CN105731315A

CN105731315A - 一种电力杆塔智能辅助升降系统

Info

Publication number: CN105731315A
Application number: CN201610278774.XA
Authority: CN
Inventors: 刘宝良; 许晓峰; 赵毅; 赵文静; 罗晓乐; 尹博; 王达
Original assignee: Shenyang Institute of Engineering
Current assignee: Shenyang Institute of Engineering
Priority date: 2016-05-03
Filing date: 2016-05-03
Publication date: 2016-07-06

Abstract

一种电力杆塔智能辅助升降系统，包括固定于电力杆塔（1）顶端的系统支撑结构（系统水平支撑结构与斜式支撑结构）（2），在支撑结构之上安装的系统控制和执行系统（3），系统升降结构（4），负荷锁紧装置（5），及操作者及用户（6）使用的用来控制系统的智能手机（7）。系统具有安全可靠、智能控制、适应环境广泛的特性，尤其适用于需要上下大型的电力杆塔的作业场景，系统使用智能控制模式，通过智能手机远程控制，能够实现杆塔相关作业时的快速自动升降，能够解决当前人力攀爬导致的安全和效率问题。

Description

一种电力杆塔智能辅助升降系统

技术领域

本发明为一种电力杆塔智能辅助升降系统，属于电力工程及设备领域，尤其适用于输电线路电力杆塔相关的作业与施工领域。

背景技术

电力系统发电、输电、变电、配电、用电五大环节中，都与各种电力杆塔紧密联系，尤其输电和配电环节，在遍布全国的输电线路和配电网中，分布着数量巨大的各种类型的电力杆塔。目前为止，输电线路检修、故障排查等工作场景，需要操作人员上下电力杆塔，从而完成预定作业，而上下杆塔的主要方式，除极特殊情况例如较低杆塔可以使用吊车等情形，绝大情况是操作人员借助一定工具人力攀爬电力杆塔，例如最简单的220V配电网电杆，需要检修的时候，基本工具为三角板或脚扣外加保险带的传统工作方式，大型杆塔则预留有工作人员攀爬的等距梯子，需要的时候，操作人员借助保险带等人工攀爬。由此可见，涉及到电力杆塔作业的工作场景，当前的普遍情况是工作繁重且繁琐，效率低，安全程度不高，操作人员把大量的体力和精力消耗在上下杆塔这个工序上，而对整个作业缺乏实质的贡献。

因而，寻找一种安全可靠、方便便捷、省时省力、适应性强的方法，来替代当前人工自行攀爬电力杆塔的工作方式，将极大的节省操作人员的体力、时间和精力，提高工作效率，从而让操作人员集中精力于技术含量更高的检修和维护等工作本身。本发明提供的一种电力杆塔智能辅助升降系统，将上下电力杆塔的工序由人力变为由智能、自动、可远程控制的电动系统实现，一方面解决了效率的问题，另一方面注重安全可靠、适应性强，是智能系统在电力作业环境下的一种具体应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力杆塔智能辅助升降系统，适用于需要上下电力杆塔的各种作业场景，系统使用智能控制模式，通过智能手机远程控制，能够实现大型杆塔的快速自动升降，能够解决当前人力攀爬导致的安全和效率问题,整个系统安全可靠、智能控制、适应环境广泛。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：包括固定于电力杆塔（1）顶端的系统支撑结构（系统水平支撑结构与斜式支撑结构）（2），在支撑结构之上安装的系统控制和执行系统（3），系统升降结构（4），负荷锁紧装置（5），及操作者及用户（6）使用的用来控制系统的智能手机（7）。

进一步地，所述的系统控制和执行系统（3），包括智能控制系统（8），电机（9），制动器（10），多级减速器（11）；其中智能控制系统（8）接收智能手机（7）的指令，实现整个系统的正常运行和控制，包括运算、控制、防护、保护、监测、驱动和驱动；电机（9）实现整个系统的动力输出；制动器（10）接收智能控制系统（8）的指令，在正常启动、停止和异常时刹车；多级减速器（11）确保系统以合适的速度运行。

进一步地，所述的系统升降结构（4），包括卷筒（12），升降吊索（13），安全吊索（14）；其中卷筒（12）具有容纳足够升降吊索（13）和安全吊索（14）的体积，以及防止吊索缠绕的基本机制，升降吊索（13）和安全吊索（14）在系统待用状态下全部收于卷筒（12）内，需要的情况下，在系统的控制下放出；升降吊索（13）用于升降杆塔维护人员，具备12倍正常工作载荷的额定载荷能力，被载人使用负荷锁紧装置（5）与升降吊索（13）可靠链接；安全吊索（14）作为升降时被载人的安全防护装置，与被载人身体上的附件有效链接；整个升降结构（4）仅用于一次一人的载人升降，严禁载物升降。

进一步地，所述的智能控制系统（8），包括电源模块（15），传感与探测模块（16），通信模块（17），保护模块（18），安全监测模块（19），驱动模块（20），控制模块（21）；其中电源模块（15）提供系统工作的操作电源和工作电源，传感与探测模块（16）能够测量系统中电机的电流、温度、功率、扭矩、转速及吊索位置信号；通信模块（17）能够接收操作者及用户（6）控制的智能手机（7）发送的数据和指令，还能发送系统数据给智能手机（7）作为决策与判断的依据；保护模块（18）能够获取传感与探测模块（16）的信息，进而判断和控制电机的运行并且控制制动器（10）；安全监测模块（19）同时监测传感与探测模块（16）、保护模块（18）、驱动模块（20）及控制模块（21）的安全相关状态，确保系统任何时候不会发生反转、堵转、突然增减速以及损坏系统的情况发生；驱动模块（20）提供电机驱动能力和驱动信号；控制模块（21）负责整个系统的逻辑控制、算法实现。

进一步地，所述的操作者及用户（6），通过手持的智能手机（7），经由无线通信网络（22）与通信模块(17)双向通信，传输数据和控制指令，进而通过智能控制系统（8）实现整个系统的控制和使用。

与现有技术相比，本发明的优点是：

（1）升降便捷、迅速，变速器及智能控制系统的控制模块和驱动模块会依据实际需要调整速度，适应不同的应用环境。

（2）安全可靠，系统具备多级安全防护，升降结构的安全吊索和升降吊索的双保险设计；智能控制系统包括传感与探测模块、保护模块和安全监测模块实现三级防护与监测。

（3）智能化程度高，使用智能手机作为控制终端，远程发送指令，就可以实现系统的升降控制、参数调整、系统配置以及当前系统的实时信息。

（4）适应性强，通过匹配不同规格的支撑结构、系统控制与执行系统及升降机构，系统能够适应不同的应用场景和作业对象，可以覆盖广泛的电力杆塔作业环境。

（5）方案实施依赖的主要通信方式为无线通信，不需要对现有系统进行大规模改造，且具有便捷、可靠、覆盖区域广泛等特点，实施的成本和难度低。

附图说明

图1是本发明的系统逻辑结构图。

图中：1、电力杆塔；2、系统支撑结构（系统水平支撑结构与斜式支撑结构）；3、系统控制和执行系统；4、系统升降结构；5、负荷锁紧装置；6、操作者及用户；7、智能手机

图2是本发明的控制和驱动系统及系统升降结构示意图。

图中：8、智能控制系统；9、电机；10、制动器；11、多级减速器；12、卷筒；13、升降吊索；14、安全吊索。

图3是本发明的系统控制逻辑示意图。

图中：15、电源模块；16、传感与探测模块；17、通信模块；18、保护模块；19、安全监测模块；20、驱动模块；21、控制模块；22、无线通信网络。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。此处所描述的具体实施例，用以解释本发明，并不限于本发明。

如图1所示，整个系统通过足够强度的系统支撑结构（系统水平支撑结构与斜式支撑结构）（2）安装与固定在电力杆塔（1）的顶端合适位置，包括系统控制和执行系统（3），系统升降结构（4），以及与操作者及用户（6）相关的用于与升降吊索（13）紧固连接的负荷锁紧装置（5）和用来控制系统的操作终端智能手机（7）。

如图2所示为控制和驱动系统（3）及系统升降结构（4），控制和驱动系统（3）包括智能控制系统（8）、电机（9）、制动器（10）、多级减速器（11），其中智能控制系统（8）实现整个系统正常运行和控制，包括运算、控制、防护、保护、监测、驱动和驱动；电机（9）实现整个系统的动力输出；制动器（10）接收智能控制系统（8）的指令，在正常启动、停止和异常时刹车；多级减速器（11）确保系统以合适的速度运行；系统升降结构（4）包括卷筒（12）、升降吊索（13）以及安全吊索（14）。其中卷筒（12）具有容纳足够升降吊索（13）和安全吊索（14）的体积，以及防止吊索缠绕的基本机制，升降吊索（13）用于升降杆塔维护人员，具备12倍正常工作载荷的额定载荷能力，被载人使用负荷锁紧装置（5）与升降吊索（13）可靠链接；安全吊索（14）作为升降时被载人的安全防护装置，与被载人身体上的附件有效链接；整个升降结构（4）仅用于一次一人的载人升降，严禁载物升降。

如图3所示的智能控制系统（8），包括电源模块（15），传感与探测模块（16），通信模块（17），保护模块（18），安全监测模块（19），驱动模块（20），控制模块（21）；其中电源模块（15）提供系统工作的操作电源和工作电源，传感与探测模块（16）能够测量系统中电机的电流、温度、功率、扭矩、转速及吊索位置信号；通信模块（17）能够接收操作者及用户（6）控制的智能手机（7）发送的数据和指令，还能发送系统数据给智能手机（7）作为决策与判断的依据；保护模块（18）能够获取传感与探测模块（16）的信息，进而判断和控制电机的运行并且控制制动器（10）；安全监测模块（19）同时监测传感与探测模块（16）、保护模块（18）、驱动模块（20）及控制模块（21）的安全相关状态，确保系统任何时候不会发生反转、堵转、突然增减速以及损坏系统的情况发生；驱动模块（20）提供电机驱动能力和驱动信号；控制模块（21）负责整个系统的逻辑控制、算法实现。

本发明的工作过程如下：

整个系统通过足够强度的系统支撑结构（系统水平支撑结构与斜式支撑结构）（2）安装与固定在电力杆塔（1）的顶端合适位置，包括系统控制和执行系统（3），系统升降结构（4），以及与操作者及用户（6）相关的用于与升降吊索（13）紧固连接的负荷锁紧装置（5）和用来控制系统的操作终端智能手机（7）。

进一步地，系统待机状态时升降吊索（13）和安全吊索（14）收缩于系统升降结构（4）的卷筒（12）内。

进一步地，智能控制系统（8）的安全监测模块（19）实时监测系统运行状态，通信模块（17）实时监听操作终端，即智能手机（7）的指令。

进一步地，在需要上下电力杆塔的作业场景下，操作者及用户（6）通过智能手机（7）发送下降指令给智能控制系统（8），智能控制系统（8）收到指令后，在确认系统安全的情况下，控制系统运行，下放升降吊索（13）和安全吊索（14）于用户指定位置。

进一步地，操作者及用户（6）使用负荷锁紧装置（5）将需要升降的对象与升降吊索（13）硬性链接，同时将安全吊索（14）与需要升降的对象的指定安全位置软性链接。

进一步地，操作者及用户（6）通过智能手机（7）发送上升指令给智能控制系统（8），智能控制系统（8）收到指令后，在确认系统安全的情况下，控制系统运行，升起被升降对象于用户指定位置。

进一步地，智能控制系统（8）的传感与探测模块（16）实时获取系统各运行参数信息，控制模块（21）实时运算和控制系统的运行，安全监测模块（19）监督系统，一旦异常情况的发生，迅速使能制动器（10）刹车，同时通过保护模块（18），控制驱动模块（20）停止电机（9）运行。

进一步地，如果系统发生紧急情况，系统自动采取安全措施，待故障排除后，通过智能手机（7）发送复位指令，系统从上次中断位置继续进行。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从任何角度，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims

1.一种电力杆塔智能辅助升降系统，其特征在于：包括固定于电力杆塔（1）顶端的系统支撑结构（系统水平支撑结构与斜式支撑结构）（2），在支撑结构之上安装的系统控制和执行系统（3），系统升降结构（4），负荷锁紧装置（5），及操作者及用户（6）使用的用来控制系统的智能手机（7）。

2.根据权利要求1所述的一种电力杆塔智能辅助升降系统，其特征在于：所述的系统控制和执行系统（3），包括智能控制系统（8），电机（9），制动器（10），多级减速器（11）；其中智能控制系统（8）接收智能手机（7）的指令，实现整个系统的正常运行和控制，包括运算、控制、防护、保护、监测、驱动和驱动；电机（9）实现整个系统的动力输出；制动器（10）接收智能控制系统（8）的指令，在正常启动、停止和异常时刹车；多级减速器（11）确保系统以合适的速度运行。

3.根据权利要求1所述的一种电力杆塔智能辅助升降系统，其特征在于：所述的系统升降结构（4），包括卷筒（12），升降吊索（13），安全吊索（14）；其中卷筒（12）具有容纳足够升降吊索（13）和安全吊索（14）的体积，以及防止吊索缠绕的基本机制，升降吊索（13）和安全吊索（14）在系统待用状态下全部收于卷筒（12）内，需要的情况下，在系统的控制下放出；升降吊索（13）用于升降杆塔维护人员，具备12倍正常工作载荷的额定载荷能力，被载人使用负荷锁紧装置（5）与升降吊索（13）可靠链接；安全吊索（14）作为升降时被载人的安全防护装置，与被载人身体上的附件有效链接；整个升降结构（4）仅用于一次一人的载人升降，严禁载物升降。

4.根据权利要求1所述的一种电力杆塔智能辅助升降系统，其特征在于：所述的智能控制系统（8），包括电源模块（15），传感与探测模块（16），通信模块（17），保护模块（18），安全监测模块（19），驱动模块（20），控制模块（21）；其中电源模块（15）提供系统工作的操作电源和工作电源，传感与探测模块（16）能够测量系统中电机的电流、温度、功率、扭矩、转速及吊索位置信号；通信模块（17）能够接收操作者及用户（6）控制的智能手机（7）发送的数据和指令，还能发送系统数据给智能手机（7）作为决策与判断的依据；保护模块（18）能够获取传感与探测模块（16）的信息，进而判断和控制电机的运行并且控制制动器（10）；安全监测模块（19）同时监测传感与探测模块（16）、保护模块（18）、驱动模块（20）及控制模块（21）的安全相关状态，确保系统任何时候不会发生反转、堵转、突然增减速以及损坏系统的情况发生；驱动模块（20）提供电机驱动能力和驱动信号；控制模块（21）负责整个系统的逻辑控制、算法实现。

5.根据权利要求1所述的一种电力杆塔智能辅助升降系统，其特征在于：所述的操作者及用户（6），通过手持的智能手机（7），经由无线通信网络（22）与通信模块(17)双向通信，传输数据和控制指令，进而通过智能控制系统（8）实现整个系统的控制和使用。