CN109167296A - 基于无人机的高压线飘挂物智能清障系统及清障方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无人机的高压线飘挂物智能清障系统，包括无人机本体、遥控装置、清障模块和测距模块，清障模块和测距模块均设置在无人机本体上，清障模块包括控制模块、燃油存储模块、燃油输送模块、喷头和点火装置；燃油输送模块在控制模块控制下将燃油存储模块中的燃油输送到喷头；点火装置设置在喷头前端，与控制模块连接；控制模块与遥控装置无线连接；测距模块检测飘挂物距无人机本体的距离和方向，与控制模块相连，喷头在控制模块控制下可旋转。本发明通过观察测距模块回传数据，调试无人机本体与飘挂物之间的距离，调整喷头方向使喷头对准飘挂物，喷火使飘挂物燃烧，实现清障。具有成本低、操作智能化、维护电网运维人员安全的优点。

Description

基于无人机的高压线飘挂物智能清障系统及清障方法

技术领域

本发明涉及电力巡线检修领域，特别涉及一种基于无人机的高压线飘挂物智能清障系统及清障方法。

背景技术

由于架空线路分布广泛，长期处于露天的环境下运行，易受周围环境和自然环境变化的影响，常常出现覆冰、飘挂物缠绕等情况，影响城市美观。严重时，会引发电网事故，触发保护误动、系统振荡、导致大面积停电事故。因此，定期对高压架空线路进行巡检，及时发现设备缺陷和清除飘挂物，是维护电力系统正常运行、提供供电可靠性的一项基础性工作。

目前，排除飘挂物的方式多为停电检修处理：通过申请停电、组织人员讨论定制飘挂物拆除方案、调派专业检修人员执行异物拆除以及检测恢复供电等多个步骤来完成。现存的清除方法不仅安全系数低、劳动强度高、作业效率低、处理周期长、拆除不完全，而且还导致了巨大的经济损失。

因此，设计一种可远距离控制、智能瞄准清除障碍物的清障装置具有重要的实用价值。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于无人机的高压线飘挂物智能清障系统，该系统可远距离操控、全覆盖式的进行智能瞄准清障，同时根据激光雷达回传数据实时调整无人机与待清飘挂物之间的安全距离，具有成本低、操作智能化、维护电网运维人员安全的优点。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述高压线飘挂物智能清障系统的清障方法，该方法控制喷头对准高压电线飘挂物，进而通过喷火完成清障，自动化程度高、效率高。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：基于无人机的高压线飘挂物智能清障系统，包括无人机本体、遥控装置、清障模块和测距模块，清障模块和测距模块均设置在无人机本体上，清障模块包括控制模块、燃油存储模块、燃油输送模块、喷头和点火装置；所述燃油输送模块在控制模块控制下将燃油存储模块中的燃油输送到喷头；点火装置设置在喷头前端，与控制模块连接；控制模块与遥控装置无线连接；测距模块检测飘挂物距无人机本体的距离和方向，与控制模块相连，喷头在控制模块控制下可旋转。本发明将清障模块和测距模块设置在无人机本体上，可通过遥控装置对高压输电线路飘挂物全覆盖清除以及通过测距模块回传数据智能调控多旋翼无人机与导线的安全距离。

优选地，所述测距模块包括激光雷达和数据处理单片机，数据处理单片机与控制模块相连。

优选的，所述燃油存储模块包括油箱、油管和出气阀，油箱内储存有燃油，油管一端与油箱密封连接，另一端与燃油输送模块的燃油输送泵相连，出气阀设置在油箱上以平衡油箱内的气压。

优选的，所述燃油输送模块包括燃油输送泵、喷火杆，燃油输送泵的开闭由控制模块控制，喷火杆内部中空，一端与油管相接，另一端固定喷头。

优选的，所述喷头设置在一用于调整喷头喷火方向的舵机控制机构上，舵机控制机构中的舵机与控制模块相连。

更进一步的，舵机控制机构包括四根拉杆、一球面轴承和两个方向控制舵机，喷头通过球面轴承固定在喷火杆上，四根拉杆穿过喷火杆内部，顶端均匀分布在球面轴承背面，控制球面轴承上、下、左、右的旋转，相邻两个拉杆为一组，分为两组，两组拉杆的末端分别与一个方向控制舵机相连。通过上述结构，在双舵机联合旋转时能够实现球面轴承的多维度摆动，使喷头实现旋转，最终实现智能无人机与飘挂物安全距离可控的全覆盖式喷火清障。

本发明提供一种基于上述高压线飘挂物智能清障系统的清障方法，包括步骤：通过观察测距模块回传数据，调试无人机本体与飘挂物之间的距离，调整喷头方向，使喷头对准飘挂物，喷火使飘挂物燃烧，实现清障。

具体的，在喷火使飘挂物燃烧过程中，根据测距模块回传数据实时调整喷头的方向，方法是：控制模块接收遥控装置的指令，使舵机控制机构开始工作，通过舵机控制机构中两个方向控制舵机的联合工作使拉杆运动，带动球面轴承旋转，从而使喷头实现旋转。最终实现全覆盖式喷火清障。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

相比于现有清障方式，本发明基于无人机，根据测距模块回传实时调整多旋翼无人机与飘挂物的最优距离，可远距离操控、全覆盖式的进行智能瞄准清障，解决人工清障费时费力、拆除不完全、停电作业降低电网运行稳定性的问题，具有操作简单、成本低、维护电网运维人员安全的优点。

附图说明

图1是本实施例的应用状态示意图。

图2是本实施例除去无人机本体后的部分结构示意图。

图3是本实施例的控制模块处的结构示意图。

图4是本实施例的喷头结构示意图。

图5是本实施例的清障方法流程示意图。

其中：1-无人机本体，2-控制模块，5-舵机，8-旋转喷头，9-点火装置，10-油箱，11-油管，12-燃油输送泵，13-喷火杆，14-球面轴承，15-拉杆，16-飘挂物，17-遥控器。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1-4所示，本实施例一种基于无人机的高压线飘挂物智能清障系统，包括无人机本体1、遥控器17、清障模块和测距模块，清障模块和测距模块均悬挂在无人机本体1的下方。

参见图2-3，本实施例中清障模块3包括控制模块2、燃油存储模块、燃油输送模块、可旋转喷头8、点火装置9，具体的，燃油存储模块包括油箱10、油管11和出气阀，燃油输送模块包括燃油输送泵12、喷火杆13，燃油输送泵12设置在油管11上，燃油输送泵12的开闭由控制模块2控制，喷火杆13内部中空，一端与油管11相接，另一端与球面轴承14相连。

本实施例中，为了实现全覆盖式喷火清障，通过舵机控制机构来调整喷头8的喷火方向，舵机控制机构包括四根拉杆、一球面轴承14和两个舵机5，喷头8固定在球面轴承14上，四根拉杆15穿过喷火杆13内部，一端均匀分布在球面轴承14背面，控制球面轴承14上、下、左、右的旋转，另一端均与舵机5相连；相邻两个拉杆15为一组，分为两组，两组拉杆15分别连接两个舵机5。两个舵机通过组合转动对拉杆15进行控制，共同实现球面轴承14的多维度摆动。

在喷头8内置球面轴承14配合面，所述油管11、喷火杆13、点火装置9、球面轴承14和喷头8依次连接，构成稳定的机械结构；同样的，舵机5、拉杆15、球面轴承14和喷头8依次连接，构成稳定的机械结构。

下面结合图4对本实施例的清障方法说明如下：

(1)将清障模块装配到无人机本体上，检查油箱油量，出气阀状态以及无人机飞行状态；组装检查完毕遥控无人机起飞；

(2)通过观察激光雷达回传数据，调试无人机与飘挂物之间的最优距离；观察图传回传画面，调整喷头方向，使喷头对准高压电线飘挂物；

(3)操作遥控器下达喷火指令，控制模块接收指令，使输送泵开始工作，从油箱抽油，汽油经过油管和连杆从喷头喷出，同时，使点火装置工作，点燃喷射的汽油；

(4)在燃烧过程中以及燃烧后，操作遥控器均可下达喷头旋转指令，控制模块接收指令，使舵机开始工作，通过双舵机的联合工作使拉杆运动，带动球面轴承旋转，从而使喷头实现旋转，最终实现全覆盖式喷火清障；

(5)清障结束，停止喷火；

(6)操作遥控器使无人机降落，结束作业。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于无人机的高压线飘挂物智能清障系统，其特征在于，包括无人机本体、遥控装置、清障模块和测距模块，清障模块和测距模块均设置在无人机本体上，清障模块包括控制模块、燃油存储模块、燃油输送模块、喷头和点火装置；所述燃油输送模块在控制模块控制下将燃油存储模块中的燃油输送到喷头；点火装置设置在喷头前端，与控制模块连接；控制模块与遥控装置无线连接；测距模块检测飘挂物距无人机本体的距离和方向，与控制模块相连，喷头在控制模块控制下可旋转。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的高压线飘挂物智能清障系统，其特征在于，所述测距模块包括激光雷达和数据处理单片机，数据处理单片机与控制模块相连。

3.根据权利要求1所述的基于无人机的高压线飘挂物智能清障系统，其特征在于，所述燃油存储模块包括油箱、油管和出气阀，油箱内储存有燃油，油管一端与油箱密封连接，另一端与燃油输送模块的燃油输送泵相连，出气阀设置在油箱上以平衡油箱内的气压。

4.根据权利要求3所述的基于无人机的高压线飘挂物智能清障系统，其特征在于，所述燃油输送模块包括燃油输送泵、喷火杆，燃油输送泵的开闭由控制模块控制，喷火杆内部中空，一端与油管相接，另一端固定喷头。

5.根据权利要求4所述的基于无人机的高压线飘挂物智能清障系统，其特征在于，所述喷头设置在一用于调整喷头喷火方向的舵机控制机构上，舵机控制机构中的舵机与控制模块相连。

6.根据权利要求5所述的基于无人机的高压线飘挂物智能清障系统，其特征在于，所述舵机控制机构包括四根拉杆、一球面轴承和两个方向控制舵机，喷头通过球面轴承固定在喷火杆上，四根拉杆穿过喷火杆内部，顶端均匀分布在球面轴承背面，控制球面轴承上、下、左、右的旋转，相邻两个拉杆为一组，分为两组，两组拉杆的末端分别与一个方向控制舵机相连。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述高压线飘挂物智能清障系统的清障方法，其特征在于，包括步骤：通过观察测距模块回传数据，调试无人机本体与飘挂物之间的距离，调整喷头方向，使喷头对准飘挂物，喷火使飘挂物燃烧，实现清障。

8.根据权利要求7所述的清障方法，其特征在于，在喷火使飘挂物燃烧过程中，根据测距模块回传数据实时调整喷头的方向，方法是：控制模块接收遥控装置的指令，使舵机控制机构开始工作，通过舵机控制机构中两个方向控制舵机的联合工作使拉杆运动，带动球面轴承旋转，从而使喷头实现旋转，实现全覆盖式喷火清障。