CN112134236B - 基于无人机的输电线路除冰融雪装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无人机的输电线路除冰融雪装置，其通过合理的除冰融雪组件的设置来实现可靠的除冰融雪工作，无人机代替人工实现自动除冰融雪，安全可靠高效。本发明的无人机组件包含主体支架，主体支架上安装控制主机，主体支架上以主体支架为中心均布安装四个旋翼，分别为第一象限旋翼、第二象限旋翼、第三象限旋翼和第四象限旋翼，相邻旋翼之间的夹角为90度；所述第一象限旋翼的末端下方安装有用于朝向输电线路喷洒融雪剂的融雪剂喷洒组件；所述主体支架下方安装有朝向输电线路吹热风的热风融雪组件，热风融雪组件的前方安装延伸架，延伸架底部安装用于击打输电线路的除冰锤组件，热风融雪组件的后方安装融雪环组件。
Description
技术领域
本发明涉及一种线路除冰融雪装置，具体用于变电站输电线路的除冰融雪工作。
背景技术
输电线路覆冰的排除问题是长期以来存在的一个难点，目前只是通过监测判断输电线路覆冰情况，并借助人力对输电杆塔上覆冰进行清除，效率低，成本高且安全性差。几乎每年都有发生线路严重覆冰造成的输电线路导线、地线断线、铁塔折损及坍塌等问题，在线路覆冰期间基本上是全员上阵，爬冰卧雪进行巡视和监测。目前最有效的方法是人工上塔除冰，但是上塔只能除去塔身的覆冰，对导线和地线上的覆冰仍缺乏有效方法。
与此同时，随着无人机技术的发展，无人机已经能够非常灵活的控制，可以实现代替人工的一些巡检等任务；现有技术中，一些无人机已经通过打造喷热水，喷洒融雪剂和割刀等设备来进行输电线路的除冰融雪工作，然而目前的功能单一，效果非常有限，一些割刀电钻等携带结构非常容易造成线缆损害；
因此，急需一种能够实现基于无人机且可靠除冰融雪的装置，用以代替人工可靠安全高效的完成输电线路的除冰融雪工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于无人机的输电线路除冰融雪装置，其通过合理的除冰融雪组件的设置来实现可靠的除冰融雪工作，无人机代替人工实现自动除冰融雪，安全可靠高效。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
基于无人机的输电线路除冰融雪装置，包含无人机组件和安装在无人机组件上的除冰融雪组件，所述无人机组件包含主体支架，主体支架上安装控制主机，主体支架上以主体支架为中心均布安装四个旋翼，分别为第一象限旋翼、第二象限旋翼、第三象限旋翼和第四象限旋翼，相邻旋翼之间的夹角为90度；
所述第一象限旋翼的末端下方安装有用于朝向输电线路喷洒融雪剂的融雪剂喷洒组件；
所述主体支架下方安装有朝向输电线路吹热风的热风融雪组件，热风融雪组件的前方安装延伸架，延伸架底部安装用于击打输电线路的除冰锤组件，热风融雪组件的后方安装融雪环组件；
所述第三象限旋翼上安装有导向组件；所述导向组件包含固定安装在旋翼杆上的导向杆，导向杆的顶端通过上铰接轴转动安装在上铰接件上；导向杆的底端安装有用于沿着输电线路滚动的导向轮，导向轮的圆周面上开设用于滚动在输电线路上的导向槽；
所述融雪环组件包含固定安装在主体支架下方的组装挡板，组装挡板上对称啮合安装有左齿轮和右齿轮，还包含用于驱动左齿轮或者右齿轮转动的电机；所述左齿轮通过左传动带联动左联动杆摆动，左联动杆的下方固定连接左环体；所述右齿轮通过右传动带联动右联动杆摆动，右联动杆的下方固定连接右环体；
所述左环体和右环体相向设置且结构相同，均包含空心的半圆形壳体，输电线路穿过所述左环体和右环体之间，所述半圆形壳体朝向输电线路的表面均布安装有滚珠，所述半圆形壳体的内部安装有加热板，半圆形壳体内部还安装有用于压迫加热板至朝向输电线路表面方向的弹簧。
作为本发明的一种优选实施方式：所述导向组件还包含用于驱动所述导向杆沿着上铰接轴摆动的驱动装置；相邻旋翼之间还安装有一个辅助旋翼，每个辅助旋翼上还安装有支撑腿；每个支撑腿都包含安装在辅助旋翼上的T型架，安装在T型架下方的立柱和安装在立柱底部的缓冲底脚；所述缓冲底脚包含圆台，圆台底部为均布的气囊结构的缓冲球，缓冲球底部固定设置底板，底板边缘设置一圈向下延伸的凸缘。
作为本发明的一种优选实施方式：所述旋翼的末端分别组装一个防护罩；所述旋翼的末端端面开设有组装槽，组装槽内插接防护罩的插杆，组装槽的表面开设卡扭孔，插杆上安装沿着垂直于插杆表面升降安装卡扭，插杆完全插入组装槽后，卡扭由所述卡扭孔弹出；插杆远端安装横杆，横杆上均布多个弧形的防护爪。
作为本发明的一种优选实施方式：所述热风融雪组件包含导风槽，导风槽底部为到椎体结构的收缩部，收缩部的底部安装与导风槽内联通的出风嘴；所述导风槽内自上而下依次设置风机和电加热板，电加热板内均布有加热管，电加热板上均布有上下贯穿的导风孔。
作为本发明的一种优选实施方式：所述除冰锤组件包含固定安装在延伸架上的摆动电机，摆动电机的输出轴安装有驱动法兰，驱动法兰上固定安装有弧形结构的摆杆，摆杆的末端安装有向上延伸的组装块，组装块内部中空且安装有复位弹簧，组装块内部还升降安装有升降板，升降板远离复位弹簧的表面安装有升降轴，升降轴的顶端延伸至组装块的上方且固定安装有锤体，锤体表面均布有锥体结构的钻头；所述锤体和组装块之间且位于升降轴外部的位置套装有缓冲胶套。
作为本发明的一种优选实施方式：所述主体支架上方固定安装有组装板，组装板中心固定安装有驱动电机，驱动电机的输出轴通过联轴器连接有丝杠，丝杠的远端转动安装在丝杠挡板上，丝杠挡板固定安装在组装板上；所述丝杠上啮合安装有移动螺母；所述驱动电机的上方固定安装有组装立柱，组装立柱的侧面通过铰接组件安装有摆动平台，还包含联动杆，联动杆的底部铰接安装在所述移动螺母上，联动杆的顶部铰接安装在摆动平台的下表面；摆动平台上安装有旋转平台，旋转平台上固定安装有相机组装架，相机组装架的侧面安装有伸缩架，伸缩架的远端固定安装有摄像头。
作为本发明的一种优选实施方式：所述旋翼包含旋翼杆，旋翼杆的末端安装有通过电机驱动的飞行桨。
本发明有益效果是：
本发明公开的基于无人机的输电线路除冰融雪装置，包含无人机组件和安装在无人机组件上的除冰融雪组件，所述无人机组件包含主体支架，主体支架上安装控制主机，主体支架上以主体支架为中心均布安装四个旋翼，分别为第一象限旋翼、第二象限旋翼、第三象限旋翼和第四象限旋翼，相邻旋翼之间的夹角为90度；四旋翼结构作为无人机的基础结构，实现飞行；之所以定义每个象限的旋翼是以为本申请方案在沿着输电线缆前进方向设置了合理可靠的除冰融雪结构，通过在第一象限旋翼位置的融雪剂喷洒组件实现前进过程中的第一时间喷洒融雪剂，而后通过除冰锤组件来击打输电线路，使得输电线路的松散冰雪和冰锥；然后通过热风融雪组件来朝向输电线路吹热风融化冰雪，最后通过融雪环沿着输电线路表面的移动来加热融化清楚输电线路表面冰雪，因此整个过程合理有序可靠完成，保证了除冰融雪效果。
本发明为所述第三象限旋翼设计了导向组件；当无人机第一时间靠近输电线路时，导向组件的导向轮摆动至输电线路上，通过导向槽进行限位，而后无人机调整好姿态，有助于无人机的沿着输电线路的姿态调整和行走，是的各个除冰融雪结构能够顺畅精准对位。
本发明的融雪环组件包含固定安装在主体支架下方的组装挡板，组装挡板上对称啮合安装有左齿轮和右齿轮，还包含用于驱动左齿轮或者右齿轮转动的电机；所述左齿轮通过左传动带联动左联动杆摆动，左联动杆的下方固定连接左环体；所述右齿轮通过右传动带联动右联动杆摆动，右联动杆的下方固定连接右环体；融雪环作为最后一道除冰融雪结构，能够将前方预处理后的输电线路上的冰雪进一步整体去除，通过加热板加热通过左环体和右环体的夹持实现在沿着表面前进清楚，通过滚珠提升前进过程的顺畅度。
附图说明
图1为本发明的一种具体实施方式的俯视方向的结构示意图；
图2为本发明的防护罩的一种具体实施方式的结构示意图；
图3为本发明的一种具体实施方式的主视方向的结构示意图；
图4为本发明的导向组件的一种具体实施方式的结构示意图；
图5为本发明的导向组件的导向轮的一种具体实施方式的结构示意图；
图6为本发明的融雪环组件的一种具体实施方式的结构示意图；
图7为本发明的热风融雪组件的一种具体实施方式的结构示意图；
图8为本发明的缓冲底脚的一种具体实施方式的结构示意图；
图9为本发明的除冰锤组件的一种具体实施方式的结构示意图；
图10为本发明的视频采集组件的一种具体实施方式的结构示意图。
附图标记说明：
1-第一象限旋翼，2-支撑腿，3-第二象限旋翼，4-飞行桨，5-防护罩，6-辅助旋翼，7-控制主机，8-第三象限旋翼，9-第四象限旋翼，10-主体支架，11-旋翼杆，12-视频采集组件，13-融雪剂喷洒组件，14-热风融雪组件，15-融雪环组件，16-延伸架，17-除冰锤组件，18-导向组件，20-输电线路；
181-导向杆，182-上铰接件，183-上铰接轴，184-导向轮，185-导向槽；
201-T型架，202-立柱，203-缓冲底脚，205-底板，206-缓冲球，207-圆台；
501-卡扭，502-插杆，503-横杆，504-防护爪；
1201-组装板，1202-驱动电机，1203-组装立柱，1204-铰接组件，1205-相机组装架，1206-旋转平台，1207-联动杆，1208-移动螺母，1209-丝杠，1210-丝杠挡板，1211-摆动平台，1212-摄像头，1213-伸缩架；
1401-导风槽，1402-支架，1403-风机，1404-电加热板，1405-导风孔，1406-出风嘴；
1501-组装挡板，1502-左传动带，1503-左齿轮，1504-右齿轮，1505-右传动带，1506-右连杆，1507-右环体，1508-弹簧，1509-滚珠，1510-加热板，1511-左环体；
1701-驱动法兰，1702-摆杆，1703-组装块，1704-复位弹簧，1705-升降板，1706-升降轴，1707-缓冲胶套，1708-锤体，1709-钻头。
具体实施方式
下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：
如图1～10所示，其示出了本发明的具体实施方式，如图1所示，本发明基于无人机的输电线路除冰融雪装置，包含无人机组件和安装在无人机组件上的除冰融雪组件，所述无人机组件包含主体支架10，主体支架10上安装控制主机7，主体支架10上以主体支架10为中心均布安装四个旋翼，分别为第一象限旋翼1、第二象限旋翼3、第三象限旋翼8和第四象限旋翼9，相邻旋翼之间的夹角为90度；
所述第一象限旋翼1的末端下方安装有用于朝向输电线路喷洒融雪剂的融雪剂喷洒组件13；
所述主体支架10下方安装有朝向输电线路20吹热风的热风融雪组件14，热风融雪组件14的前方安装延伸架16，延伸架16底部安装用于击打输电线路的除冰锤组件17，热风融雪组件14的后方安装融雪环组件15；
所述第三象限旋翼8上安装有导向组件18；所述导向组件18包含固定安装在旋翼杆上的导向杆181，导向杆181的顶端通过上铰接轴183转动安装在上铰接件182上；导向杆181的底端安装有用于沿着输电线路20滚动的导向轮184，导向轮184的圆周面上开设用于滚动在输电线路20上的导向槽185；
所述融雪环组件15包含固定安装在主体支架10下方的组装挡板1501，组装挡板1501上对称啮合安装有左齿轮1503和右齿轮1504，还包含用于驱动左齿轮1503或者右齿轮1504转动的电机；所述左齿轮1503通过左传动带1502联动左联动杆1512摆动，左联动杆1512的下方固定连接左环体1511；所述右齿轮1504通过右传动带1505联动右联动杆1506摆动，右联动杆1506的下方固定连接右环体1507；
所述左环体1511和右环体1507相向设置且结构相同，均包含空心的半圆形壳体，输电线路20穿过所述左环体1511和右环体1507之间，所述半圆形壳体朝向输电线路20的表面均布安装有滚珠1509，所述半圆形壳体的内部安装有加热板1510，半圆形壳体内部还安装有用于压迫加热板1510至朝向输电线路20表面方向的弹簧1508。
优选的，如图1和3所示：所述导向组件18还包含用于驱动所述导向杆181沿着上铰接轴183摆动的驱动装置；相邻旋翼之间还安装有一个辅助旋翼6，每个辅助旋翼上还安装有支撑腿2；每个支撑腿2都包含安装在辅助旋翼6上的T型架201，安装在T型架下方的立柱202和安装在立柱202底部的缓冲底脚203；所述缓冲底脚203包含圆台207，圆台207底部为均布的气囊结构的缓冲球206，缓冲球206底部固定设置底板205，底板边缘设置一圈向下延伸的凸缘。本实施例进一步公开了导向组件的优选实施例，通过驱动装置可以让导向杆主动落入输电线路上，如此保证了导向组件的可控性，使得导向组件能够第一时间主动与输电线路相互对位；本实施例公开的辅助旋翼实现了八旋翼的无人机的结构，启动力度强劲，稳定性好，姿态调整精度高；一般的，四个象限位置的旋翼的长度大于四个辅助旋翼的长度，如此能够获得较为优秀的紧凑结构，同时，只需要为四个象限位置的旋翼配置防护罩结构即可实现了可靠的防护。本实施例公开的支撑腿的结构能够使得无人机被可靠支撑，缓冲球实现降落起飞的缓冲，缓冲球下压收缩，回味后内部充满气体，缓冲效果好；缓冲底脚的底板凸缘结构可以使得即使底板接触地面杂物，只要杂物刚好位于凸缘以内，则能够实现平稳的落地，保持相对可靠的姿态，不易被杂物放倒。
优选的，如图1和2所示：所述旋翼的末端分别组装一个防护罩；所述旋翼的末端端面开设有组装槽，组装槽内插接防护罩的插杆，组装槽的表面开设卡扭孔，插杆上安装沿着垂直于插杆表面升降安装卡扭，插杆完全插入组装槽后，卡扭由所述卡扭孔弹出；插杆远端安装横杆，横杆上均布多个弧形的防护爪。本实施例公开的防护罩结构较为简洁，可以插接组装，根据需要方便拆卸；一般有三个防护爪即可实现较好的防护效果，而且对于整体装置的重量增加较小，对于飞行桨的动力影响也较少。安装使用灵活，加装后对于整体装置的性能影响小，但是起到了很好的防护作用。
优选的，如图3和7所示：所述热风融雪组件14包含导风槽1401，导风槽1401底部为倒椎体结构的收缩部，收缩部的底部安装与导风槽1401内联通的出风嘴1406；所述导风槽1401内自上而下依次设置风机1403和电加热板1404，电加热板1404内均布有加热管，电加热板上均布有上下贯穿的导风孔1405。本实施例公开了热风融雪组件的优选实施例，通过变窄的收缩部让风力集中后由出风嘴吹出，对准输电线路，避免热量浪费；电加热板与导风孔一体化，使得风机吹出的风经过电加热板后即被加热，效率高，结构紧凑。
优选的，如图3和9所示：所述除冰锤组件17包含固定安装在延伸架16上的摆动电机，摆动电机的输出轴安装有驱动法兰1701，驱动法兰1701上固定安装有弧形结构的摆杆1702，摆杆1702的末端安装有向上延伸的组装块1703，组装块1703内部中空且安装有复位弹簧1704，组装块1703内部还升降安装有升降板1705，升降板1705远离复位弹簧1704的表面安装有升降轴1706，升降轴1706的顶端延伸至组装块1703的上方且固定安装有锤体1708，锤体1708表面均布有锥体结构的钻头1709；所述锤体1708和组装块1703之间且位于升降轴1706外部的位置套装有缓冲胶套1707。本实施例公开了除冰锤组件的优选实施例，除冰锤的目的是让第一时间敲碎容易输电线路的冰锥同时让输电线路振动让松散的冰雪自由落下，这样后续的加热除冰结构就能够起到非常彻底可靠的除冰效果；本实施例的除冰锤组件通过摆杆摆动带动所述锤体的钻头击打输电线路，由于锤体安装在升降轴上，升降轴通过复位弹簧和升降板的缓冲复位结构可以让击打过程的缓冲结构较好，避免了过于硬性的击打造成的线路损坏，因此本实施例的除冰锤组件的击打效果好，可靠性高，不易损坏线路。
优选的，如图3和10所示：所述主体支架10上方固定安装有组装板1201，组装板1201中心固定安装有驱动电机1202，驱动电机1202的输出轴通过联轴器连接有丝杠1209，丝杠1209的远端转动安装在丝杠挡板1210上，丝杠挡板1210固定安装在组装板1201上；所述丝杠1209上啮合安装有移动螺母1208；所述驱动电机1202的上方固定安装有组装立柱1203，组装立柱1203的侧面通过铰接组件安装有摆动平台1211，还包含联动杆1207，联动杆1207的底部铰接安装在所述移动螺母1208上，联动杆1207的顶部铰接安装在摆动平台1211的下表面；摆动平台1211上安装有旋转平台1206，旋转平台1206上固定安装有相机组装架1205，相机组装架1205的侧面安装有伸缩架1213，伸缩架1213的远端固定安装有摄像头1212。本实施例公开了视频采集组件的结构，通过视频采集组件能够查看输电线路的状态，有利于操控人员的控制，同时也能实现更好的对位清楚等操作；为了实现视频采集组件的多角度精准采集，本实施例通过联动杆和驱动电机的配合实现了摆动平台的摆动，因此摄像头实现了上下摆动的角度调整；通过旋转平台实现了摄像头的水平面内的旋转调节，通过伸缩架实现摄像头的靠近和远离目标的调节，调节角度全面可靠，有利于精准对位，精准调节和控制。
优选的，如图1和3所示：所述旋翼包含旋翼杆，旋翼杆的末端安装有通过电机驱动的飞行桨4。本实施例公开了旋翼杆和飞行桨的结构关系，此为无人机的常见结构设计，关于无人机的飞行控制，电路以及飞行相关基础设计均可以采用现有成熟设计。
上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，这些变化涉及本领域技术人员所熟知的相关技术，这些都落入本发明专利的保护范围。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
Claims (4)
1.基于无人机的输电线路除冰融雪装置，包含无人机组件和安装在无人机组件上的除冰融雪组件，其特征在于：所述无人机组件包含主体支架，主体支架上安装控制主机，主体支架上以主体支架为中心均布安装四个旋翼，分别为第一象限旋翼、第二象限旋翼、第三象限旋翼和第四象限旋翼，相邻旋翼之间的夹角为90度；
所述第一象限旋翼的末端下方安装有用于朝向输电线路喷洒融雪剂的融雪剂喷洒组件；
所述主体支架下方安装有朝向输电线路吹热风的热风融雪组件，热风融雪组件的前方安装延伸架，延伸架底部安装用于击打输电线路的除冰锤组件，热风融雪组件的后方安装融雪环组件；
所述第三象限旋翼上安装有导向组件；所述导向组件包含固定安装在旋翼杆上的导向杆，导向杆的顶端通过上铰接轴转动安装在上铰接件上；导向杆的底端安装有用于沿着输电线路滚动的导向轮，导向轮的圆周面上开设用于滚动在输电线路上的导向槽；
所述融雪环组件包含固定安装在主体支架下方的组装挡板，组装挡板上对称啮合安装有左齿轮和右齿轮，还包含用于驱动左齿轮或者右齿轮转动的第一电机；所述左齿轮通过左传动带联动左联动杆摆动，左联动杆的下方固定连接左环体；所述右齿轮通过右传动带联动右联动杆摆动，右联动杆的下方固定连接右环体；
所述左环体和右环体相向设置且结构相同，均包含空心的半圆形壳体，输电线路穿过所述左环体和右环体之间，所述半圆形壳体朝向输电线路的表面均布安装有滚珠，所述半圆形壳体的内部安装有加热板，半圆形壳体内部还安装有用于压迫加热板至朝向输电线路表面方向的弹簧；
所述除冰锤组件包含固定安装在延伸架上的摆动电机，摆动电机的输出轴安装有驱动法兰，驱动法兰上固定安装有弧形结构的摆杆，摆杆的末端安装有向上延伸的组装块，组装块内部中空且安装有复位弹簧，组装块内部还升降安装有升降板，升降板远离复位弹簧的表面安装有升降轴，升降轴的顶端延伸至组装块的上方且固定安装有锤体，锤体表面均布有锥体结构的钻头；所述锤体和组装块之间且位于升降轴外部的位置套装有缓冲胶套；
所述导向组件还包含用于驱动所述导向杆沿着上铰接轴摆动的驱动装置；相邻旋翼之间还安装有一个辅助旋翼，每个辅助旋翼上还安装有支撑腿；每个支撑腿都包含安装在辅助旋翼上的T型架，安装在T型架下方的立柱和安装在立柱底部的缓冲底脚；所述缓冲底脚包含圆台，圆台底部为均布的气囊结构的缓冲球，缓冲球底部固定设置底板，底板边缘设置一圈向下延伸的凸缘；
所述主体支架上方固定安装有组装板，组装板中心固定安装有驱动电机，驱动电机的输出轴通过联轴器连接有丝杠，丝杠的远端转动安装在丝杠挡板上，丝杠挡板固定安装在组装板上；所述丝杠上啮合安装有移动螺母；所述驱动电机的上方固定安装有组装立柱，组装立柱的侧面通过铰接组件安装有摆动平台，还包含联动杆，联动杆的底部铰接安装在所述移动螺母上，联动杆的顶部铰接安装在摆动平台的下表面；摆动平台上安装有旋转平台，旋转平台上固定安装有相机组装架，相机组装架的侧面安装有伸缩架，伸缩架的远端固定安装有摄像头。
2.如权利要求1所述的基于无人机的输电线路除冰融雪装置，其特征在于：所述旋翼的末端分别组装一个防护罩；所述旋翼的末端端面开设有组装槽，组装槽内插接防护罩的插杆，组装槽的表面开设卡扭孔，插杆上安装沿着垂直于插杆表面升降安装卡扭，插杆完全插入组装槽后，卡扭由所述卡扭孔弹出；插杆远端安装横杆，横杆上均布多个弧形的防护爪。
3.如权利要求1所述的基于无人机的输电线路除冰融雪装置，其特征在于：所述热风融雪组件包含导风槽，导风槽底部为到椎体结构的收缩部，收缩部的底部安装与导风槽内联通的出风嘴；所述导风槽内自上而下依次设置风机和电加热板，电加热板内均布有加热管，电加热板上均布有上下贯穿的导风孔。
4.如权利要求1所述的基于无人机的输电线路除冰融雪装置，其特征在于：所述旋翼包含旋翼杆，旋翼杆的末端安装有通过第二电机驱动的飞行桨。
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