CN108214546A - 伸缩式井道探镜 - Google Patents

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梁皓
宋元斌
陈志刚
陈烨洪
宋力
梁秀卿
熊若鑫
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Shaoxing Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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    • B25J18/00—Arms
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Abstract

本发明公开了一种伸缩式井道探镜，包括电动伸缩杆、柔性象鼻机械臂、远程遥控装置以及终端显示装置，其中，所述电动伸缩杆针对不同深度的电缆工井进行伸缩以调节长度，所述柔性象鼻机械臂的后端与电动伸缩杆的前端连接，所述柔性象鼻机械臂的前端设有前端探测装置，所述柔性象鼻机械臂伸入电缆工井中，通过控制电机控制产生柔性变形，通过前端探测装置采集井下信息并传输到终端显示装置显示，所述远程遥控装置用于远程控制电动伸缩杆和柔性象鼻机械臂动作。本发明操作方便，方便外出携带，能耗低，可较长时间使用，可有效替代人工井下作业，检修效率极大提高。

Description

伸缩式井道探镜
技术领域
本发明涉及电力工程技术，具体涉及电缆工井检测装置。
背景技术
随着我国社会各方面的快速发展，用电量和相配套的电力设施需求也急剧增加。由于地下埋线传输供电方式具有占地面积小，抗干扰能力强，安全性高的优点，传统的供电架空线路逐步被这种新的供电方式所取代，但同时也带来了新的检修安全问题。电缆工井是电缆接口交汇处，作为电力输送的中间连接环节，是检修维护和运行的重要通道。近年来，电缆工井的井下检修安全问题尤其突出，检修作业较易发生安全事故，对作业人员的生命安全和电网维护构成了严重的安全隐患，引起了电力维修部门的关注和担忧。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种伸缩式井道探镜，对电缆工井内电缆设施进行有效检测。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：伸缩式井道探镜，包括电动伸缩杆、柔性象鼻机械臂、远程遥控装置以及终端显示装置，其中，所述电动伸缩杆针对不同深度的电缆工井进行伸缩以调节长度，所述柔性象鼻机械臂的后端与电动伸缩杆的前端连接，所述柔性象鼻机械臂的前端设有前端探测装置，所述柔性象鼻机械臂伸入电缆工井中，通过控制电机控制产生柔性变形，通过前端探测装置采集井下信息并传输到终端显示装置显示，所述远程遥控装置用于远程控制电动伸缩杆和柔性象鼻机械臂动作。
优选的，所述柔性象鼻机械臂包括多段关节以及串联多段关节的一根长拉簧和三根金属线，所述关节包括两端的支撑盘片，所述支撑盘片的中心开设有供长拉簧穿过的拉簧通孔，在两端的支撑盘片之间设有外套在长拉簧外的短压簧，所述支撑盘片的边缘均布有三个供三根金属线对应穿过的金属线孔。
优选的，所述三根金属线的松紧程度由对应的三个控制电机分别控制，控制时，其中一个控制电机正转通过金属线将长拉簧拉伸，另外两个控制电机反转放松；或者其中两个控制电机正转控制两根金属线拉伸，另一个控制电机反转放松；或者三个控制电机同时收紧，实现柔性象鼻机械臂在空间内三维方向甩动；控制电机反转，使柔性象鼻机械臂恢复初始位置。
优选的，所述三个控制电机安装在电机安装盒内，所述电机安装盒安装在柔性象鼻机械臂或者电动伸缩杆的后端。
优选的，所述前端探测装置采用红外广角摄像头。
本发明采用柔性象鼻机械臂应用于电缆工井内电缆故障探测，通过前端探测装置采集井下信息，电力检修人员可以使用远程遥控装置远距离进行遥控，最大程度避免井下的安全隐患，另外可以应用手机和电脑终端作为终端显示装置，最大程度的保证了井下的可视性。
本发明操作方便，方便外出携带，能耗低，可较长时间使用，可有效替代人工井下作业，检修效率极大提高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1是本发明的结构示意图；
图2是柔性象鼻机械臂的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
电缆线的故障根据性质主要可以分为如下三种形式：
(1)绝缘故障：出现这种故障的原因是因为电缆的绝缘水平低导致出现漏电现象、位于主线芯之间或者芯线对地绝缘电阻达不到要求以及线芯之间或对地泄漏电流过大。
(2)接地故障：接地故障主要根据绝缘电阻值分为完全接地、低电阻接地和高电阻接地三种情况。完全接地指芯线与大地之间的绝缘电阻值为零；当地芯与大地间的绝缘电阻值小于500千欧时称为低电阻接地；当线芯与大地之间的绝缘电阻大于500千欧，或者达到了1000千欧以上称为高电阻接地。
(3)断线故障：当电缆一相或两相芯线断开时，发生断线故障。
针对上述电缆故障原因，本发明设计一种柔性象鼻机械臂应用在伸缩式井道探镜上，用于电缆工井故障探测。
柔性象鼻机械臂是一种新型的模仿象鼻器官的运动机理的仿生机器人，因其可在任意部位产生柔性变形，具有很强的避障能力和环境适应力，近年来得到广泛应用。针对电力缆井空间狭小，环境恶劣，设备复杂，常需要带电工作等因素，给电力检修工人作业带来了一定的安全隐患，因此采用柔性象鼻机械臂作为前端探测装置代替人工井下检测作业。
如图1所示的伸缩式井道探镜，包括电动伸缩杆3、柔性象鼻机械臂1、远程遥控装置和终端显示装置，其中，所述电动伸缩杆针对不同深度的电缆工井进行伸缩以调节长度，所述柔性象鼻机械臂的后端与电动伸缩杆的前端连接，所述柔性象鼻机械臂的前端设有前端探测装置2，所述柔性象鼻机械臂伸入电缆工井中，通过控制电机控制产生柔性变形，通过前端探测装置采集井下信息并传输到终端显示装置显示，所述远程遥控装置用于远程控制电动伸缩杆和柔性象鼻机械臂动作。
参考图2所示，所述柔性象鼻机械臂1包括多段关节以及串联多段关节的一根长拉簧12和多根金属线14，所述关节包括两端的支撑盘片11，所述支撑盘片的中心开设有供长拉簧穿过的拉簧通孔，在两端支撑盘片之间设有外套在长拉簧外的短压簧13，所述支撑盘片的边缘均布有三个供三根金属线对应穿过的金属线孔。
在本实施例中，所述支撑盘片为等边三角形，拉簧通孔设置在支撑盘片的几何中心处，三个金属线孔均布在支撑盘片的三个边角处。所述支撑盘片的中心环绕拉簧通孔设有用于固定短压簧端部的套筒111。
长拉簧，使装置具有一定的抗冲击能力和自恢复力，套在拉簧外是短压簧，使机械臂具有较高弯曲柔软程度。三根金属线松紧程度用于控制象鼻机械臂运动方向，三根金属线的松紧程度由对应的三台12V直流低速电机控制。控制时，某一个电机正转通过金属线将中心拉簧拉伸，另外两电机反转适当放松，使象鼻顶部向该方向运动，或者某两根金属线控制拉伸，另一个电机反转适当放松，也可以是三个电机同时收紧，实现象鼻机械臂在空间内三维方向甩动。电机反转，可使机械臂恢复初始位置。
三个控制电机安装在电机安装盒4内，电机安装盒可以安装在柔性象鼻机械臂的后端，或者跟电动伸缩杆电机一起安装在电动伸缩杆的后端。
远程遥控装置实现对柔性象鼻机械臂远程控制，便于在地面安全操作，尽量减少人员下井的频率，减少事故意外发生的可能性。
终端显示装置可以选用电脑、平板、或者手机，为了使电力检修人员可通过终端显示部分远程查看电缆工井内电缆工作情况，开发基于WI-FI的终端显示客户端，包括手机客户端和电脑客户端。手机客户端是电力检修者实地观察井下电缆工作情况的主要方式，其主要功能包括：
(1)建立摄像头与终端显示部分的信号连接，传输井下安全电缆工作图像视频传输到手机客户端；
(2)接收传输图像视频并进行存储；
(3)进行传输图像的放大、缩小、旋转等图像编辑操作。
通过远程显示终端，不仅可以实时采集显示井下电缆工作情况，很好地反映了井下情况，提高了检测效率，保证了检修人员安全，还可以将采集的图像视频信息存储分类，作为日后检修和事故分析的重要资料。
由于井下光线较暗，空间狭小，在本实施例中，所述前端探测装置采用微型的红外广角摄像头。当然，本领域技术人员可以理解是，可以在机械臂上携带更多的传感器，丰富井下采集的信息，为电缆工井的维护检修工作提供更多依据。另外在采集井下电缆线视频图像的基础上，可以通过机器视觉技术自动判断电缆线故障。
技术人员在不断电检修的情况下，通过微型红外摄像头对电缆线进行图像视频采集，并实时传输到传到显示终端上，可随时对电缆井内的情况进行观察，替代了工人实际下井检修操作，消除了工人作业的安全隐患。
电路控制部分包括开关电源，保险丝座，继电器和无线遥控模块。用于转换电压，输出电机正常工作的12V电压，继电器用于控制三部电机工作，无线遥控模块用于远程控制电路。
经过前期的室内研究论证，并在实际电缆工井进行检修实验。单个电缆工井的检修时间由过去平均3h，缩短到现在的20min，检修工人数量由过去的3～4名，减少到1人完成全部电缆检测和存档。通过装置实时采集到的视频图像观察电缆维护情况，较好地反映电缆工作状态，同时将采集的视频图像存挡，作为日后检修和事故分析的重要资料。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (5)

1.伸缩式井道探镜，其特征在于：包括电动伸缩杆、柔性象鼻机械臂、远程遥控装置以及终端显示装置，其中，所述电动伸缩杆针对不同深度的电缆工井进行伸缩以调节长度，所述柔性象鼻机械臂的后端与电动伸缩杆的前端连接，所述柔性象鼻机械臂的前端设有前端探测装置，所述柔性象鼻机械臂伸入电缆工井中，通过控制电机控制产生柔性变形，通过前端探测装置采集井下信息并传输到终端显示装置显示，所述远程遥控装置用于远程控制电动伸缩杆和柔性象鼻机械臂动作。
2.根据权利要求1所述的伸缩式井道探镜，其特征在于：所述柔性象鼻机械臂包括多段关节以及串联多段关节的一根长拉簧和三根金属线，所述关节包括两端的支撑盘片，所述支撑盘片的中心开设有供长拉簧穿过的拉簧通孔，在两端的支撑盘片之间设有外套在长拉簧外的短压簧，所述支撑盘片的边缘均布有三个供三根金属线对应穿过的金属线孔。
3.根据权利要求2所述的伸缩式井道探镜，其特征在于：所述三根金属线的松紧程度由对应的三个控制电机分别控制，控制时，其中一个控制电机正转通过金属线将长拉簧拉伸，另外两个控制电机反转放松；或者其中两个控制电机正转控制两根金属线拉伸，另一个控制电机反转放松；或者三个控制电机同时收紧，实现柔性象鼻机械臂在空间内三维方向甩动；控制电机反转，使柔性象鼻机械臂恢复初始位置。
4.根据权利要求3所述的伸缩式井道探镜，其特征在于：所述三个控制电机安装在电机安装盒内，所述电机安装盒安装在柔性象鼻机械臂或者电动伸缩杆的后端。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的伸缩式井道探镜，其特征在于：所述前端探测装置采用红外广角摄像头。
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