CN110783853B - 高压输电线路异物清除系统 - Google Patents
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Abstract
高压输电线路异物清除系统，属于高压线智能检测和清除领域，为解决现有技术不能有效且高效的对高压输电线路上的异物进行检测和清除的问题。包括巡检模块、区块链模块和清除作业车；将高压输电线路划分成多个区域，每个区域设置一个巡检模块；巡检模块包括激光发射器、激光接收器和异物信息处理器；激光发射器发射激光束，激光接收器接收反射的激光束，异物信息处理器判断是否存在异物；区块链模块包括多个区域节点，每个区域节点对应一个巡检模块；区域节点将警报信息、位置坐标、异物高度和异物材质发送至距离最近的清除作业车；清除作业车行走至异物处，选择清除异物探头，控制升降架上升清除异物。用于对高压输电线路进行无人巡检和异物清除。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压输电线路异物清除系统，属于高压线智能检测和清除领域。
背景技术
高压输电线路负责电厂与变电站、变电站与变电站之间电力传输和分配的主要电力设施，被称为电力事业的动脉。高压输电线路是电力传输的主要载体，因此，维护高压输电线路正常运行显得尤为重要。搭建这些高压输电线路较为迅速，但是长期维护需要巨大的人力、财力和物力。
近年来，各地因为风筝、气球等悬挂异物危及电网安全的事件屡见不鲜，输电线路悬挂诸如此类的异物会使高压电的极限放电距离缩短，甚至会造成大面积停电的严重后果。
此外，在一些寒冷地区，在高压输电线路上极易形成积雪和冰霜，而高压输电线路上的积雪和冰霜容易发生放电和闪络现象，存在很大的安全隐患。
因此，及时识别出高压输电线路上的异物，并且对异物进行高效、及时的清除具有十分重要的意义。
现有的高压输电线路异物的排查主要为人工巡线，但是人工巡线存在安全隐患大、工作效率低、针对一些复杂地形的输电线路操作难度大等缺点。随着无人机的发展，也有一些采用无人机对输电线路进行检测，集飞行器控制和图像处理技术为一体，使用机载摄像头收集航拍视频，并通过图像技术分析航拍视频，从而检测高压线的状态。但是，由于飞行器巡线需要在较远距离进行检测，其仅能检测到是否有异物，对异物的种类不能进行有效的分辨。
对于异物的清除，目前主要依靠人工手持工具手动去除，效率低下且存在触电风险。还有采用高压线缆自加热的方法，燃烧高压线上缠绕的异物或冰霜积雪，但存在效率低下、能耗高以及不能清除沉积固体垃圾的缺点。
因此，对于高压输电线路上异物的检测，没有有效、高效的检测手段，对于异物的清除，也没有有效、高效的清除手段，更加没有异物的检测和清除的一体化手段，导致高压输电线路的检测和清除不能有效且高效的进行。
发明内容
本发明目的是为了解决现有技术不能有效且高效的对高压输电线路上的异物进行检测和清除的问题，提供了一种高压输电线路异物清除系统。
本发明所述高压输电线路异物清除系统，它包括巡检模块、区块链模块和清除作业车；
将高压输电线路划分成多个区域，并在一个区域内标记位置坐标，每个区域设置一个巡检模块；
巡检模块包括激光发射器、激光接收器和异物信息处理器；
激光发射器向高压输电线路发射激光束，激光接收器接收由高压输电线路反射的激光束，生成激光束反射信息，并将激光束反射信息发送至异物信息处理器；异物信息处理器将激光束反射信息与高压输电线路反射标准值相比较，当存在差异时判断高压输电线路上存在异物，异物信息处理器计算当前异物的反射系数和异物高度，根据反射系数判定异物材质，同时发出异物警报，异物信息处理器同时识别当前异物所在的位置坐标；
区块链模块包括多个区域节点，每个区域节点对应一个巡检模块；
异物信息处理器将异物警报信息、位置坐标、异物高度和异物材质发送至区域节点，区域节点之间达成共识，同时搜索距离异物所在位置距离最近的清除作业车，区域节点将警报信息、位置坐标、异物高度和异物材质发送至距离最近的清除作业车；
清除作业车接收到警报信息、位置坐标、异物高度和异物材质，根据位置坐标规划行走路线，并行走至异物处，根据异物材质选择清除异物探头，根据异物高度控制清除作业车的升降架上升至相应高度，再控制清除异物探头清除异物。
优选的，清除异物探头包括除冰探头和清扫探头。
优选的，清除作业车包括微处理器、底座、升降支架、传动轮、传送链、清除探头支架、清除探头支杆和转换接头底座；
底座的下方设置有行走机构，底座上方固定有升降支架；
升降支架包括外层支架和内层支架，外层支架内部的左侧板和右侧壁上设置有滑动凹槽，内层支架和清除探头支架均为矩形中空框架，清除探头支架和内层支架的侧边安装在外层支架的滑动凹槽里，且可沿滑动凹槽上下移动，清除探头支架和内层支架的下边平齐，
传动轮的固定轴固定在外层支架内部的后侧壁上，传动轮的转轮以固定轴为圆心转动，两条传送链分别缠绕在传动轮的转轮上，
两条传送链的下端分别安装在内层支架底边和清除探头支架底边上，
清除探头支杆的底端安装在内层支架的上边上，清除探头支杆穿过清除探头支架上边设置的通孔，转换接头底座安装在清除探头支杆的顶端，转换接头底座上安装有能够切换使用的除冰探头和清扫探头；
微处理器接收到警报信息、位置坐标、异物高度和异物材质，
根据位置坐标规划行走路线，控制行走机构行走至异物处，根据异物材质切换作业的除冰探头或清扫探头，根据异物高度控制传动轮的转轮转动，带动两条传送链运动，进而带动内层支架和清除探头支架同时向上运动，上升至相应高度后停止，控制清除异物探头清除异物。
优选的，清除作业车还包括转换接头支架、转换滑轮和牵引绳；
转换接头支架为Y型支架，包括竖直杆、左摆动杆、右摆动杆和转动轮；
竖直杆下端安装在转换接头底座上，转动轮的固定轴安装在竖直杆上端，左摆动杆和右摆动杆的一端均安装在转动轮的转动轴上；
左摆动杆和右摆动杆的另一端分别安装牵引绳的一端，牵引绳的中段套装在转换滑轮上；
转换滑轮的固定轴固定在清除探头支架上边的侧面；
左摆动杆和右摆动杆上分别安装除冰探头和清扫探头；
微处理器通过控制转换滑轮的传动轴实现除冰探头和清扫探头的切换。
优选的，所述行走机构包括车轮式行走机构、履带式行走机构和半履带式行走机构。
优选的，所述除冰探头包括加热管和毛刷，加热管对高压输电线路上的冰霜进行加热，毛刷对高压输电线路上的积雪进行清扫。
本发明的优点：
1、本发明首先将高压输电线路划分区域，在不同区域内各设置有巡检模块，采用巡检模块定时、定点对各个区域的输电线路进行巡检，检测出该区域的高压输电线路上存在异物时，向区域节点发出警报，同时将位置坐标、异物高度和异物材质通过区域节点发送至距离最近的清除作业车。清除作业车运行至异物存在位置，根据不同材质切换不同的清除探头，对异物进行清理。同时能够实现检测异物和清除异物的目的。
2、对异物的检测，本发明采用巡检模块发出激光束，根据激光束的反射信息与标准值相比较，判断是否存在异物，且能够根据反射信息计算异物的高度和异物的材质，达到无人化巡检的要求。
3、对异物的清除，采用清除作业车，根据异物的高度控制上升高度，根据异物的材质控制切换不同的清除探头，达到无人清除的要求。
4、对异物的清除，通过转接头支架和转动轮的设计，切换不同的清除探头，既能够清楚冰霜积雪，也能够清除缠绕的异物。
5、对各区域的巡检和清除的控制，建立区块链，处理过程迅速，实时性好。
附图说明
图1是本发明所述高压输电线路异物清除系统的原理框图；
图2是本发明所述清除作业车的结构示意图；
图3是本发明所述转换接头支架、转换滑轮和牵引绳的结构示意图；
图4是本发明所述转换接头支架的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
具体实施方式一：下面结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式所述高压输电线路异物清除系统，它包括巡检模块、区块链模块和清除作业车；
将高压输电线路划分成多个区域，并在一个区域内标记位置坐标，每个区域设置一个巡检模块；
巡检模块包括激光发射器、激光接收器和异物信息处理器；
激光发射器向高压输电线路发射激光束，激光接收器接收由高压输电线路反射的激光束，生成激光束反射信息，并将激光束反射信息发送至异物信息处理器；异物信息处理器将激光束反射信息与高压输电线路反射标准值相比较，当存在差异时判断高压输电线路上存在异物，异物信息处理器计算当前异物的反射系数和异物高度，根据反射系数判定异物材质，同时发出异物警报，异物信息处理器同时识别当前异物所在的位置坐标；
区块链模块包括多个区域节点，每个区域节点对应一个巡检模块；
异物信息处理器将异物警报信息、位置坐标、异物高度和异物材质发送至区域节点，区域节点之间达成共识，同时搜索距离异物所在位置距离最近的清除作业车，区域节点将警报信息、位置坐标、异物高度和异物材质发送至距离最近的清除作业车；
清除作业车接收到警报信息、位置坐标、异物高度和异物材质，根据位置坐标规划行走路线，并行走至异物处，根据异物材质选择清除异物探头，根据异物高度控制清除作业车的升降架上升至相应高度，再控制清除异物探头清除异物。
进一步的，所述反射系数的计算方法为：激光发射器发射激光束的强度与激光接收器接收激光束的强度之比。
再进一步的，清除异物探头包括除冰探头和清扫探头。
再进一步的，清除作业车包括微处理器、底座1、升降支架2、传动轮3、传送链4、清除探头支架5、清除探头支杆6和转换接头底座7；
底座1的下方设置有行走机构，底座1上方固定有升降支架2；
升降支架2包括外层支架2-1和内层支架2-2，外层支架2-1内部的左侧板和右侧壁上设置有滑动凹槽，内层支架2-2和清除探头支架5均为矩形中空框架，清除探头支架5和内层支架2-2的侧边安装在外层支架2-1的滑动凹槽里，且沿滑动凹槽上下移动，清除探头支架5和内层支架2-2的下边平齐，
传动轮3的固定轴固定在外层支架2-1内部的后侧壁上，传动轮3的转轮以固定轴为圆心转动，两条传送链4分别缠绕在传动轮3的转轮上，
两条传送链4的下端分别安装在内层支架2-2底边和清除探头支架5底边上，
清除探头支杆6的底端安装在内层支架2-2的上边上，清除探头支杆6穿过清除探头支架5上边设置的通孔，转换接头底座7安装在清除探头支杆6的顶端，转换接头底座7上安装有能够切换使用的除冰探头和清扫探头；
微处理器接收到警报信息、位置坐标、异物高度和异物材质，
根据位置坐标规划行走路线，控制行走机构行走至异物处，根据异物材质切换作业的除冰探头或清扫探头，根据异物高度控制传动轮3的转轮转动，带动两条传送链4运动，进而带动内层支架2-2和清除探头支架5同时向上运动，上升至相应高度后停止，控制清除异物探头清除异物。
再进一步的，清除作业车还包括转换接头支架8、转换滑轮9和牵引绳10；
转换接头支架8为Y型支架，包括竖直杆8-1、左摆动杆8-2、右摆动杆8-3和转动轮8-4；
竖直杆8-1下端安装在转换接头底座7上，转动轮8-4的固定轴安装在竖直杆8-1上端，左摆动杆8-2和右摆动杆8-3的一端均安装在转动轮8-4的转动轴上；
左摆动杆8-2和右摆动杆8-3的另一端分别安装牵引绳10的一端，牵引绳10的中段套装在转换滑轮9上；
转换滑轮9的固定轴固定在清除探头支架5上边的侧面；
左摆动杆8-2和右摆动杆8-3上分别安装除冰探头和清扫探头；
微处理器通过控制转换滑轮9的传动轴实现除冰探头和清扫探头的切换。
再进一步的，所述行走机构包括车轮式行走机构、履带式行走机构和半履带式行走机构。
再进一步的，所述除冰探头包括加热管和毛刷，加热管对高压输电线路上的冰霜进行加热，毛刷对高压输电线路上的积雪进行清扫。
本实施方式中，根据不同地理位置的地形，可以选择安装不同的行走机构。在较为平坦的地区，选择车轮式行走机构，车轮式行走机构具有移动平稳、能耗小、容易控制移动速度和方向等优点。在雪地或沼泽地带，选择半履带式行走机构，半履带式行走机构在前桥上装有车轮，后桥上装有履带。在地形复杂的地区，选择履带式行走机构，履带式行走机构可以在凸凹不平的地面上行走，也可以跨越障碍物、攀爬台阶等。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (4)
1.高压输电线路异物清除系统，其特征在于，它包括巡检模块、区块链模块和清除作业车；
将高压输电线路划分成多个区域，并在一个区域内标记位置坐标，每个区域设置一个巡检模块；
巡检模块包括激光发射器、激光接收器和异物信息处理器；
激光发射器向高压输电线路发射激光束，激光接收器接收由高压输电线路反射的激光束，生成激光束反射信息，并将激光束反射信息发送至异物信息处理器；异物信息处理器将激光束反射信息与高压输电线路反射标准值相比较，当存在差异时判断高压输电线路上存在异物，异物信息处理器计算当前异物的反射系数和异物高度，根据反射系数判定异物材质，同时发出异物警报，异物信息处理器同时识别当前异物所在的位置坐标；
区块链模块包括多个区域节点，每个区域节点对应一个巡检模块；
异物信息处理器将异物警报信息、位置坐标、异物高度和异物材质发送至区域节点，区域节点之间达成共识，同时搜索距离异物所在位置距离最近的清除作业车，区域节点将警报信息、位置坐标、异物高度和异物材质发送至距离最近的清除作业车；
清除作业车接收到警报信息、位置坐标、异物高度和异物材质，根据位置坐标规划行走路线，并行走至异物处，根据异物材质选择清除异物探头，根据异物高度控制清除作业车的升降架上升至相应高度，再控制清除异物探头清除异物；
清除异物探头包括除冰探头和清扫探头；
清除作业车包括微处理器、底座（1）、升降支架（2）、传动轮（3）、传送链（4）、清除探头支架（5）、清除探头支杆（6）和转换接头底座（7）；
底座（1）的下方设置有行走机构，底座（1）上方固定有升降支架（2）；
升降支架（2）包括外层支架（2-1）和内层支架（2-2），外层支架（2-1）内部的左侧板和右侧壁上设置有滑动凹槽，内层支架（2-2）和清除探头支架（5）均为矩形中空框架，清除探头支架（5）和内层支架（2-2）的侧边安装在外层支架（2-1）的滑动凹槽里，且可沿滑动凹槽上下移动，清除探头支架（5）和内层支架（2-2）的下边平齐，
传动轮（3）的固定轴固定在外层支架（2-1）内部的后侧壁上，传动轮（3）的转轮以固定轴为圆心转动，两条传送链（4）分别缠绕在传动轮（3）的转轮上，
两条传送链（4）的下端分别安装在内层支架（2-2）底边和清除探头支架（5）底边上，
清除探头支杆（6）的底端安装在内层支架（2-2）的上边上，清除探头支杆（6）穿过清除探头支架（5）上边设置的通孔，转换接头底座（7）安装在清除探头支杆（6）的顶端，转换接头底座（7）上安装有能够切换使用的除冰探头和清扫探头；
微处理器接收到警报信息、位置坐标、异物高度和异物材质，
根据位置坐标规划行走路线，控制行走机构行走至异物处，根据异物材质切换作业的除冰探头或清扫探头，根据异物高度控制传动轮（3）的转轮转动，带动两条传送链（4）运动，进而带动内层支架（2-2）和清除探头支架（5）同时向上运动，上升至相应高度后停止，控制清除异物探头清除异物；
清除作业车还包括转换接头支架（8）、转换滑轮（9）和牵引绳（10）；
转换接头支架（8）为Y型支架，包括竖直杆（8-1）、左摆动杆（8-2）、右摆动杆（8-3）和转动轮（8-4）；
竖直杆（8-1）下端安装在转换接头底座（7）上，转动轮（8-4）的固定轴安装在竖直杆（8-1）上端，左摆动杆（8-2）和右摆动杆（8-3）的一端均安装在转动轮（8-4）的转动轴上；
左摆动杆（8-2）和右摆动杆（8-3）的另一端分别安装牵引绳（10）的一端，牵引绳（10）的中段套装在转换滑轮（9）上；
转换滑轮（9）的固定轴固定在清除探头支架（5）上边的侧面；
左摆动杆（8-2）和右摆动杆（8-3）上分别安装除冰探头和清扫探头；
微处理器通过控制转换滑轮（9）的传动轴实现除冰探头和清扫探头的切换。
2.根据权利要求1所述的高压输电线路异物清除系统，其特征在于，所述反射系数的计算方法为：激光发射器发射激光束的强度与激光接收器接收激光束的强度之比。
3.根据权利要求1所述的高压输电线路异物清除系统，其特征在于，所述行走机构包括车轮式行走机构、履带式行走机构和半履带式行走机构。
4.根据权利要求1所述的高压输电线路异物清除系统，其特征在于，所述除冰探头包括加热管和毛刷，加热管对高压输电线路上的冰霜进行加热，毛刷对高压输电线路上的积雪进行清扫。
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