥控器控制的电磁阀、远端控制板，所述的手动阀、所述的电磁阀均设置于所述的导气管上，所述的电火花发生器、所述的电磁阀、所述的遥控器分别与所述的远端控制板相信号连接。

所述的测距模块包括数据采集处理模块、超声波发射探头和与所述的数据采集处理模块相连接的超声波接收探头。

所述的随动防撞机构包括连接杆、设置于所述连接杆一端的头部连接装置、设置于所述的连接杆中部的中部连接装置和设置于所述的连接杆另一端的尾部连接装置；

所述的头部连接装置包括设置在所述的连接杆一端的水平轴以及一对相对称设置于所述的水平轴上的第一弹性件，所述的喷火装置、所述的测距模块、所述的图像传输模块所构成的整体转动连接于所述的水平轴上，所述的第一弹性件的一端与所述的连接杆或所述的水平轴相连接，所述的第一弹性件的另一端与所述的设备相连接；

所述的中部连接装置包括与所述的本体相固定连接的固定板、与所述的固定板相转动连接的竖直轴，所述的连接杆与所述的竖直轴相连接；

所述的尾部连接装置包括一对在水平方向上相对称设置的第二弹性件，所述的第二弹性件的一端与所述的本体相固定连接，所述的第二弹性件的另一端与所述的连接杆的另一端相固定连接。

所述的中部连接装置还包括与所述的竖直轴相固定连接的连接板和与所述的连接板相固定连接的定位箍，所述的定位箍环绕设置于所述的连接杆的周向上。

所述的尾部连接装置还包括转接板，所述的转接板上设置有与所述的输电线路除障飞行器相连接的固定轴，所述的第二弹性件的一端通过所述的固定轴而与所述的本体相连接；所述的转接板上开设有弧形通孔，所述的连接杆上设置有挡板，所述的挡板穿过所述的弧形通孔。

所述的第一弹性件和所述的第二弹性件均为弹簧。

所述的图像传输模块包括与所述的遥控器相信号连接的摄像头。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明以多轴无人飞行器为载体，在人员的操控下能够直接飞至异物处，并将其点燃烧除，其对异物挂线位置、附近作业地形无任何要求，适用于各个电压等级的可燃异物处理，大大提高了作业效率，降低了作业人员的安全风险，提高了电网供电的可靠性。

附图说明

附图1为本发明的基于多轴飞行器的输电线除障器的结构示意图。

附图2为本发明的基于多轴飞行器的输电线除障器的局部正视图。

附图3为本发明的基于多轴飞行器的输电线除障器的局部俯视图。

附图4为本发明的基于多轴飞行器的测距模块的原理示意图。

附图5为本发明的基于多轴飞行器的输电线除障器的喷火装置的原理示意图。

以上附图中：1、多轴无人飞行器；2、喷火装置；3、测距模块；4、图像传输模块；5、随动防撞机构；6、连接杆；7、水平轴；8、第一弹性件；9、固定板；10、竖直轴；11、连接板；12、定位箍；13、第二弹性件；14、转接板；15、固定轴；16、弧形通孔；17、挡板。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：参见附图1所示，一种用于清除输电线上的障碍物的基于多轴飞行器的输电线除障器，包括多轴无人飞行器1、喷火装置2、GPS模块、测距模块3、图像传输模块4以及遥控器（图1中未示出）。

多轴无人飞行器1可以是多旋翼飞行器或无人直升机，其包括本体，本体上设置有随动防撞机构5。该随动防撞机构5伸出本体的外缘，而喷火装置2、测距模块3、图像传输模块4构成一个整体（以下简称设备）而设置于随动防撞机构5的外端部，GPS模块则可以设置于本体上。

如附图2和附图3所示，随动防撞机构5包括连接杆6、设置于所述的连接杆6一端的头部连接装置、设置于连接杆6中部的中部连接装置和设置于连接杆6另一端的尾部连接装置。头部连接装置包括设置在连接杆6一端的水平轴7以及一对相对称设置于水平轴7上的第一弹性件8，设备转动连接于水平轴7上。第一弹性件8为弹簧，其一端与连接杆6或水平轴7相连接，另一端与设备相连接。中部连接装置包括与本体相固定连接的固定板9、与固定板9相转动连接的竖直轴10、与竖直轴10相固定连接的连接板11和与连接板11相固定连接的定位箍12，定位箍12环绕设置于连接杆6的周向上，连接杆6通过定位箍12和连接板11而与竖直轴10相转动连接。尾部连接装置包括一对在水平方向上相对称设置的第二弹性件13、转接板14，第二弹性件13也为弹簧，其一端与本体相固定连接，另一端与连接杆6的另一端相固定连接。具体的，转接板14上设置有与输电线路除障飞行器相连接的固定轴15，第二弹性件13套设于固定轴15上而与本体相连接，转接板14上开设有弧形通孔16，连接杆6上设置有挡板17，挡板17由下至上穿过弧形通孔16，并在转接板14上方连接第二弹性件13。

多轴无人飞行器1在空中飞行时，尤其输电线路一般安置高度较高，地面操作者远距离判断飞机距离时不可避免视觉误差。另由于一些测试设备因工作需要，需要超出飞行器本体一定距离，这样便增加了碰撞的可能性。故而设计上述随动防撞机构5以安装设备，使得在发生碰撞时，起到缓冲作用，降低碰撞对飞行器产生的作用力，尽可能的保护飞行器的安全飞行。

上述随动防撞机构5的原理是，如附图2和附图3所示，当碰到障碍物受到撞击力F，撞击力F可分解为水平正向撞击力F1，竖直方向撞击力F2，以及水平方向左右撞击力F3和F4。因设备与随动防撞机构5是轴连接，受到外力F1或F2时，设备会以水平轴7为中心，产生S1或S2方向的旋转，即将整体所受外力转换为水平轴7处的旋转扭力。而当受到外力F3或F4时，设备会以竖直轴10为中心，产生S3或S4方向的旋转，使连接杆6尾段的第二弹性件13受力拉伸和压缩，即将整体所受外力转换为弹簧弹，达到缓冲目的。

遥控器用于无线远程控制多轴无人飞行器1运动，包括控制多轴无人飞行器1飞行至特定位置以及远程控制其上的喷火装置2、测距模块3、图像传输模块4工作。

GPS模块能够与遥控器之间发送和接收位置信号，即其既可以将多轴无人飞行器1所处的位置信息发送给遥控器，也可以接收遥控器发来的特定位置信息，从而控制多轴无人飞行器1飞向该特定位置。测距模块3采用超声波测距，其包括数据采集处理模块、超声波发射探头和超声波接收探头。如附图4所示，超声波发射探头发送频率为40KHz超声波探测信号，超声波探测信号遇到障碍物返回，当超声波接收探头接收到超声波信号，数据采集处理模块采用一定的滤波算法而通过时间差计算得到实际探头与障碍物之间的距离，超声波发射探头与超声波接收探头的安装距离可忽略不计，测距精度为0.01m。数据采集处理模块能够将包含有多轴无人飞行器1与所述的障碍物之间距离信息（实际为喷火装置2与所述的障碍物之间距离信息）的距离信号反馈给遥控器。

图像传输模块4包括与遥控器相信号连接的摄像头，其能够将所拍摄的图像形成的图像信号反馈给遥控器或者其他地面接收端。摄像头把拍摄到的内容转换成模拟信号，通过5.8G图传模块无线传输至地面接收端，接收端则将模拟信号解码后还原成图像视频。

如附图5所示，喷火装置2包括可燃气罐、通过导气管与可燃气罐相连接的喷火头、安装于喷火头上通过遥控器控制的电火花发生器、手动阀、通过遥控器控制的电磁阀以及远端控制板。手动阀、电磁阀均设置于导气管上，电火花发生器、电磁阀均通过远端控制板与遥控器相信号连接，从而在遥控器控制下工作。该方案中，可燃气罐中装有丁烷液化气，通过手动阀可手动开关气路，在作业完成后，手动关闭气路以确保气体不会发生泄漏。作业时，电磁阀和手动阀均开启，电火花发生器通过遥控器控制进行点火，从而实现控制点火功能。

该基于多轴飞行器的输电线除障器的工作过程如下：当开始除障作业时，操作者通过遥控器控制多轴无人飞行器1飞行至障碍物附近，在此过程中，测距装置会不断地传回喷火装置2与所述的障碍物之间距离，图像传输模块4可以帮助操控者以第一视角操控飞机。当测距装置所传回的距离减小至喷火有效距离以内时，操作者触动遥控器上的喷火按钮，则喷火装置2开始喷火进行除障作业。而摄像头会不断传回飞行器前端的画面，操作者可通过摄像头所拍摄图像判断除障作业的完成程度。除障完成后，操作者触动遥控器上的停止按钮停止喷火作业。此时，操作者可遥控除障飞行器返航。

该基于多轴飞行器的输电线除障器可设计失控保护功能。当多轴无人飞行器1接收不到遥控器的无线控制信号时，其能够判断自身处于失控状况，即刻停止一切动作原地悬停数秒，径直飞回起飞点标识的GPS位置。

本发明用于处理输电线路上悬挂的可燃异物，其可以快速到达输电线障碍物处，不受地面条件限制，并且整个除障过程中与输电线没有接触，不需要停电处理。用短时燃烧的方式去除可燃异物，对输电线路亦不会造成损害。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于多轴飞行器的输电线除障器，用于清除输电线上的障碍物，其特征在于：其包括多轴无人飞行器、无线远程控制所述的多轴无人飞行器运动的遥控器、通过所述的遥控器控制的喷火装置、能够与所述的遥控器之间发送和接收位置信号的GPS模块、能够测量与所述的障碍物之间距离并向所述的遥控器反馈距离信号的测距模块、能够拍摄所述的障碍物的图像并向所述的遥控器反馈图像信号的图像传输模块，所述的喷火装置、所述的GPS模块、所述的测距模块、所述的图像传输模块均设置于所述的多轴无人飞行器上。

2.根据权利要求1所述的基于多轴飞行器的输电线除障器，其特征在于：所述的多轴无人飞行器包括本体、设置于所述的飞行器本体上并伸出所述的本体外缘的随动防撞机构，所述的喷火装置、所述的测距模块、所述的图像传输模块设置于所述的随动防撞机构的端部，所述的GPS模块设置于所述的本体上。

3.根据权利要求1或2所述的基于多轴飞行器的输电线除障器，其特征在于：所述的喷火装置包括可燃气罐、通过导气管与所述的可燃气罐相连接的喷火头、安装于所述的喷火头上通过所述的遥控器控制的电火花发生器、手动阀、通过所述的遥控器控制的电磁阀、远端控制板，所述的手动阀、所述的电磁阀均设置于所述的导气管上，所述的电火花发生器、所述的电磁阀、所述的遥控器分别与所述的远端控制板相信号连接。

4.根据权利要求1或2所述的基于多轴飞行器的输电线除障器，其特征在于：所述的测距模块包括数据采集处理模块、超声波发射探头和与所述的数据采集处理模块相连接的超声波接收探头。

5.根据权利要求1或2所述的基于多轴飞行器的输电线除障器，其特征在于：所述的随动防撞机构包括连接杆、设置于所述连接杆一端的头部连接装置、设置于所述的连接杆中部的中部连接装置和设置于所述的连接杆另一端的尾部连接装置；

所述的头部连接装置包括设置在所述的连接杆一端的水平轴以及一对相对称设置于所述的水平轴上的第一弹性件，所述的喷火装置、所述的测距模块、所述的图像传输模块所构成的整体转动连接于所述的水平轴上，所述的第一弹性件的一端与所述的连接杆或所述的水平轴相连接，所述的第一弹性件的另一端与所述的设备相连接；

所述的中部连接装置包括与所述的本体相固定连接的固定板、与所述的固定板相转动连接的竖直轴，所述的连接杆与所述的竖直轴相连接；

所述的尾部连接装置包括一对在水平方向上相对称设置的第二弹性件，所述的第二弹性件的一端与所述的本体相固定连接，所述的第二弹性件的另一端与所述的连接杆的另一端相固定连接。

6.根据权利要求5所述的基于多轴飞行器的输电线除障器，其特征在于：所述的中部连接装置还包括与所述的竖直轴相固定连接的连接板和与所述的连接板相固定连接的定位箍，所述的定位箍环绕设置于所述的连接杆的周向上。

7.根据权利要求5所述的基于多轴飞行器的输电线除障器，其特征在于：所述的尾部连接装置还包括转接板，所述的转接板上设置有与所述的输电线路除障飞行器相连接的固定轴，所述的第二弹性件的一端通过所述的固定轴而与所述的本体相连接；所述的转接板上开设有弧形通孔，所述的连接杆上设置有挡板，所述的挡板穿过所述的弧形通孔。

8.根据权利要求5所述的基于多轴飞行器的输电线除障器，其特征在于：所述的第一弹性件和所述的第二弹性件均为弹簧。

9.根据权利要求1或2所述的基于多轴飞行器的输电线除障器，其特征在于：所述的图像传输模块包括与所述的遥控器相信号连接的摄像头。