CN110518490A - 一种基于无人机的热熔式线路异物摘除装置及摘除方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于无人机的热熔式线路异物摘除装置及摘除方法，能够取代传统的人工摘异物作业方式，弥补现有的激光清除器的不足，提高工作效率并保证工作人员安全，同时设备成本较低便于维护，不受大雾及沙尘天气影响，便于携带可以在山区等复杂环境下组装使用，其应用范围更广，更好的保证输电线路的运行安全。

Description

一种基于无人机的热熔式线路异物摘除装置及摘除方法

技术领域

本发明涉及输电线路维运技术领域，更具体的说是涉及一种基于无人机的热熔式线路异物摘除装置及摘除方法。

背景技术

由于架空输电线路长期在自然环境中运行，受到外部环境影响较大。而在众多威胁线路安全运行的因素中，异物故障是引发电力线路短路跳闸的重要原因之一，及时清除异物能够有效防止电网事故发生。

大风时期输电线路上经常搭挂缠绕塑料棚膜、遮阳网、风筝(线)等异物，给电网安全运行带来挑战，特别是遇到阴雨天气，常常造成线路短路跳闸，严重威胁线路的安全运行。目前清除输电线路上的异物主要采用人工和激光清除器的方式。其中，采用人工清除输电线路异物费时费力，威胁输电线路的安全运行和作业人员安全；激光清除器的购置及维护费用高，无法有效及时处理多起并发的异物悬挂缺陷，容易受到大雾及沙尘影响，由于设备体积大质量重，在山区等地搬运转移较为困难，其使用范围受到较大限制。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种基于无人机的热熔式线路异物摘除装置及摘除方法，提高工作效率并保证工作人员安全，同时设备成本较低便于维护，不受大雾及沙尘天气影响，便于携带可以在山区等复杂环境下组装使用。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种基于无人机的热熔式线路异物摘除装置，包括无人机本体和无人机控制平台，无人机控制平台上设有显示屏，还包括荷载平台、风湿度传感器、折叠伸缩臂、转轴和热熔模块；荷载平台固定安装在无人机底部；折叠伸缩臂的一端安装在荷载平台上，折叠伸缩臂能够在无人机内置的控制器驱动下进行折叠伸缩；折叠伸缩臂的另一端与转轴连接，所述热熔模块安装在转轴上；所述风湿度传感器安装在荷载平台底部，风湿度传感器与无人机内置的控制器电连接。

进一步，所述荷载平台内设有直线驱动器，直线驱动器的输出端与伸缩折叠臂的一端固定连接，用于驱动折叠伸缩臂完成伸缩动作；直线驱动器与无人机内置的控制器电连接。

进一步，所述热熔模块包括：基座、熔丝支架和熔丝，所述基座固定安装在转轴上，转轴套装在折叠伸缩臂的另一端；熔丝支架设在基座上，熔丝支架包括两个支撑杆，两个支撑杆的一端分别固定在基座上，熔丝的两端分别与两个支撑杆的另一端连接；所述熔丝通过热熔电流控制电路与无人机内置的控制器电连接。

进一步，所述折叠伸缩臂的另一端设有驱动电机，转轴套装在驱动电机的输出轴上，所述驱动电机用于驱动基座相对伸缩折叠臂进行自由旋转，驱动电机与无人机内置的控制器电连接。

进一步，所述荷载平台的底部和侧面均设有通用卡槽，风湿度传感器通过通用卡槽固定安装在荷载平台底部，伸缩折叠臂通过通用卡槽固定安装在荷载平台侧面。

进一步，还包括抛绳器，所述抛绳器通过通用卡槽固定安装在荷载平台侧面，抛绳器与无人机内置的控制器电连接。

进一步，所述荷载平台和基座均采用防电磁干扰壳体。

相应的，本发明还公开了一种基于无人机的热熔式线路异物摘除方法，包括如下步骤：

步骤1：通过无人机采集输电线路的图像；

步骤2：显示屏实时显示无人机与输电线路的距离和风湿度数据，当距离和风湿度超过预设阈值时，无人机则向无人机控制平台发送报警信号；

步骤3：在显示屏内发现输电线路存在异物后，手动控制无人机控制平台，使无人机悬停在异物的摘除操作范围；

步骤4：通过无人机控制平台控制伸缩折叠臂伸长，当伸缩折叠臂接近异物后控制转轴转动，当熔丝与异物呈预设切割角度后，转动停止；

步骤5：无人机控制平台通过无人机内置的控制器启动热熔电流控制电路对熔丝进行加热，熔丝温度到达预设温度后进行热熔切割。

对比现有技术，本发明有益效果如下：本发明提供了一种基于无人机的热熔式线路异物摘除装置及摘除方法，能够取代传统的人工摘异物作业方式，弥补现有的激光清除器的不足，提高工作效率并保证工作人员安全，同时设备成本较低便于维护，不受大雾及沙尘天气影响，便于携带可以在山区等复杂环境下组装使用，其应用范围更广，更好的保证输电线路的运行安全。

本发明采用无人机将异物摘除装置传递至异物附近，在操作过程中只需工作人员在地面上作业，通过无人机定位异物位置，安全高效。

本发明采用防电磁干扰壳体可以防电磁干扰，以防止带电高压电线路对电源和机械传动部件的电磁干扰，保证整体结构的稳定性。本发明具有很好的扩展性，无人机投送机构可间接传送其它带电清除导、地线工器具至异物附近进行作业，可塑性强，使用范围广。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本发明的电气框图。

附图3是本发明的方法流程图。

图中，1为荷载平台，2为风湿度传感器，3为伸缩折叠臂，4为基座，5为转轴，6为熔丝支架，7为熔丝。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。

如图1所示的一种基于无人机的热熔式线路异物摘除装置，包括无人机本体和无人机控制平台，无人机控制平台上设有显示屏，还包括荷载平台1、风湿度传感器2、折叠伸缩臂3、转轴5和热熔模块；

荷载平台1的底部和侧面均设有通用卡槽，风湿度传感器2通过通用卡槽固定安装在荷载平台1底部，伸缩折叠臂3通过通用卡槽固定安装在荷载平台1侧面。荷载平台1内设有直线驱动器，直线驱动器的输出端与伸缩折叠臂3的一端固定连接，用于驱动折叠伸缩臂3完成伸缩动作。

热熔模块包括：基座4、熔丝支架6和熔丝7，所述基座4固定安装在转轴5上，折叠伸缩臂3的另一端设有驱动电机，转轴5套装在驱动电机的输出轴上；熔丝支架6设在基座4上，熔丝支架6包括两个支撑杆，两个支撑杆的一端分别固定在基座4上，熔丝7的两端分别与两个支撑杆的另一端连接。所述驱动电机用于驱动基座相对伸缩折叠臂进行自由旋转。

其中，荷载平台1和基座4均采用防电磁干扰壳体，伸缩折叠臂3采用绝缘材质。

另外，本发明还可以安装抛绳器，所述抛绳器通过通用卡槽固定安装在荷载平台底面。

如图2所示，无人机内置的控制器与无人机控制平台远程通信连接，无人机内置的控制器分别与风湿度传感器、直线驱动器、驱动电机、抛绳器电连接。无人机内置的控制器通过热熔电流控制电路与熔丝电连接。

相应的，如图3所示，本发明还提供了一种基于无人机的热熔式线路异物摘除方法，包括如下步骤：

步骤1：通过无人机采集输电线路的图像。

步骤2：显示屏实时显示无人机与输电线路的距离和风湿度数据，当距离和风湿度超过预设阈值时，无人机则向无人机控制平台发送报警信号。

步骤3：在显示屏内发现输电线路上存在异物后，手动控制无人机控制平台，使无人机悬停在异物的摘除操作范围。

步骤4：通过无人机控制平台控制伸缩折叠臂伸长，当伸缩折叠臂接近异物后控制转轴转动，当熔丝与异物呈预设切割角度后，转动停止。

步骤5：无人机控制平台通过无人机内置的控制器启动热熔电流控制电路对熔丝进行加热，熔丝温度到达预设温度后进行热熔切割。

本实施例提供了一种基于无人机的热熔式线路异物摘除装置及摘除方法，主要包括无人机通用的载荷平台、无人机控制平台、伸缩折叠臂、基座、支撑架、风湿度传感器。载荷平台安装于无人机底部，采用通用卡槽设计不仅能够安装伸缩折叠臂、风湿度传感器，还可以安装抛绳器等设备。风湿度传感器用于测量无人机飞行过程中环境的风速及空气湿度。无人机内置的控制器通过热熔电流控制电路控制熔丝中流过的电流大小进而控制热熔丝的温度，针对不同的异物可以提前设定熔丝温度。熔丝支架用于支撑热熔丝，熔丝支架的角度可以根据异物的宽度进行调节，以调节热熔丝的长度。通过风湿度传感器测量数据实时传输到地面控制平台的显示屏上，当湿度和风速超过阈值时向无人机控制平台发出告警信号，终止作业返回地面；载荷平台安装有电源用于驱动全方位伸缩折叠臂的运动，载荷平台为通用型平台。折叠伸缩臂安装于载荷平台，可以进行伸缩，在无人机飞行过程中，为保持无人机飞行平稳，其处于收缩状态，当无人机飞行到距离异物合适的安全距离处后保持悬停，无人机控制平台控制伸缩臂伸长，当伸缩臂接近异物后控制转轴转动，以更好的角度对异物进行切割。然后，控制熔丝加热达到预定温度后对异物进行热熔切割，实现异物摘除。

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

Claims (8)

1.一种基于无人机的热熔式线路异物摘除装置，包括无人机本体和无人机控制平台，无人机控制平台上设有显示屏，其特征在于：还包括荷载平台、风湿度传感器、折叠伸缩臂、转轴和热熔模块；

荷载平台固定安装在无人机底部；折叠伸缩臂的一端安装在荷载平台上，折叠伸缩臂能够在无人机内置的控制器驱动下进行折叠伸缩；折叠伸缩臂的另一端与转轴连接，所述热熔模块安装在转轴上；所述风湿度传感器安装在荷载平台底部，风湿度传感器与无人机内置的控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的热熔式线路异物摘除装置，其特征在于：所述荷载平台内设有直线驱动器，直线驱动器的输出端与伸缩折叠臂的一端固定连接，用于驱动折叠伸缩臂完成伸缩动作；直线驱动器与无人机内置的控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的基于无人机的热熔式线路异物摘除装置，其特征在于：所述热熔模块包括：基座、熔丝支架和熔丝，所述基座固定安装在转轴上，转轴套装在折叠伸缩臂的另一端；熔丝支架设在基座上，熔丝支架包括两个支撑杆，两个支撑杆的一端分别固定在基座上，熔丝的两端分别与两个支撑杆的另一端连接；所述熔丝通过热熔电流控制电路与无人机内置的控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的基于无人机的热熔式线路异物摘除装置，其特征在于：所述折叠伸缩臂的另一端设有驱动电机，转轴套装在驱动电机的输出轴上，所述驱动电机用于驱动基座相对伸缩折叠臂进行自由旋转，驱动电机与无人机内置的控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的基于无人机的热熔式线路异物摘除装置，其特征在于：所述荷载平台的底部和侧面均设有通用卡槽，风湿度传感器通过通用卡槽固定安装在荷载平台底部，伸缩折叠臂通过通用卡槽固定安装在荷载平台侧面。

6.根据权利要求1所述的基于无人机的热熔式线路异物摘除装置，其特征在于：还包括抛绳器，所述抛绳器通过通用卡槽固定安装在荷载平台底面，抛绳器与无人机内置的控制器电连接。

7.根据权利要求3所述的基于无人机的热熔式线路异物摘除装置，其特征在于：所述荷载平台和基座均采用防电磁干扰壳体。

8.一种基于无人机的热熔式线路异物摘除方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：通过无人机采集输电线路的图像；

步骤2：显示屏实时显示无人机与输电线路的距离和风湿度数据，当距离和风湿度超过预设阈值时，无人机则向无人机控制平台发送报警信号；

步骤3：在显示屏内发现输电线路存在异物后，手动控制无人机控制平台，使无人机悬停在异物的摘除操作范围；

步骤4：通过无人机控制平台控制伸缩折叠臂伸长，当伸缩折叠臂接近异物后控制转轴转动，当熔丝与异物呈预设切割角度后，转动停止；

步骤5：无人机控制平台通过无人机内置的控制器启动热熔电流控制电路对熔丝进行加热，熔丝温度到达预设温度后进行热熔切割。