CN113013785A - 一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台，包括飞行机构、行走机构、可重构维修装备、飞走切换模块、在线补给模块、远程通讯模块、昼夜视觉监控模块、自主巡视模块。作业平台可飞可走，越障、续航能力强，能够在架空输电线上长时间长距离巡检与维修；作业平台以地线（OPGW线）为运行路径，其巡检路径覆盖地域广，视野宽阔，工况标准化，多台同类型作业平台与基站通讯构建一个巡检网络，覆盖电网系统，对电网自检及周边进行生态监控和边境巡逻，其最终采集的数据汇总做大数据分析。作业平台可实现巡检、高空维修、生态监控、边境巡逻等功能，数据化电网状态及周边生态环境，完成电网的数据可视化。

Description

一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台
技术领域
本发明涉及一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台，属于架空输电线路巡检领域。
背景技术
我国建设的电网呈现出跨区域、跨流域、大规模、远距离输送的电网格局。截至2020年，全国输电线路总长度达到159万千米以上，组成的电网系统遍布全国各地，途径的生态系统类型众多。但现阶段需要大量人力资源对输电线路进行巡检，耗时耗力；随着未来电网规模不断扩大，巡检任务也会不断增加，电网机械智能化巡检是未来的趋势。电网规模庞大，全国覆盖面积广阔，具有很强的再开发价值，机械化巡检采集电网周边环境数据可对生态进行监控，电网其跨区域、跨流域、大规模的格局，使得生态监控范围广，类型多。在边境地区，提取边境电网周边环境数据，并进行数据分析，对边境进行巡逻；我国陆地边界线总长2.2万多公里，与14个国家接壤，是世界上陆地边界线最长和邻国最多的国家，边境巡防任务多难度大，将电网覆盖的边境区域纳入电网监控体系，将增强边境安全，降低巡逻强度。
现阶段电网主要用于电能传输以及数据传递，对电网的功能并未充分开发。电网由架空输电线路来负责连接，覆盖地域广，一般位于高空，视野宽阔，而且线路路径固定，线路上存在的金具较少，线路工况标准化，是机器人的理想运行路线，开发相应机器人功能可实现电网的数据可视化，不论对电网自检还是电网周边的自然环境都可以将其数据化。数据化电网一方面对实时掌控电网状态，另一方面对电网周边生态环境进行监控，另衍生对输电线位于边境的区域进行边境巡逻，将电网巡检、生态环境监控和边境巡逻三件需要长距离巡视的任务通过电网融合起来。
本发明提出一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台，作业平台可飞可走，越障、续航能力强，能够在架空输电线上长时间长距离巡检与维修；作业平台沿地线（OPGW）行走，行走路径具有路况标准化，视野广阔，路径固定的优点，使得作业平台越障简单，收集的环境数据覆盖范围广，对电网输电走廊周边的生态环境数据采集具有相同空间不同时间的对比性；多台同类型作业平台与基站通讯组成一个巡检网络，覆盖电网系统，数据收集大量且及时；作业平台不仅可对架空输电线进行自主检修与维修，还可以对线路周边生态环境进行监控，能够定期及时的完成巡检、高空维修、生态监控，并单独对边境电网的巡检数据进行处理，完成对边境电网与边境线重合区域的巡检及边防巡逻任务。
作业平台不仅节省了电网检修投入大量的人力资源而且对电网本身和周边环境实时监控，增强了电网巡检的智能化程度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对庞大的电网规模，提出了一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台，实现巡检、高空维修、生态监控、边境巡逻等功能，数据化电网状态及周边生态环境，完成电网的数据可视化。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台，其特征在于：包括飞行机构（103）、行走机构(107）、可重构维修装备（109）、飞走切换模块（105）、在线补给模块（108）、远程通讯模块（106）、昼夜视觉监控模块（102）、自主巡视模块（104），所述自主巡视模块（104）是作业平台的中控中心，所述飞行机构（103）和行走机构(107）通过飞走切换模块（105）调节控制，所述可重构维修装备（109）对电网故障进行维修，所述在线补给模块（108）采集风能、太阳能、机械能以及电磁能，昼夜视觉监控模块（102）白天通过可见光，晚上通过红外获取外界信息，所述远程通讯模块（106）通过地线（OPGW线）实现数据的实时传递，所述可重构维修装备（109）对架空输电线进行检修作业，所述昼夜视觉监控模块（102）为巡检、高空维修提供辅助，所述飞行机构（103）与所述行走机构(107）使作业平台具有飞行模式与线上行走模式两种工作模式。
作业平台搭载可重构维修装备（109）对架空输电线进行检修作业，可重构维修装备（109）包括不限于喷火器、扳手、熔断器、除冰器、焊枪等维修装备，一次集成一个或多个功能的维修装备，昼夜视觉监控模块（102）为作业平台进行巡检、高空维修提供辅助；其巡检区域为架空输电线路巡检区域和电塔巡检区域两种类型，架空输电线路巡检区域主要检查架空输电线及线上金具，电塔巡检区域主要检查电塔；飞行机构（103）与行走机构(107）使作业平台具有飞行模式与线上行走模式两种工作模式。作业平台不仅可以飞行也可以沿固定路径行走，并在线上进行作业。作业平台飞行上下线，线上遇到例如防震锤等可直接滚过的障碍物金具，行走机构(107）直接滚动翻越，遇到异构型障碍物例如悬垂线夹越障飞行越过，降低机器人机构和控制复杂度。
可选的，一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台装备的自主巡视模块（104）保证作业平台的自我管理，且通过地线（OPGW线）随时更新控制程序。
可选的，在线补给模块（108）采集风能、太阳能、作业平台下坡时的机械能以及相线上的电磁能为作业平台补充能量，其中在线上工作时，行走机构(107）工作，飞行机构（103）不工作，控制飞行机构（103）采集风能；加装太阳能板采集太阳能；线上下坡段控制行走机构(107）转为发电机作用，立即采集机械能中的重力势能及动能；在线补给模块（108）还包括一个电磁感应取电装置，飞行至相线采集电磁能，解决作业平台续航问题。
可选的，作业平台沿固定路径地线（OPGW线）进行巡检，对电网自身及周边生态环境进行巡视并将巡视数据通过所述远程通讯模块（106）经地线（OPGW线）通过其中的通讯物理媒介传递数据至基站（101），多台同类型作业平台与基站通讯构建一个巡检网络，覆盖电网系统，对电网自检及周边进行生态监控和边境巡逻。
可选的，所述基站（101）汇总数据并对数据进行预警处理，其预警内容包括：电力隐患预警、生态异常预警、边境异常预警，所述昼夜视觉监控模块（102）采集电网具体状态数据以及生态环境数据并通过通讯模块（106）发送数据至基站（101），基站（101）汇总所有作业平台采集的数据，进行电力隐患预警与生态异常预警，同时单独提取边境周围线路环境，对边境进行巡逻监视，进行边境异常预警。
作业平台可飞，可走，同时具有自我在线续航保障，能够实现长距离、固定路径、自主作业的自主运行，代替人进行巡检、高空维修、生态监控和边境巡逻。
可选的，作业平台采集的生态数据和边境巡逻数据做大数据分析，及时调整对生态的保护和对边境安全的防护。
本发明的有益效果是：1、作业平台依托地线（OPGW线）运行，多台作业平台采集数据，由基站汇总分析数据，完成电网的数据可视化；2、一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台具有飞行及线上行走两种工作模式，能够自主飞行上下线，飞行越障，并且可沿固定路径巡检；3、作业平台沿着固定路径进行巡检，所以采集的环境数据具有相当高的对比性；4、一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台能够采集风能、太阳能、机械能以及电磁能，保障在巡检过程中的续航；5、一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台不仅可完成架空输电线的巡检，高空维修还能够对架空输电线周边生态环境进行生态监控，边境巡逻。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1 是本发明的作业平台模块关系示意图。
图2 是本发明实施例中的作业平台示意图。
图3 是本发明的作业平台巡检区域示意图。
图4 是本发明的作业平台巡逻区域示意图。
图中所示：基站（101）、昼夜视觉监控模块（102）、飞行机构（103）、自主巡视模块（104）、飞走切换模块（105）、远程通讯模块（106）、行走机构(107）、在线补给模块（108）、可重构维修装备（109）。
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做出创造性劳动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。
请参阅图1和图2，本实施例提供以下技术方案：一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台，其特征在于：包括飞行机构（103）、行走机构(107）、可重构维修装备（109）、飞走切换模块（105）、在线补给模块（108）、远程通讯模块（106）、昼夜视觉监控模块（102）、自主巡视模块（104），自主巡视模块（104）是作业平台的中控中心，飞行机构（103）和行走机构(107）通过飞走切换模块（105）调节控制，可重构维修装备（109）对电网故障进行维修，在线补给模块（108）采集风能、太阳能、机械能以及电磁能，昼夜视觉监控模块（102）白天通过可见光，晚上通过红外获取外界信息，远程通讯模块（106）通过地线（OPGW线）实现数据的实时传递，可重构维修装备（109）对架空输电线进行检修作业，昼夜视觉监控模块（102）为巡检、高空维修提供辅助，飞行机构（103）与行走机构(107）使作业平台具有飞行模式与线上行走模式两种工作模式。
具体的，请参阅图3，作业平台搭载可重构维修装备（109）对架空输电线进行检修作业，可重构维修装备（109）包括不限于喷火器、扳手、熔断器、除冰器、焊枪等维修装备，一次集成一个或多个功能的维修装备；昼夜视觉监控模块（102）为作业平台进行巡检、高空维修提供辅助，其巡检区域为架空输电线路巡检区域和电塔巡检区域两种类型，架空输电线路巡检区域主要检查架空输电线及线上金具，电塔巡检区域主要检查电塔；飞行机构（103）与行走机构(107）使作业平台具有飞行模式与线上行走模式两种工作模式。使作业平台不仅可以飞行也可以沿地线（OPGW线）固定路径行走，并在线上进行作业。作业平台飞行上下线，线上遇到例如防震锤等可直接滚过的障碍物金具行走机构(107）直接滚动翻越，遇到异构型障碍物例如悬垂线夹越障飞行越过，降低机器人机构和控制复杂度。
具体的，一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台装备的自主巡视模块（104）保证作业平台的自我管理，且通过地线（OPGW线）随时更新控制程序。
具体的，在线补给模块（108）采集风能、太阳能、作业平台下坡时的机械能以及相线上的电磁能为作业平台补充能量，其中在线上工作时，行走机构(107）工作，飞行机构（103）不工作，控制飞行机构（103）采集风能；加装太阳能板采集太阳能；线上下坡段控制行走机构(107）转为发电机作用，立即采集机械能中的重力势能及动能；在线补给模块（108）还包括一个电磁感应取电装置，飞行至相线采集电磁能，解决作业平台续航问题。
具体的，作业平台沿固定路径地线（OPGW线）进行巡检，对电网自身及周边生态环境进行巡视并将巡视数据通过远程通讯模块（106）经地线（OPGW线）通过其中的通讯物理媒介传递数据至基站（101），多台同类型作业平台与基站通讯构建一个巡检网络，覆盖电网系统，对电网自检及周边进行生态监控和边境巡逻。作业平台沿着固定路径进行巡检，所以采集的环境数据具有相当高的可对比性。
具体的，请参阅图3和图4，基站（101）汇总数据并对数据进行预警处理，其预警内容包括：电力隐患预警、生态异常预警、边境异常预警，昼夜视觉监控模块（102）采集电网具体状态数据以及生态环境数据并通过通讯模块（106）发送数据至基站（101），基站（101）汇总所有作业平台采集的数据，进行电力隐患预警与生态异常预警，同时单独提取边境周围线路环境，对边境进行巡逻监视，进行边境异常预警。
作业平台可飞，可走，同时具有自我在线续航保障，能够实现长距离、固定路径、自主作业的自主运行，可以代替人进行巡检、生态监控和边境巡逻。
具体的，作业平台采集的生态数据和边境巡逻数据做大数据分析，及时调整对生态的保护和对边境安全的防护。

Claims (8)

1.一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台，其特征在于：包括飞行机构（103）、行走机构(107）、可重构维修装备（109）、飞走切换模块（105）、在线补给模块（108）、远程通讯模块（106）、昼夜视觉监控模块（102）、自主巡视模块（104），所述自主巡视模块（104）是作业平台的中控中心，所述飞行机构（103）和行走机构(107）通过飞走切换模块（105）调节控制，所述可重构维修装备（109）对电网故障进行维修，所述在线补给模块（108）采集风能、太阳能、机械能以及电磁能，昼夜视觉监控模块（102）白天通过可见光，晚上通过红外获取外界信息，所述远程通讯模块（106）通过地线（OPGW线）实现数据的实时传递，所述可重构维修装备（109）对架空输电线进行检修作业，所述昼夜视觉监控模块（102）为巡检、高空维修提供辅助，所述飞行机构（103）与所述行走机构(107）使作业平台具有飞行模式与线上行走模式两种工作模式。
2.根据权利要求1所述的一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台，其特征在于：可重构维修装备（109）包括喷火器、扳手、熔断器、除冰器、焊枪，一次集成一个或多个功能的维修装备，昼夜视觉监控模块（102）为作业平台进行巡检、高空维修提供辅助。
3.根据权利要求1所述的一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台，其特征在于：一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台装备的自主巡视模块（104）保证作业平台的自我管理，且通过地线（OPGW线）随时更新控制程序。
4.根据权利要求1所述的一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台，其特征在于：所述在线补给模块（108）采集风能、太阳能、作业平台下坡时的机械能以及相线上的电磁能为作业平台补充能量，解决作业平台续航问题。
5.根据权利要求1所述的一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台，其特征在于：所述远程通讯模块（106）经地线（OPGW线）通过其中的通讯物理媒介传递数据至基站（101），多台同类型作业平台与基站通讯构建一个巡检网络，覆盖电网系统。
6.根据权利要求1所述的一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台，其特征在于：作业平台沿固定路径地线（OPGW线）进行巡检，对电网自身及周边生态环境进行巡视并将巡视数据通过地线（OPGW线）发送至基站（101），基站（101）汇总数据，对电网自检及周边进行生态监控和边境巡逻。
7.根据权利要求6所述的一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台，其特征在于：所述基站（101）汇总数据并对数据进行预警处理，其预警内容包括：电力隐患预警、生态异常预警、边境异常预警，所述昼夜视觉监控模块（102）采集电网具体状态数据以及生态环境数据并通过通讯模块（106）发送数据至基站（101），基站（101）汇总所有作业平台采集的数据，进行电力隐患预警与生态异常预警，同时单独提取边境周围线路环境，对边境进行巡逻监视，进行边境异常预警。
8.根据权利要求6所述的一种电网检修与无人巡逻一体化作业平台，其特征在于：所述作业平台采集的生态数据和边境巡逻数据做大数据分析，及时调整对生态的保护和对边境安全的防护。
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