CN108134357B - 智能变电站导线自动除冰设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变电站智能化设备技术领域，具体为一种智能变电站导线自动除冰设备，包括无人机和除冰机器人，无人机包括机体，机体上设有无人机控制器、红外热成像传感器和喷洒机构，喷洒机构包括料箱和热风机，热风机用于产生热气流并将料箱中的生石灰粉喷洒出去，无人机控制器用于控制热风机向导线上喷洒生石灰粉，无人机控制器用于获取导线的位置，并将除冰机器人放置到导线上；除冰机器人能够自动沿着导线行走并清理导线上附着的冰霜。本发明提供的一种智能变电站导线自动除冰设备，能够解决现有无人机除冰方案中的无人机无法自动对准、人工操作难度大、冰层较厚时无法正常工作的问题。

Description

智能变电站导线自动除冰设备

技术领域

本发明涉及变电站智能化设备技术领域，具体而言，涉及一种智能变电站导线自动除冰设备。

背景技术

近几年，随着社会的发展，全国各地的电力线路的铺设随处可见，通过电力线路为人民群众进行输电以及传送信息，对人们的日常生活起到了至关重要的作用，但是每年一到冬天时节，尤其是我国北方地区，由于室外环境温度低，而且雨雪天气偏多，造成了很多架空的电力高压线路容易结冰，结冰后的电力线路重量明显增重，使得各处电力高压线路出现下陷或者断裂的现象，给输电造成了严重影响，给人们群众的生活带来了极大的不便，也给国家带来了极大的经济损失。

目前我国对于电力线路除冰作业多为人工使用攀爬器械爬上铁塔或者乘坐起升器械进行人工除冰，人工除冰不仅除冰速度慢，除冰效果不明显，占用了大量的人力，而且在人工除冰过程存在极大的安全隐患，容易造成触电或者坠落等安全事故；特别的，对于复杂地形区和山区的导电线路，由于复杂地形区和山区的地势地貌特征，人工渗入作业难度大，导电线路除冰工作更加困难。

随着科学技术的发展，现在存在一些自动化的巡线装置来对高压线路进行除冰，例如公开号为CN106025984A的发明公开了一种输电线路除冰装置，包括车体，所述车体上方连接有升降机，升降机上方设有支撑部分，支撑部分上设有融冰装置和破冰装置。该发明使用时需要车体随着线路开动，极为不便。

现在也有一些通过无人机进行高压线除冰的解决方案，在无人机上安装除冰机构，通过无人机使除冰机构抓住导线，然后由无人机拖动除冰机构行走，除冰机构沿着导线进行除冰。但是无人机本身飞行耗电量较大，载重量和驱动能力较小，因而其除冰效果有限；且现在的无人机除冰时，依赖于人工对无人机进行操控，例如无人机的位置、行进方向等，十分不便，特别是通过无人机将除冰机构连接到导线上时，需要人工将除冰机构与高压导线对准，操作难度大，易用性差，增加工作人员的工作负担；而且当导线上的冰层非常厚时，除冰机构并不能正确地抓住导线，从而无法顺利地进行除冰工作。

发明内容

本发明意在提供一种智能变电站导线自动除冰设备，能够解决现有无人机除冰方案中存在的无人机无法自动对准、人工操作难度大、冰层较厚时无法正常工作等问题。

为了解决上述技术问题，本专利提供如下技术方案：

一种智能变电站导线自动除冰设备，包括：

无人机，所述无人机包括机体，机体上设有无人机控制器、红外热成像传感器和喷洒机构，所述喷洒机构包括料箱和热风机，料箱用于盛放生石灰粉，所述热风机用于产生热气流同时将料箱中的生石灰粉喷洒出去，所述无人机控制器与红外热成像传感器以及热风机信号连接，所述无人机控制器用于控制热风机向导线上喷洒生石灰粉，所述无人机控制器还用于通过红外热成像传感器获取导线的热成像图像，所述无人机控制器能够根据热成像图像获取导线的位置，并将除冰机器人放置到导线上；

除冰机器人，所述除冰机器人能够自动沿着导线行走同时清理导线上附着的冰霜。

本发明技术方案中，通过无人机控制器控制喷洒机构从导线上方向下喷洒生石灰粉，同时向下吹送热风，热风和被加热的生石灰粉落到导线上的冰层后，溶解冰层，产生水分，进而可以吸附更多的生石灰粉，生石灰粉遇水发生反应，产生大量的热量，进一步对导线上的冰层进行融化，通过红外热成像传感器可以拍摄导线附近的热成像图像，由于导线上有水，生石灰粉末必定会沿着导线的方向进行排布，在热成像图像上形成带状的图形，无人机控制器根据现有的图像处理算法对热成像图像进行分析处理，进而可以获取导线的具体位置，无人机控制器控制无人机飞到导线位置的上方，并将除冰机器人放置到导线上，除冰机器人与导线连接并沿着导线行走，同时清理导线上附着冰霜。

与现有技术相比，本发明技术方案中，无人机将除冰机器人放置到导线上后，除冰机器人能够自动沿着导线行走，此时无人机可以停止飞行，无需无人机一直飞行，减少无人机自身重力所消耗的能量；通过喷洒机构向导线喷洒生石灰粉和热气流，使导线上的冰层融化，并且生成的水可以继续吸附生石灰粉并使生石灰粉继续发热，可以快速融化无人机下方导线上的冰，避免由于冰层过厚而影响除冰机器人的放置；同时生石灰粉产生的热量可以使热成像的图像上形成条纹，无人机控制器可以根据热成像的图像自动定位导线的位置，操作人员只需控制无人机飞行到导线上方即可，无需复杂精准的操作，降低操作难度，减少操作人员负担，提高工作效率。

进一步，所述除冰机器人包括基座和除冰控制器，所述基座上设有行走固定机构，所述行走固定机构包括与除冰控制器信号连接的电机以及与电机动力连接的驱动轮，所述除冰控制器用于控制驱动轮行走，驱动轮的两侧分别设有第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架均可沿基座水平滑动，所述第一支架和第二支架分别连接有第一气缸和第二气缸，所述第一气缸和第二气缸均与除冰控制器信号连接，所述第一支架和第二支架上分别设有第一固定轮和第二固定轮，所述第一支架和第二支架能够分别在第一气缸和第二气缸的作用下滑动，所述第一固定轮和第二固定轮用于夹住导线。

除冰控制器能够控制器第一气缸和第二气缸工作，使第一支架和第二支架在第一气缸和第二气缸作用下，相互靠近，进而使第一固定轮和第二固定轮夹紧导线，从而将除冰机器人固定到导线上，除冰控制器能够控制电机转动进而控制驱动轮，由驱动轮带动除冰机器人沿着导线行走。

进一步，基座上还设有除冰结构，所述除冰结构包括破冰机构和融冰机构，所述破冰机构包括水平设置在第一支架和第二支架上的套筒，套筒上设有测距传感器，所述套筒内与第一支架或第二支架接触的一端设有第二电磁铁，套筒内从第二电磁铁到套筒自由端方向依次设有弹簧、永久磁铁以及顶杆，所述除冰控制器与测距传感器信号连接，所述除冰控制器用于根据距离传感器的信号控制第二电磁铁的电流方向，所述第二电磁铁能够吸附永久磁铁使顶杆向套筒内移动从而压缩弹簧，所述第二电磁铁还能够排斥永久磁铁使弹簧伸长从而使顶杆从套筒内弹出。

除冰控制器能根据测距传感器检测前方是否存在冰柱等大体积的冰，当检测到存在较大的冰块后，控制电磁铁吸附永久磁铁，使顶杆向套筒内移动，然后再控制电磁铁排斥永久磁铁，顶杆在弹簧弹力作用和电磁铁排斥力作用下，快速从套筒中弹出，撞击冰块，实现对大体积的冰柱或冰块的清理。

进一步，所述融冰机构包括分别设置在第一支架和第二支架上的第一罩壳和第二罩壳，所述第一罩壳和第二罩壳用于将导线包裹起来，所述第一罩壳和第二罩壳内壁上均设置有电热丝，所述电热丝与除冰控制器信号连接。

除冰控制器通过控制电热丝，使电热丝对被第一罩壳和第二罩壳包裹起来的导线进行加热，去除导线表面的冰层或霜层。

进一步，所述驱动轮、第一固定轮和第二固定轮为橡胶制件。

橡胶弹性大，可以使驱动轮、第一固定轮和第二固定轮将导线充分包裹起来，增加与导线的接触面积。

进一步，所述驱动轮、第一固定轮和第二固定轮的中间设有圆弧形的凹槽。

圆弧形的凹槽与导线的轮廓相似，增加驱动轮、第一固定轮和第二固定轮与导线的接触面积，可以更好的进行固定和驱动。

进一步，所述驱动轮、第一固定轮和第二固定轮的表面设有凹凸花纹。增加摩擦力。

进一步，所述无人机上还设有第一电磁铁，所述基座上设有用于供第一电磁铁吸附的铁块，所述第一电磁铁与无人机控制器信号连接，所述无人机控制器通过控制第一电磁铁的通断来吸附或放下除冰机器人。

为了实现无人机对除冰机器人的拖运可以通过挂钩等连接件实现的，本发明技术方案中通过磁铁吸附和放下除冰机器人无需设置挂钩之类的连接件，更加简单，可以避免使用挂钩而勾到导线或其他物品的问题发生。

附图说明

图1为本发明一种智能变电站导线自动除冰设备实施例的除冰机器人的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

附图标记说明：基座1、融冰机构2、电热丝3、破冰机构4、第一固定轮5、驱动轮6、电机7、第二支架8、第一支架9。

本实施例一种智能变电站导线自动除冰设备，包括无人机和除冰机器人，其中：

无人机包括机体，机体内设有无人机控制器、红外热成像传感器、喷洒机构和第一电磁铁，无人机控制器用于控制无人机的飞行、红外热成像传感器进行成像或者喷洒机构进行喷洒操作等；红外热成像传感器和喷洒机构均通过螺栓等可拆卸的设置在无人机的机体的底部，喷洒机构包括料箱和热风机，料箱内部盛放有生石灰粉，热风机的进风口语料箱连通，热风机工作时能够产生热气流同时将料箱中的生石灰粉带动着喷洒出去，喷洒机构也可以采用现有的，安装了加热器的其他粉喷的装置，只要能够向外喷洒石灰粉同时产生热气流即可；无人机控制器与热风机信号连接，具体的可以设置一个继电器控制热风机的供电，使无人机控制器控制继电器即可，无人机控制器能够控制热风机开启与否，进而控制喷洒机构向导线上喷洒生石灰粉；

红外热成像传感器采用现有的红外成像仪或其他红外成像设备，其视频输出信号端连接无人机控制器的信号输入端，无人机控制器用于通过红外热成像传感器获取导线的热成像图像，无人机控制器能够根据热成像图像采用现有的图像处理算法获取导线的位置，由于生石灰与水反应生成大量的热，因而沿着导线的温度较高，红外成像图像上表现为红色，无人机控制器只要根据颜色的不同即可筛选出导线的形状，进而获取导线的位置，并通过移动无人机的位置将除冰机器人对准的导线上方；

无人机控制器还与第一电磁铁信号连接，第一电磁铁用于吸附除冰机器人，无人机控制器将除冰机器人对准到导线上方后，逐渐将除冰机器人放置到导线上，并最后关断第一电磁铁使除冰机器人与无人机脱离；

如图1所示，除冰机器人能够自动沿着导线行走同时清理导线上附着的冰霜，除冰机器人包括基座1和除冰控制器，基座1上设有除冰结构、行走固定机构、用于供第一电磁铁吸附的铁块以及用于检测无人机与除冰机器人是否分离的干簧管。

行走固定机构包括与除冰控制器信号连接的电机7以及与电机7动力连接的驱动轮6，除冰控制器还用于控制驱动轮6行走，驱动轮6的两侧分别设有第一支架9和第二支架8，基座1上设有供第一支架9和第二支架8滑动的T行滑槽，第一支架9和第二支架8均与通过滑槽与基座1连接，可沿基座1水平滑动，第一支架9和第二支架8分别连接有第一气缸和第二气缸，第一气缸和第二气缸均与除冰控制器信号连接，第一支架9和第二支架8上分别设有第一固定轮5和第二固定轮，第一支架9和第二支架8能够分别在第一气缸和第二气缸的作用下滑动，第一固定轮5和第二固定轮用于在第一支架9与第二支架8相互靠近时夹住导线，为了增大与导线的接触面积和摩擦力，使除冰机器人移动起来更加稳定，本实施例中，驱动轮6、第一固定轮5和第二固定轮为橡胶制件，它们表面设有凹凸花纹，在它们的外壁的中部设有圆弧形的凹槽。

除冰结构包括破冰机构4和融冰机构2，破冰机构4用来除去导线上的大块冰块或者冰柱，破冰机构4包括设置在第一支架9和第二支架8上的套筒，套筒上设有测距传感器，本实施例中，测距传感器采用超声波测距模块，套筒内沿着套筒与第一支架9或第二支架8连接的一端到另一端的方向依次设有第二电磁铁、弹簧、永久磁铁以及顶杆，除冰控制器与第二电磁铁以及测距传感器均信号连接，除冰控制器能够根据距离传感器的信号控制第二电磁铁的电流方向，第二电磁铁能够吸附永久磁铁使顶杆向套筒内移动从而压缩弹簧，第二电磁铁还能够排斥永久磁铁使弹簧伸长从而使顶杆从套筒内弹出。

除冰控制器能根据测距传感器检测前方是否存在冰柱等大体积的冰，当检测到存在较大的冰块后，控制电磁铁吸附永久磁铁，使顶杆向套筒内移动，然后再控制电磁铁排斥永久磁铁，顶杆在弹簧弹力作用和电磁铁排斥力作用下，快速从套筒中弹出，撞击冰块，实现对大体积的冰柱或冰块的清理。

融冰机构2包括分别设置在第一支架9和第二支架8上的第一罩壳和第二罩壳，第一罩壳和第二罩壳用于将导线包裹起来，第一罩壳和第二罩壳内壁上均设置有电热丝3，电热丝3与除冰控制器信号连接，除冰控制器通过控制电热丝3开启，从而对导线上的冰霜进行加热，使其融化。

干簧管与除冰控制器信号连接，除冰控制器通过干簧管检测除冰机器人是否被无人机放下或吸起，除冰控制器能够在除冰机器人被放下后控制行走固定机构将除冰机器人固定在导线上，并使其沿着导线行走，同时控制除冰机构进行除冰工作，除冰控制器能够在检测到除冰机器人被吸起后控制行走固定机构和除冰机构停止工作。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.智能变电站导线自动除冰设备，其特征在于：包括：

无人机，所述无人机包括机体，机体上设有无人机控制器、红外热成像传感器和喷洒机构，所述喷洒机构包括料箱和热风机，料箱用于盛放生石灰粉，所述热风机用于产生热气流同时将料箱中的生石灰粉喷洒出去，所述无人机控制器与红外热成像传感器以及热风机信号连接，所述无人机控制器用于控制热风机向导线上喷洒生石灰粉，所述无人机控制器还用于通过红外热成像传感器获取导线的热成像图像，所述无人机控制器能够根据热成像图像获取导线的位置，并控制机体将除冰机器人放置到导线上；

除冰机器人，所述除冰机器人能够自动沿着导线行走同时清理导线上附着的冰霜；

所述除冰机器人包括基座和除冰控制器，所述基座上设有行走固定机构，所述行走固定机构包括与除冰控制器信号连接的电机以及与电机动力连接的驱动轮，所述除冰控制器用于控制驱动轮行走，驱动轮的两侧分别设有第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架均可沿基座水平滑动，所述第一支架和第二支架分别连接有第一气缸和第二气缸，所述第一气缸和第二气缸均与除冰控制器信号连接，所述第一支架和第二支架上分别设有第一固定轮和第二固定轮，所述第一支架和第二支架能够分别在第一气缸和第二气缸的作用下滑动，所述第一固定轮和第二固定轮用于夹住导线；

基座上还设有除冰结构，所述除冰结构包括破冰机构和融冰机构，所述破冰机构包括水平设置在第一支架和第二支架上的套筒，套筒上设有测距传感器，所述套筒内与第一支架或第二支架接触的一端设有第二电磁铁，套筒内从第二电磁铁到套筒自由端方向依次设有弹簧、永久磁铁以及顶杆，所述除冰控制器与测距传感器信号连接，所述除冰控制器用于根据距离传感器的信号控制第二电磁铁的电流方向，所述第二电磁铁能够吸附永久磁铁使顶杆向套筒内移动从而压缩弹簧，所述第二电磁铁还能够排斥永久磁铁使弹簧伸长从而使顶杆从套筒内弹出。

2.根据权利要求1所述的智能变电站导线自动除冰设备，其特征在于：所述融冰机构包括分别设置在第一支架和第二支架上的第一罩壳和第二罩壳，所述第一罩壳和第二罩壳用于将导线包裹起来，所述第一罩壳和第二罩壳内壁上均设置有电热丝，所述电热丝与除冰控制器信号连接。

3.根据权利要求1所述的智能变电站导线自动除冰设备，其特征在于：所述驱动轮、第一固定轮和第二固定轮为橡胶制件。

4.根据权利要求1所述的智能变电站导线自动除冰设备，其特征在于：所述驱动轮、第一固定轮和第二固定轮的中间设有圆弧形的凹槽。

5.根据权利要求1所述的智能变电站导线自动除冰设备，其特征在于：所述驱动轮、第一固定轮和第二固定轮的表面设有凹凸花纹。

6.根据权利要求1所述的智能变电站导线自动除冰设备，其特征在于：所述无人机上还设有第一电磁铁，所述基座上设有用于供第一电磁铁吸附的铁块，所述第一电磁铁与无人机控制器信号连接，所述无人机控制器通过控制第一电磁铁的通断来吸附或放下除冰机器人。