CN112382972A - 一种输电线路异物清除系统及方法 - Google Patents

一种输电线路异物清除系统及方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开的一种输电线路异物清除系统及方法，包括，基座，安装于基座上的激光发射组件和异物定位组件，异物定位组件包括视觉定位装置、超声波传感器及带动视觉定位装置和超声波传感器同时旋转的旋转平台，视觉定位装置，用于定位异物位置，超声波传感器，用于检测异物与旋转平台间距离；基座上设置以视觉定位装置为圆心的环形轨道，激光发射组件安装于环形轨道上，并能沿环形轨道移动；激光发射组件包括激光发射装置和带动激光发射装置旋转的旋转座，超声波传感器、视觉定位装置和激光发射装置均与主控制器连接，主控制器根据定位的移动线路上的异物位置，调整激光发射装置发射激光的角度和激光发射功率。实现了对移动电路上异物清除。

Description

一种输电线路异物清除系统及方法
技术领域
本发明涉及输电线路维护技术领域，尤其涉及一种输电线路异物清除系统及方法。
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。
电力在人们日常生活起着重要的作用，电力系统的稳定性直接影响着人们的生活和生产，电网的安全运行至关重要。输电配电是电力系统中的重要环节，其中输电线路分布点多面广，所处的环境恶劣，地形比较复杂，在运行维护过程中经常发现异物缠绕，影响电网的安全运行。
为保证电网的稳定性，一般情况下输电线路线路的异物需要带电清除，带电清除异物带电作业中安全风险最高的项目。传统清除架空线路缠绕的异物的方法主要是通过人工清除，大部分使用绝缘斗车、绳索或者软梯接近输电线路进行清除，或者通过绝缘杆、线控或者遥控装置等工具进行清除，具有安全性差、操作难度大、受环境制约等缺点，对于偏远地区如山林中的输电线路的异物的清除更加困难。在此基础上，有人提出使用激光发射器向异物位置发射激光，从而将异物清除的方法，采用该种方法清除异物时，需要准确定位异物位置，但现有的采用激光进行异物清除的装置仅能对静止线路上的异物进行清除，当有风情况下，线路随风摆动时，无法对异物进行准确定位，从而使得异物清除效果有限。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提出了一种输电线路异物清除系统及方法，设置分别可旋转的异物定位组件和激光发射组件，通过异物定位组件跟踪定位移动线路上的异物位置，根据定位的异物位置旋转激光发射组件朝向异物，并以合适的功率向异物发射激光，将异物清除，实现了对移动线路上异物的定位清除。
为实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
第一方面，提出了一种输电线路异物清除系统，包括，基座，安装于基座上的激光发射组件和异物定位组件，所述异物定位组件包括视觉定位装置、超声波传感器及带动视觉定位装置和超声波传感器同时旋转的旋转平台，视觉定位装置，用于定位异物位置，超声波传感器，用于检测异物与旋转平台间距离；所述基座上设置以视觉定位装置为圆心的环形轨道，所述激光发射组件安装于环形轨道上，并能沿环形轨道移动；所述激光发射组件包括激光发射装置和带动激光发射装置旋转的旋转座，所述超声波传感器、视觉定位装置和激光发射装置均与主控制器连接，所述主控制器根据定位的移动线路上的异物位置，调整激光发射装置发射激光的角度和激光发射功率。
第二方面，提出了一种输电线路异物清除系统的工作方法，包括，将输电线路异物清除系统放置于线路上异物的下方；
调整激光发射装置，使激光发射装置与异物定位组件的旋转方向与风向相同；
将激光发射装置和摄像头竖直向上的位置设置为初始位置；
通过视觉定位装置跟踪异物位置，实时记录视觉定位装置的旋转角和视觉定位装置距离异物的距离；
通过视觉定位装置的旋转角和距离异物的距离，确定激光发射装置的旋转角和激光发射装置距离异物的距离；
根据激光发射装置的旋转角旋转激光发射装置，使其朝向异物；
根据激光发射装置距离异物的距离，确定激光发射的功率，发射激光。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
1、本公开的异物清除系统，设置分别可旋转的异物定位组件和激光发射组件，通过异物定位组件跟踪定位移动线路上的异物位置，根据定位的异物位置旋转激光发射组件朝向异物，并以合适的功率向异物发射激光将异物清除，实现了对移动线路上异物的定位清除。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本公开实施例1的结构简图；
图2为本公开实施例2的计算原理图。
其中：1、基座，2、旋转底座，3、旋转轴，4、激光发射装置，5、环形轨道，6、固定板，7、超声波传感器，8、视觉定位装置。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请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申请的示例性实施方式。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。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
实施例1
在该实施例中，公开了一种输电线路异物清除系统，结构如图1所示，包括：基座1，在基座1上设置激光发射组件和异物定位组件。
异物定位组件包括旋转平台和安装于旋转平台上的视觉定位装置8及超声波传感器7，视觉定位装置8用于定位线路上异物的位置，超声波传感器7用于检测线路上异物与旋转平台的距离，旋转平台包括第一旋转部件，与第一旋转部件连接的第一转轴，第一转轴上固定支撑板随第一转轴旋转，支撑板的一端连接固定板6，将视觉定位装置8和超声波传感器7安装于固定板6上，当第一旋转部件旋转时，固定板6带动视觉定位装置8和超声波传感器7同时绕第一转轴旋转，用于对线路上的异物进行定位，第一旋转部件与基座1连接，将异物定位组件固定于基座1上，其中的第一旋转部件可以为旋转电机或旋转气缸。为了保证视觉定位装置8定位异物位置后，超声波传感器7准确检测异物与旋转平台间的距离，将超声波传感器7仅靠视觉定位装置8设置。
激光发射组件包括激光发射装置4和带动激光发射装置4旋转的旋转座，旋转座包括旋转底座2，旋转底座2上设置旋转轴3，旋转轴3相对旋转底座2转动，旋转轴3上固定激光发射装置4，激光发射装置4跟随旋转轴3一起旋转，旋转轴3由第二旋转部件带动旋转，其中第二旋转部件可以为旋转电机或旋转气缸。
激光发射装置4包括激光器和激光准直器，激光器和激光专职器通过光纤连接，用于向异物发射一定功率的激光，从而将线路上的异物清除。
在基座1上设置以视觉定位装置8为圆心的环形轨道5，在激光发射组件的旋转底座2上设置与环形轨道5相配合的滑轮，滑动电机带动滑轮在环形轨道上移动，调整激光发射组件在基座1上的位置，滑动电机不工作时，可靠的将激光发射组件的旋转底座2固定在环形轨道5中。
将视觉定位装置8、超声波传感器7和激光发射装置4均与主控制器连接，第一旋转部件、第二旋转部件和滑动电机均与主控制器连接。
视觉定位装置8包括相互连接的摄像机和第一控制器，第一控制器与主控制器连接，摄像机采集线路图像发送至第一控制器，第一控制器对采集的线路图像进行处理，生成异物的位置信息，并将位置信息发送至主控制器，主控制器根据定位的异物位置控制第一旋转部件旋转，使得旋转后异物定位组件中的摄像机对准异物，并通过超声波传感器7检测此时异物定位组件距离异物的距离，将距离信息发送至主控制器，主控制器根据异物定位组件的旋转角度和超声波传感器7定位的距离信息，计算获得激光发射装置的旋转角和激光发射装置距离异物的距离。主控制器根据激光发射装置的旋转角控制第二旋转部件旋转，使旋转后的激光发射装置朝向异物；根据激光发射装置距离异物的距离，确定激光发射的功率，控制激光发射器发射激光。
为了便于输电线路异物清除系统的移动，从而调整异物清除系统相对于线路的位置，在基座的底部连接行走轮。
本实施例公开的一种输电线路异物清除系统，在使用时，将异物清除系统放置于线路上异物的下方，沿环形轨道调整激光发射装置的位置，使激光发射装置与异物定位组件的旋转方向与风向相同，激光发射装置和摄像头竖直向上的位置设置为激光发射装置和摄像头的初始位置，启动异物清除系统，旋转异物定位组件，使得摄像头朝向异物位置，采集线路图像，识别线路图像中异物的位置，根据识别的异物位置，旋转异物定位组件的旋转角度，使得异物位于线路图像的中心，从而实现视觉定位装置对异物的追踪，当风吹动线路晃动时，依然能够对线路上的异物进行追踪定位，记录此时，异物定位组件的旋转角度和异物定位组件距离异物的距离，根据获得的异物定位组件的旋转角度和异物定位组件距离异物的距离信息，计算获得激光发射装置的旋转角和激光发射装置距离异物的距离，根据激光发射装置的旋转角控制激光发射装置旋转，使旋转后的激光发射装置朝向异物；根据激光发射装置距离异物的距离，确定激光发射的功率，控制激光发射器发射激光。
本实施例公开的一种输电线路异物清除系统，设置分别可旋转的异物定位组件和激光发射组件，通过异物定位组件跟踪定位移动线路上的异物位置，根据定位的异物位置旋转激光发射组件朝向异物，并以合适的功率向异物发射激光将异物清除，实现了对移动线路上异物的定位清除。
实施例2
在该实施例中，公开了一种输电线路异物清除系统的工作方法，包括：
将输电线路异物清除系统放置于线路上异物的下方；
调整激光发射装置，使激光发射装置与异物定位组件的旋转方向与风向相同；
将激光发射装置和摄像头竖直向上的位置设置为初始位置；
通过视觉定位装置跟踪异物位置，实时记录视觉定位装置的旋转角和视觉定位装置距离异物的距离；
通过视觉定位装置的旋转角和距离异物的距离，确定激光发射装置的旋转角和激光发射装置距离异物的距离；
根据激光发射装置的旋转角旋转激光发射装置，使其朝向异物；
根据激光发射装置距离异物的距离，确定激光发射的功率，发射激光。
进一步的，通过视觉定位装置采集线路图像，调整视觉定位装置的旋转角度使得异物位于线路图像的中心，实现视觉定位装置对异物的追踪。
根据通过视觉定位装置的旋转角和距离异物的距离，确定激光发射装置的旋转角和激光发射装置距离异物的距离的原理如图2所示，虚线为线路的运动轨迹，虚线上的圆代表线路截面，视觉定位装置距离激光发射装置的距离为0，当视觉定位装置的旋转角为a1，视觉定位装置距离异物的距离为d，首先确定视觉定位装置与水平面的夹角a2，通过夹角a2和距离d，根据三角形定理计算获得线路距地面的高度h和距视觉定位装置的水平距离b，在定位装置距离激光发射装置的距离o已知的前提下，通过距离h和距离o+b，根据三角形定理计算获得激光发射装置距离线路的距离D和激光发射装置与地面的夹角a3，通过夹角a3，确定激光发射装置的旋转角a4。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输电线路异物清除系统，其特征在于，包括，基座，安装于基座上的激光发射组件和异物定位组件，所述异物定位组件包括视觉定位装置、超声波传感器及带动视觉定位装置和超声波传感器同时旋转的旋转平台，视觉定位装置，用于定位异物位置，超声波传感器，用于检测异物与旋转平台间距离；所述基座上设置以视觉定位装置为圆心的环形轨道，所述激光发射组件安装于环形轨道上，并能沿环形轨道移动；所述激光发射组件包括激光发射装置和带动激光发射装置旋转的旋转座，所述超声波传感器、视觉定位装置和激光发射装置均与主控制器连接，所述主控制器根据定位的移动线路上的异物位置，调整激光发射装置发射激光的角度和激光发射功率。
2.如权利要求1所述的一种输电线路异物清除系统，其特征在于，所述激光发射组件的旋转方向与所述异物定位组件的旋转方向相同。
3.如权利要求1所述的一种输电线路异物清除系统，其特征在于，所述旋转平台包括旋转部件，与旋转部件连接的支撑板，支撑板连接固定板，所述超声波传感器和所述视觉定位装置安装于固定板上。
4.如权利要求1所述的一种输电线路异物清除系统，其特征在于，所述旋转座包括旋转底座，旋转底座上设置旋转轴，旋转轴上固定激光发射装置。
5.如权利要求4所述的一种输电线路异物清除系统，其特征在于，所述旋转底座上设置滑轮，所述滑轮与所述环形轨道配合，通过滑动电机带动滑轮在环形轨道上移动。
6.如权利要求1所述的一种输电线路异物清除系统，其特征在于，所述激光发射装置包括激光器和激光准直器，所述激光器和激光准直器通过光纤连接。
7.如权利要求1所述的一种输电线路异物清除系统，其特征在于，所述视觉定位装置包括相互连接的摄像机和第一控制器，所述第一控制器与所述主控制器连接，所述摄像机采集线路图像发送至第一控制器，第一控制器对采集的线路图像进行处理，生成异物的位置信息，并将位置信息发送至主控制器，主控制器根据异物的位置控制异物定位组件旋转，使得摄像机对准异物。
8.如权利要求1所述的一种输电线路异物清除系统，其特征在于，所述基座底部连接行走轮。
9.一种输电线路异物清除系统的工作方法，其特征在于，包括，
将输电线路异物清除系统放置于线路上异物的下方；
调整激光发射装置，使激光发射装置与异物定位组件的旋转方向与风向相同；
将激光发射装置和摄像头竖直向上的位置设置为初始位置；
通过视觉定位装置跟踪异物位置，实时记录视觉定位装置的旋转角和视觉定位装置距离异物的距离；
通过视觉定位装置的旋转角和距离异物的距离，确定激光发射装置的旋转角和激光发射装置距离异物的距离；
根据激光发射装置的旋转角旋转激光发射装置，使其朝向异物；
根据激光发射装置距离异物的距离，确定激光发射的功率，发射激光。
10.如权利要求9所述的一种输电线路异物清除系统的工作方法，其特征在于，通过视觉定位装置采集线路图像，调整视觉定位装置的旋转角度使得异物位于线路图像的中心，实现视觉定位装置对异物的追踪。
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