CN110955184A - 一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统及控制方法，包括：变电站检修作业机器人及监控平台，所述监控平台与变电站检修作业机器人通信实时监控RTV喷涂状况，所述变电站检修作业机器人接收激光扫描仪传来的数据，判断支柱绝缘的位置及喷枪与支柱绝缘子中心的对应情况，发送指令控制执行机构进行喷枪对绝缘子中心的实时精准定位。

Description

一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于变电站带电作业领域，尤其涉及一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统及控制方法，RTV又称室温硫化硅橡胶。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

变电站高压电气设备大多在户外安装，常年运行设备表面会积污。受大气环境影响，在潮湿气象条件下常常发生闪络，造成停电事故。定期对变电站设备进行清扫及RTV喷涂，是保持设备原有绝缘水平、防止污闪事故发生、保证电网可靠运行的有效手段。变电站支柱绝缘子RTV喷涂是通过对变电站支柱绝缘子表面喷涂RTV涂料，来提高绝缘子表面憎水性的一种方法，是一种有效而必要的防污闪手段。

发明人在研究中发现，目前，RTV喷涂方式是首先空压机压缩的高压空气，经过空气干燥过滤器过滤，过滤后的空气通过空心绝缘杆到达顶部，进入放置于绝缘杆顶部的喷枪，驱动喷枪喷出RTV涂料。整个带电喷涂作业由施工人员戴绝缘手套、穿绝缘靴、手持绝缘杆进行操作来完成。

但是存在以下不足，绝缘子表面清洁程度不一致，涂料喷涂到绝缘子表面不均匀，喷涂质量难以保证；机械化程度不高，目前带电喷涂施工，依靠作业人员手持操作杆来回移动，实现对设备各个面的均匀喷涂，施工效率低，人员的工作强度大。

经过检索，目前现有的喷涂方式只能直接喷涂RTV涂料，喷涂之前需要进行绝缘子清洗或清扫，增加设备成本，人力成本，工序复杂，无法实现一次作业就能完成绝缘子高质量喷涂。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统，保证了变电站绝缘子RTV喷涂的质量。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统，包括：

变电站检修作业机器人及监控平台，所述监控平台与变电站检修作业机器人通信实时监控RTV喷涂状况，所述变电站检修作业机器人接收激光扫描仪传来的数据，判断支柱绝缘的位置及喷枪与支柱绝缘子中心的对应情况，发送指令控制执行机构进行喷枪对绝缘子中心位置自动对应，实现实时精准定位。

进一步的技术方案，所述变电站检修作业机器人包括ARM控制器，所述ARM控制器分别与中央处理器、遥控器接收模块、步进电机驱动器、激光测厚仪、限位传感器相连接，ARM控制器接收中央处理器发来的运行指令，接收遥控器发来的指令，接收各种传感器反馈来的信号，通过发送信号给步进电机驱动器执行相应的动作。

进一步的技术方案，所述激光测厚仪安装在喷枪支架，进行实时监测RTV涂层厚度，并传输至ARM控制器。

进一步的技术方案，所述激光扫描仪安装在喷涂机构顶端，主要用于绝缘子中心位置监测并将监测信息传输至ARM控制器。

进一步的技术方案，所述限位传感器安装在各个运动机构的两端的边缘，对各个运动关节机构进行实时监测并传输至ARM控制器。

进一步的技术方案，所述角位移传感器用于实时记录旋转机构旋转位置，记录环形喷涂的情况并传输至ARM控制器。

进一步的技术方案，所述ARM控制器接收监控平台发来的运行指令，接收各种传感器反馈来的信号，接收遥控器发来的指令，根据所接受的监测信息协同控制，发送信号给步进电机驱动器执行相应的动作，实现各个关节的实时检测及RTV设备的自动喷涂。

进一步的技术方案，所述ARM控制器通过遥控模块控制，遥控模块包括遥控发射模块和遥控接收模块，遥控发射模块发送指令至遥控接收模块，同时接收ARM控制器发送的数据，实时显示RTV喷涂的各个传感器参数，RTV喷涂画面通过液晶实时显示。

进一步的技术方案，所述电源模块同时给中央处理器及ARM控制器同时供电，所述电源模块包括锂电池组、电源管理板、太阳能板、充电模块组成；

平时工作时有锂电池组提供电源，在室外工作时，通过太阳能板对锂电池组进行充电，当没有阳光时，使用交流电充电模块对锂电池组进行充电，同时进行交流电供电作业。

本发明的一个或多个实施例还提供了如下技术方案，

一种变电站绝缘子带电RTV喷涂控制方法，包括多种工作模式：

有机溶剂模式：先使用有机溶剂进行均匀喷涂一遍，使得污垢溶解于有机溶剂中；

高压清水冲洗模式：把溶解的污垢冲洗干净；

压缩空气吹干模式：使用清水冲洗完成后，表面可能会有残留水份，再使用第三道工序，压缩空气进行吹干处理；

进行完有机溶剂喷涂、清水冲洗之后，进行绝缘子污秽程度等级检测，符合RTV喷徐才进行下一道工序，若不符合RTV喷涂条件，则再次进行有机溶剂喷涂及清水冲洗，直至符合RTV喷涂条件；

RTV喷涂模式：实时监控RTV喷涂状况，接收激光扫描仪传来的数据，判断支柱绝缘的位置及喷枪与支柱绝缘子中心的对应情况，发送指令控制执行机构进行喷枪对绝缘子中心的实时精准定位。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1.本公开采用变电站检修作业机器人代替人工完成变电站内RTV喷涂的作业任务，构建了有机溶剂、清水、压缩空气、RTV涂料多种工作模式，通过多种工作模式智能切换的控制算法，保证了变电站绝缘子RTV喷涂的质量。有机溶剂模式是第一道工序，绝缘子长期暴露在室外环境中，表面易沉积污秽，难以清除，先使用有机溶剂进行均匀喷涂一遍，是污垢溶解于有机溶剂中。再使用第二道工序，高压清水冲洗，把溶解的污垢冲洗干净。使用清水冲洗完成后，表面可能会有残留水份，再使用第三道工序，压缩空气进行吹干处理。最后一道工序是正式进行RTV喷涂。

2.进行完有机溶剂喷涂、清水冲洗之后，会进行绝缘子污秽程度等级检测，符合RTV喷徐才进行下一道工序，若不符合RTV喷涂条件，则再次进行有机溶剂喷涂及清水冲洗，直至符合RTV喷涂条件。

3.提出了一种变电站绝缘子多介质全过程精细喷涂控制方法，通过喷涂有机溶剂、清水、压缩空气、RTV涂料等多道工序，保证了变电站绝缘子喷涂质量。

4.建立多尺度绝缘子样本库，构建基于笛卡尔空间阈值分割算法的敞开式变电环境下绝缘子识别模型，设计多视频目标精准识别追踪技术、图像语义分割位置提取算法、多相机同直径半圆中心对准方法，实现不同尺寸的支柱绝缘子的识别、实时追踪、定位及对准，解决了不同型号的绝缘子难以定位及对准的难题。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例一系统框图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

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。

本发明提出的总体思路：

变电站检修作业机器人及监控平台，所述监控平台与变电站检修作业机器人通信实时监控RTV喷涂状况，所述变电站检修作业机器人接收激光扫描仪传来的数据，判断支柱绝缘的位置及喷枪与支柱绝缘子中心的对应情况，发送指令控制执行机构进行喷枪对绝缘子中心的实时精准定位。

实施例一

本实施例公开了一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统，包括监控后台、中央处理器、ARM控制器、电源模块、遥控模块、电机模块、多种传感器模块等部分组成。

在该实施例子中，激光扫描仪安装在喷涂机构顶端，主要用于绝缘子中心位置监测及判断。测厚仪安装在喷枪支架，进行实时监测RTV涂层厚度。限位分别安装在各个运动机构的两端的边缘，用于运动机构的保护，防止超出极限位置，对喷涂机构及周围设备造成伤害。

在该实施例子中，监控后台通过无线与中央处理器进行无线通信，可以实时监控RTV喷涂状况，还可以根据喷涂情况进行实时调整喷涂方案，作业人员可以远距离监控及控制RTV喷涂作业，避免恶劣环境对作业人员身体的伤害。

在该实施例子中，中央处理器主要作用是接收激光扫描仪传来的数据，进行分析处理，判断支柱绝缘的位置及喷枪与支柱绝缘子中心的对应情况，通过分析计算，发送指令给ARM控制器，通过执行机构进行喷枪对绝缘子中心的实时精准定位。

在该实施例子中，ARM控制器分别于中央处理器、遥控器接收模块、步进电机驱动器、激光测厚仪、限位传感器相连接。一是接收中央处理器发来的运行指令，二是接收遥控器发来的指令，三是接收各种传感器反馈来的信号，四是通过发送信号给步进电机驱动器执行相应的动作。

在该实施例子中，ARM控制器融合了多种传感器信息及多种控制模式的协同控制，采集多种传感器信息，一是采集限位传感器进行各个运动机构的保护功能，二是采集激光扫描仪进行绝缘子中心实时监测功能，三是采集激光测距传感器，用于实时监测喷涂机构的实时位置。协同控制是指多种监测同时进行，当遥控命令不合规或出现危险的时候，中央控制会给予保护功能，防止出现意外。解决了传统单一控制模式存在单点控制的难题，实现多种模式同时协同智能控制，提高了RTV喷涂的效率及喷涂质量。

本公开实施例中，采用多级传感器系统，包括激光测距传感器、激光限位传感器、角位移传感器等，实现各个关节的实时检测及RTV设备的自动喷涂功能。

在该实施例子中，激光测距传感器是实时检测喷涂装置的实时位置，记录喷涂的各个位置信息，激光限位传感器对各个运动关节机构进行实时监测，如果到达极限位置会出现保护功能，此方向停止运动。角位移传感器用于实时记录旋转机构旋转位置，记录环形喷涂的情况。

在该实施例子中，电源模块同时给中央处理器及ARM控制器同时供电，电源模块包括锂电池组、电源管理板、太阳能板、充电模块及部分组成。平时工作时有锂电池组提供电源，在室外工作时，通过太阳能板对锂电池组进行充电，当天气不好，没有阳光时，使用交流电充电模块对锂电池组进行充电，同时也可以进行交流电供电作业。实现多种供电相融合的方式，解决传统锂电池供电续航时间长短与锂电池体积大小相矛盾的难题。

在该实施例子中，遥控模块包括遥控发射模块和遥控接收模块，发射模块包括速度设定按钮、手动自动切换按钮、多轴协同控制按钮，液晶显示器等，遥控器发射模块不仅发送指令至接收模块，还可以实时显示RTV喷涂的各个传感器参数，RTV喷涂画面通过液晶实时显示，解决传统喷涂无法实时监控喷涂质量的难题。

在该实施例子中，电机模块采用TB6600步进电机驱动器，采用57系列步进电机，本控制系统选择共阳接法，并且不需要连接限流电阻，即：PUL+、DR+和ENA+这三根线都接控制板的公共正(+5V)，ENA接控制板的PB14引脚，DR接控制板的PB13引脚，PUL接控制板的PA8引脚。

本发明ARM控制器融合了多种传感器信息及多种控制模式的协同控制，采集多种传感器信息，一是采集限位传感器进行各个运动机构的保护功能，二是采集激光扫描仪进行绝缘子中心实时监测功能，三是采集激光测距传感器，用于实时监测喷涂机构的实时位置。协同控制是指多种监测同时进行，当遥控命令不合规或出现危险的时候，中央控制会给予保护功能，防止出现意外。解决了传统单一控制模式存在单点控制的难题，实现多种模式同时协同智能控制，提高了RTV喷涂的效率及喷涂质量。

本发明电源模块同时给中央处理器及ARM控制器同时供电，电源模块包括锂电池组、电源管理板、太阳能板、充电模块及部分组成。平时工作时有锂电池组提供电源，在室外工作时，通过太阳能板对锂电池组进行充电，当天气不好，没有阳光时，使用交流电充电模块对锂电池组进行充电，同时也可以进行交流电供电作业。实现多种供电相融合的方式，解决传统锂电池供电续航时间长短与锂电池体积大小相矛盾的难题。

实施例子二

一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统的控制方法，包括多种工作模式：

有机溶剂模式是第一道工序，绝缘子长期暴露在室外环境中，表面易沉积污秽，难以清除，先使用有机溶剂进行均匀喷涂一遍，是污垢溶解于有机溶剂中。再使用第二道工序，高压清水冲洗，把溶解的污垢冲洗干净。使用清水冲洗完成后，表面可能会有残留水份，再使用第三道工序，压缩空气进行吹干处理。最后一道工序是正式进行RTV喷涂。

进行完有机溶剂喷涂、清水冲洗之后，会进行绝缘子污秽程度等级检测，符合RTV喷徐才进行下一道工序，若不符合RTV喷涂条件，则再次进行有机溶剂喷涂及清水冲洗，直至符合RTV喷涂条件。

具体实施例子中，RTV喷涂模式：实时监控RTV喷涂状况，接收激光扫描仪传来的数据，判断支柱绝缘的位置及喷枪与支柱绝缘子中心的对应情况，发送指令控制执行机构进行喷枪对绝缘子中心的实时精准定位。

在另一实施例子中，建立多尺度绝缘子样本库，构建基于笛卡尔空间阈值分割算法的敞开式变电环境下绝缘子识别模型，设计多视频目标精准识别追踪技术、图像语义分割位置提取算法、多相机同直径半圆中心对准方法，实现不同尺寸的支柱绝缘子的识别、实时追踪、定位及对准，解决了不同型号的绝缘子难以定位及对准的难题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统，其特征是，包括：

变电站检修作业机器人及监控平台，所述监控平台与变电站检修作业机器人通信实时监控RTV喷涂状况，所述变电站检修作业机器人接收激光扫描仪传来的数据，判断支柱绝缘的位置及喷枪与支柱绝缘子中心的对应情况，发送指令控制执行机构进行喷枪对绝缘子中心位置自动对应，实现实时精准定位。

2.如权利要求1所述的一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统，其特征是，所述变电站检修作业机器人包括ARM控制器，所述ARM控制器分别与中央处理器、遥控器接收模块、步进电机驱动器、激光测厚仪、限位传感器相连接，ARM控制器接收中央处理器发来的运行指令，接收遥控器发来的指令，接收各种传感器反馈来的信号，通过发送信号给步进电机驱动器执行相应的动作。

3.如权利要求2所述的一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统，其特征是，所述激光测厚仪安装在喷枪支架，进行实时监测RTV涂层厚度，并传输至ARM控制器。

4.如权利要求2所述的一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统，其特征是，所述激光扫描仪安装在喷涂机构顶端，主要用于绝缘子中心位置监测并将监测信息传输至ARM控制器。

5.如权利要求2所述的一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统，其特征是，所述限位传感器安装在各个运动机构的两端的边缘，对各个运动关节机构进行实时监测并传输至ARM控制器。

6.如权利要求2所述的一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统，其特征是，角位移传感器用于实时记录旋转机构旋转位置，记录环形喷涂的情况并传输至ARM控制器。

7.如权利要求2所述的一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统，其特征是，所述ARM控制器接收中央处理器发来的运行指令，接收各种传感器反馈来的信号，接收遥控器发来的指令，根据所接受的监测信息协同控制，发送信号给步进电机驱动器执行相应的动作，实现各个关节的实时检测及RTV设备的自动喷涂。

8.如权利要求2所述的一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统，其特征是，所述ARM控制器通过遥控模块控制，遥控模块包括遥控发射模块和遥控接收模块，遥控发射模块发送指令至遥控接收模块，同时接收ARM控制器发送的数据，实时显示RTV喷涂的各个传感器参数，RTV喷涂画面通过液晶实时显示。

9.如权利要求7所述的一种变电站绝缘子多介质喷涂控制系统，其特征是，电源模块同时给中央处理器及ARM控制器同时供电，所述电源模块包括锂电池组、电源管理板、太阳能板、充电模块组成；

平时工作时有锂电池组提供电源，在室外工作时，通过太阳能板对锂电池组进行充电，当没有阳光时，使用交流电充电模块对锂电池组进行充电，同时进行交流电供电作业。

10.一种变电站绝缘子带电RTV喷涂控制方法，其特征是，包括多种工作模式：

有机溶剂模式：先使用有机溶剂进行均匀喷涂一遍，使得污垢溶解于有机溶剂中；

高压清水冲洗模式：把溶解的污垢冲洗干净；

压缩空气吹干模式：使用清水冲洗完成后，表面可能会有残留水份，再使用第三道工序，压缩空气进行吹干处理；

进行完有机溶剂喷涂、清水冲洗之后，进行绝缘子污秽程度等级检测，符合RTV喷徐才进行下一道工序，若不符合RTV喷涂条件，则再次进行有机溶剂喷涂及清水冲洗，直至符合RTV喷涂条件；

RTV喷涂模式：实时监控RTV喷涂状况，接收激光扫描仪传来的数据，判断支柱绝缘的位置及喷枪与支柱绝缘子中心的对应情况，发送指令控制执行机构进行喷枪对绝缘子中心的实时精准定位。

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