CN112816551B - 一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统，包括超声波收发机、无人机主体、隐患检测主机、主控单元、航向控制单元以及防偏机构，无人机主体搭载超声波收发机以及隐患检测主机沿着输电线路飞行，通过超声波的发射以及接收用以判断输电线路是否存在隐患，而在整个隐患检测分析的过程中，所设置的防偏机构根据电磁感应远离，以输电线路两侧切割产生的电流信号大小判断无人机主体飞行是否出现偏移，从而航向控制单元可以调节飞行的位置，保证超声波收发机可以始终位于输电下路上方，保证超声波收发的稳定，保证隐患检测分析结果的准确性。

Description

一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统

技术领域

本发明涉及配网故障检测技术领域，特别涉及一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统。

背景技术

随着经济发展速度的不断加快，配电网公里数不断增加，配电网线路多数为野外架空线路，具有结构复杂、数量多、分布广的特点，风险隐患复杂多发，尤其是海南的海岛型电网受台风、雷击、咸蚀等天气因素影响严重，现场环境及气象条件复杂多变，导线经过长时间运行且在各种外力的长期作用下，容易引发线路故障造成停电。

目前配网线路巡检的技术主要采用人工观察，单纯的人工巡视模式仅可以识别部分隐患类型，如线缆是否破损、起旋、磨损等，往往难以判断线缆内部的隐患情况，如芯线断裂、进水等，造成较大资源浪费，且巡检工作效率及质量均相对较差，因此急需一种更加有效、经济的巡查设备，帮助架空线路巡视工作有效的开展。

发明内容

鉴以此，本发明提出一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统，无人机可以保持在线路中心处飞行，保证超声波可以准确的发射到导线上，保证隐患检测结果的准确性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统，包括超声波收发机、无人机主体、隐患检测主机、主控单元、航向控制单元以及设置在隐患检测主机中的防偏机构，所述隐患检测主机设置在无人机主体底部，所述超声波收发机设置在无人机主体侧面以及隐患检测主机底部；所述隐患检测主机内部设置有隐患比较单元以及隐患数据库，所述隐患比较单元分别与超声波收发机以及隐患数据库信号连接；所述防偏机构包括第一金属杆、第二金属杆以及电流计较单元，所述第一金属杆、第二金属杆对称设置在隐患检测主机底部，并伸入到隐患检测主机中，所述第一金属杆以及第二金属杆形成供架空线路穿过的检测腔，所述电流比较单元设置在隐患检测主机内部，并分别与第一金属杆以及第二金属杆电连接，所述主控单元以及航向控制单元设置在无人机主体内部，所述主控单元分别与隐患比较单元、航向控制单元以及电流比较单元数据连接。

优选的，还包括标记机构，所述标记机构包括油漆箱、电控油漆喷头以及连接杆，所述连接杆两端分别与第一金属杆以及第二金属杆连接，所述电控油漆喷头设置在连接杆中部，所述油漆箱设置在隐患检测主机底面，并通过管道与电控油漆喷头连接，所述主控单元与电控油漆喷头电连接。

优选的，还包括补漆机构，所述补漆机构包括补漆箱、抽漆泵以及连接管道，所述补漆箱设置在杆塔上，所述连接管道连通在补漆箱上表面，所述抽漆泵设置在连接管道上，所述油漆箱侧壁设置有补漆管道，所述无人机主体飞行到补漆箱上方，使补漆管道与连接管道连通，所述主控单元与抽漆泵无线信号连接。

优选的，所述连接杆底部对称设置有红外接收管，所述补漆箱上表面对称设置有红外发射管，所述红外接收管与主控单元电连接，所述红外接收管与红外接收管一一对应时，所述补漆管道位于连接管道上方。

优选的，所述补漆箱侧壁设置有承载板，所述承载板上设置有孔槽，所述第一金属杆以及第二金属杆外表面设置有限位块，所述第一金属杆以及第二金属杆插入到孔槽中，所述限位块直径大于孔槽直径。

优选的，所述隐患检测主机内部还设置有信号处理单元，所述信号处理单元分别与超声波收发机以及隐患比较单元数据连接。

优选的，所述无人机主体内部设置有位移传感器，所述隐患检测主机外表面设置有显示屏，所述主控单元分别与位移传感器以及显示屏电连接。

优选的，所述隐患检测主机外表面设置有报警器，所述主控单元与报警器电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统，通过无人机主体搭载超声波收发机，根据超声波发出以及接收的差异来判断线路内部是否存在隐患，而在无人机主体下方设置了防偏结构，防偏结构可以保证无人机主体始终沿着输电线路中心进行航行，即使遇到拐弯处，也可以根据输电线路转弯，保证超声波可以精准发射到输电线路上，保证隐患检测分析结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统的结构示意图；

图2为本发明的一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统的隐患检测主机与标记机构的结构示意图；

图3为本发明的一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统的原理图；

图中，1为超声波收发机，2为无人机主体，3为隐患检测主机，4为主控单元，5为航向控制单元，6为隐患比较单元，7为隐患数据库，8为第一金属杆，9为第二金属杆，10为电流比较单元，11为检测腔，12为油漆箱，13为电控油漆喷头，14为连接杆，15为补漆箱，16为抽漆泵，17为连接管道，18为补漆管道，19为红外接收管，20为红外发射管，21为承载板，22为孔槽，23为限位块，24为信号处理单元，25为位移传感器，26为显示屏，27为报警器。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1至图3，本发明提供的一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统，包括超声波收发机1、无人机主体2、隐患检测主机3、主控单元4、航向控制单元5以及设置在隐患检测主机3中的防偏机构，所述隐患检测主机3设置在无人机主体2底部，所述超声波收发机1设置在无人机主体2侧面以及隐患检测主机3底部；所述隐患检测主机3内部设置有隐患比较单元6以及隐患数据库7，所述隐患比较单元6分别与超声波收发机1以及隐患数据库7信号连接；所述防偏机构包括第一金属杆8、第二金属杆9以及电流计较单元，所述第一金属杆8、第二金属杆9对称设置在隐患检测主机3底部，并伸入到隐患检测主机3中，所述第一金属杆8以及第二金属杆9形成供架空线路穿过的检测腔11，所述电流比较单元10设置在隐患检测主机3内部，并分别与第一金属杆8以及第二金属杆9电连接，所述主控单元4以及航向控制单元5设置在无人机主体2内部，所述主控单元4分别与隐患比较单元6、航向控制单元5以及电流比较单元10数据连接。

本发明的一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统，用于对架空线路的内部是否存在隐患进行检测分析，通过无人机搭载隐患检测主机3以及超声波收发机1沿着输电线路飞行，超声波收发机1发出超声波到输电线路上，输电线路反射超声波回到超声波收发机1中，隐患检测主机3内部的隐患比较单元6根据反射的超声波信号与隐患数据库7内的数据进行对比比较，隐患数据库7中存储有经典的线路隐患及其对应的超声波波形，从而可以判断出输电线路内部是否存在故障，并且可以获知故障的类型，并将数据进行保存，当对整个架空线路分析完成后，工作人员可以下载或查看隐患检测主机3内的数据，从而可以及时且有效的对线路隐患进行处理。

而由于架空线路并非总是呈直线状态的，因此为了保证无人机主体2可以沿着架空线路进行飞行，本发明设置了防偏机构，防偏机构包括第一金属杆8、第二金属杆9以及电流比较单元10，无人机主体2在飞行时，输电线路位于第一金属杆8以及第二金属杆9之间的检测腔11，且第一金属杆8和第二金属杆9以输电线路对称，输电线路在输送电能时，会在其外部产生磁场，并且磁场的强度由输电线路向外逐渐递减，第一金属杆8以及第二金属杆9在跟随无人机主体2飞行时，会切割输电线路产生的磁感线，并产生感应电流，感应电流输送到电流比较单元10中进行比较，若两个电流大小存在较大的差异，则认为无人机主体2的航向存在偏差，此时主控单元4控制航向控制单元5向电流较小一侧方向移动，使得无人机主体2的中心位于输电线路上方，从而保证超声波收发机1可以有效的向输电线路发射超声波，并准确的接收到反射回的超声波，保证隐患检测分析结果的准确性。

优选的，还包括标记机构，所述标记机构包括油漆箱12、电控油漆喷头13以及连接杆14，所述连接杆14两端分别与第一金属杆8以及第二金属杆9连接，所述电控油漆喷头13设置在连接杆14中部，所述油漆箱12设置在隐患检测主机3底面，并通过管道与电控油漆喷头13连接，所述主控单元4与电控油漆喷头13电连接。

在检测出输电线路内部存在隐患时，隐患检测主机3内部会存储隐患点位置以及类型，同时本发明还可以通过设置的标记机构对输电线路进行标记，方便现场工作人员直接根据标记定位隐患点。

在线路内部存在隐患时，主控单元4可以控制电控油漆喷头13向输电线路上进行喷漆，从而对隐患点进行标记，通过所设置的油漆箱12可以对电控油漆喷头13进行油漆的补充，为了保证喷漆的准确性，电控油漆喷头13设置在连接杆14的中心点处，即位于第一金属杆8和第二金属杆9的中间，在无人机主体2保持中心航行在输电线路上方时，可以保证电控油漆喷头13始终处于输电线路上方，从而在检测到存在隐患时，油漆可以准确的喷出到输电线路上，不仅可以保证标记的准确性，还可以防止油漆喷空造成的浪费。

优选的，还包括补漆机构，所述补漆机构包括补漆箱15、抽漆泵16以及连接管道17，所述补漆箱15设置在杆塔上，所述连接管道17连通在补漆箱15上表面，所述抽漆泵16设置在连接管道17上，所述油漆箱12侧壁设置有补漆管道18，所述无人机主体2飞行到补漆箱15上方，使补漆管道18与连接管道17连通，所述主控单元4与抽漆泵16无线信号连接。

具体的，当油漆箱12内部的油漆存储量较少时，无人机主体2可以带动油漆箱12移动到补漆箱15上方，并使油漆箱12的补漆管道18与补漆箱15的连接管道17连接在一起，从而抽漆泵16可以将补漆箱15中的油漆输送到油漆箱12中，实现对油漆箱12中油漆的补充。

优选的，所述连接杆14底部对称设置有红外接收管19，所述补漆箱15上表面对称设置有红外发射管20，所述红外接收管19与主控单元4电连接，所述红外接收管19与红外接收管19一一对应时，所述补漆管道18位于连接管道17上方。

为了保证连接管道17与补漆管道18的对准，通过设置的红外接收管19和红外发射管20来进行检测，无人机主体2飞行到补漆箱15上方时，需要使得两个红外接收管19位于两个红外发射管20上方，当两个红外接收管19均接收到红外光时，无人机主体2带动油漆箱12下降，使得补漆管道18与连接管道17连接，从而可以控制抽漆泵16进行油漆的输送。

优选的，所述补漆箱15侧壁设置有承载板21，所述承载板21上设置有孔槽22，所述第一金属杆8以及第二金属杆9外表面设置有限位块23，所述第一金属杆8以及第二金属杆9插入到孔槽22中，所述限位块23直径大于孔槽22直径。

为保证补漆过程的稳定性，在无人机主体2飞行到补漆箱15上方，并在对准红外发射管20和红外接收管19后，无人机主体2整体下降，并使第一金属杆8和第二金属杆9分别穿过承载板21的孔槽22，当第一金属杆8和第二金属杆9表面的限位块23下降到承载板21上表面时，连接管道17与补漆管道18连接在一起，从而可以进行补漆。

优选的，所述隐患检测主机3内部还设置有信号处理单元24，所述信号处理单元24分别与超声波收发机1以及隐患比较单元6数据连接。

通过所设置的信号处理单元24可以对超声波收发机1接收的超声波信号进行前置放大、滤波、放大、检波等环节，从而隐患比较单元6可以对声信号进行检测分析以及比较。

优选的，所述无人机主体2内部设置有位移传感器25，所述隐患检测主机外表面设置有显示屏26，所述主控单元4分别与位移传感器25以及显示屏26电连接。

通过所设置的位移传感器25用于在检测无人机整个飞行的行程，并将飞行的行程以及距离显示在显示屏26上，当输电线路存在隐患点时，主控单元4可以在显示屏26上的行程对应位置进行标注，方便工作人员后续进行隐患排查。

优选的，所述隐患检测主机3外表面设置有报警器27，所述主控单元4与报警器27电连接。

当隐患比较单元6对比分析得到输电线路存在隐患时，主控单元4可以控制报警器27报警，用以提示现场工作人员。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (8)

1.一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统，其特征在于，包括超声波收发机、无人机主体、隐患检测主机、主控单元、航向控制单元以及设置在隐患检测主机中的防偏机构，所述隐患检测主机设置在无人机主体底部，所述超声波收发机设置在无人机主体侧面以及隐患检测主机底部；所述隐患检测主机内部设置有隐患比较单元以及隐患数据库，所述隐患比较单元分别与超声波收发机以及隐患数据库信号连接；所述防偏机构包括第一金属杆、第二金属杆以及电流比较单元，所述第一金属杆、第二金属杆对称设置在隐患检测主机底部，并伸入到隐患检测主机中，所述第一金属杆以及第二金属杆形成供架空线路穿过的检测腔，所述电流比较单元设置在隐患检测主机内部，并分别与第一金属杆以及第二金属杆电连接，所述主控单元以及航向控制单元设置在无人机主体内部，所述主控单元分别与隐患比较单元、航向控制单元以及电流比较单元数据连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统，其特征在于，还包括标记机构，所述标记机构包括油漆箱、电控油漆喷头以及连接杆，所述连接杆两端分别与第一金属杆以及第二金属杆连接，所述电控油漆喷头设置在连接杆中部，所述油漆箱设置在隐患检测主机底面，并通过管道与电控油漆喷头连接，所述主控单元与电控油漆喷头电连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统，其特征在于，还包括补漆机构，所述补漆机构包括补漆箱、抽漆泵以及连接管道，所述补漆箱设置在杆塔上，所述连接管道连通在补漆箱上表面，所述抽漆泵设置在连接管道上，所述油漆箱侧壁设置有补漆管道，所述无人机主体飞行到补漆箱上方，使补漆管道与连接管道连通，所述主控单元与抽漆泵无线信号连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统，其特征在于，所述连接杆底部对称设置有红外接收管，所述补漆箱上表面对称设置有红外发射管，所述红外接收管与主控单元电连接，所述红外接收管与红外接收管一一对应时，所述补漆管道位于连接管道上方。

5.根据权利要求3所述的一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统，其特征在于，所述补漆箱侧壁设置有承载板，所述承载板上设置有孔槽，所述第一金属杆以及第二金属杆外表面设置有限位块，所述第一金属杆以及第二金属杆插入到孔槽中，所述限位块直径大于孔槽直径。

6.根据权利要求1所述的一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统，其特征在于，所述隐患检测主机内部还设置有信号处理单元，所述信号处理单元分别与超声波收发机以及隐患比较单元数据连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统，其特征在于，所述无人机主体内部设置有位移传感器，所述隐患检测主机外表面设置有显示屏，所述主控单元分别与位移传感器以及显示屏电连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于超声波技术的配网架空线路隐患检测分析系统，其特征在于，所述隐患检测主机外表面设置有报警器，所述主控单元与报警器电连接。