CN113572116A - 基于无人机的线路除冰装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于无人机的线路除冰装置，包括无人机，所述无人机底部设置有安装支架，安装支架上设置有除冰装置，所述除冰装置包括固定框架、顶面除冰机构、侧面除冰机构、控制箱、摄像头一和摄像头二；所述固定框架包括两组对称设置的横梁和纵梁；所述顶面除冰机构设置在固定框架的内部，且通过销轴活动连接在两组纵梁之间；所述侧面除冰机构包括传动机构、两组对称设置的连接杆和第二刮板，第二刮板设置在连接杆的底部，连接杆的顶部通过传动机构固定在固定框架的内部；所述摄像头一与摄像头二用于识别线缆路径以及观测线缆的除冰状态；本发明实现了线路在带电运行状态下的除冰作业，除冰装置结构设计简单，易于操作。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路除冰技术领域，尤其涉及基于无人机的线路除冰装置。
背景技术
随着电力系统的不断发展，电力规模逐渐扩大，输电线路运行环境复杂多变，恶劣的天气状况经常引起线路运行的中断，特别是线路覆冰引起的跳闸、倒塔、断线等情况，造成大面积停电事故。
为了消除输电线路覆冰灾害，现有技术中主要采用的除冰方式是人工除冰和直流融冰方式，但两种除冰方式均要求线路要在不带电的状态下作业，除冰过程耗时较长，而且长时间停电造成国民经济损失较大。
因此，提供一种基于无人机除冰技术可以在线路带电运行状态下进行除冰，保证了输电线路的安全运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的线路除冰技术采用人工除冰和直流融冰方式需要在不带电状态下进行，因除冰过程耗时较长，长时间停电造成国民经济损失的问题，公开了基于无人机的线路除冰装置，能够实现线路在带电运行状态下的除冰作业，其除冰装置结构设计简单，易于操作。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于无人机的线路除冰装置，包括无人机，所述无人机底部设置有安装支架，所述安装支架上设置有除冰装置，其特征在于：所述除冰装置包括固定框架、顶面除冰机构、侧面除冰机构、控制箱以及摄像头一和摄像头二；
所述固定框架包括两组对称设置的横梁和纵梁，两组所述横梁分别设置在两组纵梁之间，且位于两组纵梁的前后端；
所述顶面除冰机构设置在固定框架的内部，且通过销轴活动连接在两组纵梁之间，该销轴的另一端与纵梁底部的铰接块连接，所述铰接块为两组对称设置在两组所述纵梁的底面；
所述侧面除冰机构包括传动机构、两组对称设置的连接杆和第二刮板，第二刮板设置在连接杆的底部，所述连接杆的顶部通过传动机构固定在所述固定框架的内部，且位于后侧横梁的前方；
所述控制箱设置在固定框架的外部，且位于前侧横梁的中部位置；
所述摄像头一安装在前侧横梁的背面中部位置，所述摄像头二安装在后侧横梁的底面中部位置；
所述摄像头一与摄像头二用于识别线缆路径以及观测线缆的除冰状态。
优选的，所述顶面除冰机构包括两组对称设置的弯型连杆和第一刮板，两组所述弯型连杆的中部分别通过所述销轴活动连接在两组所述铰接块的相对面上；
所述第一刮板的两端通过焊接的方式固定在两组弯型连杆的内部弯口处。
优选的，所述弯型连杆的一端侧面上设置有第一连接柱，所述纵梁的一端侧面上设置有第二连接柱，所述第一连接柱与第二连接柱之间设置有弹簧。
优选的，所述传动机构包括步进电机、双向丝杠和两组滑块，所述步进电机的电机轴通过联轴器与双向丝杠的一端连接，两组所述滑块分别套接在双向丝杠的两侧，所述双向丝杠分别通过丝杠连接座固定在后侧横梁的正面，两组所述滑块的底面分别与所述连接杆的顶面固定连接。
优选的，所述连接杆与第二刮板之间通过紧定螺钉固定连接。
优选的，所述第一刮板呈弧形结构，该第一刮板的底部设置有安装槽，所述安装槽的内部安装有刮刀；
所述第二刮板的一端呈弧形结构，第二刮板的弧形面的一端内壁上胶粘有弧形刮刀。
优选的，两组所述纵梁的顶面两端分别设置有第二螺孔，所述安装支架上对应第二螺孔的位置设置有第一螺孔，所述安装支架与除冰装置之间通过螺杆贯穿第一螺孔与第二螺孔配合螺母固定连接。
优选的，所述控制箱的内部设置有控制板和锂电池，该控制板通过螺钉固定在控制箱的后侧面上，所述锂电池设置在控制箱的内底面上。
优选的，所述控制板的控制电路包括ARM处理器、4G模块、电机驱动电路和电源管理电路，ARM处理器分别通过USB接口与4G模块、摄像头一和摄像头二连接，ARM处理器通过电机驱动电路与步进电机的控制端连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：基于无人机的线路除冰装置，通过在无人机底部安装除冰装置，实现了线路在带电运行状态下的除冰作业，保证了输电线路的安全运行，该除冰装置结构设计简单，易于操作；
本发明通过设置弹簧、销轴与铰接块将顶面除冰机构活动连接在纵梁上，除冰过程中利用弹簧的复位带动顶面除冰机构往复运动，避免了在除冰过程中第一刮板底部的刮刀划伤线缆的作用；
本发明中第二刮板根据弧形面的内径设置有多个，能够满足对不同直径的线缆进行除冰作业，第二刮板与连接杆之间采用紧定螺钉固定，方便拆卸和安装；
本发明中除冰装置上设置的摄像头一与摄像头二用于识别线缆的路径以及观测线缆的除冰状态信息，摄像头一与摄像头二所采集的数据信息通过USB接口发送给ARM处理器，ARM处理器根据接收到的数据进行分析处理后，实现对步进电机的控制，同时ARM处理器将处理后的数据信息通过4G模块发送到无人机操控的手柄，地面操作人员根据接收到的数据实现对无人机的飞行状态的操控。
附图说明
图1为本发明的整体结构主视图；
图2为本发明的除冰装置俯视图；
图3为本发明的侧面除冰机构主视结构示意图；
图4为本发明的除冰装置立体图；
图5为本发明的控制箱剖面结构示意图；
图6为本发明的控制电路原理框图。
图中：1、无人机；2、安装支架；3、除冰装置；4、控制箱；5、摄像头一；6、摄像头二；7、螺杆；8、螺母；9、线缆；
31、纵梁；32、横梁；33、铰接块；34、顶面除冰机构；35、销轴；36、弹簧；37、侧面除冰机构；
311、第二螺孔；312、第二连接柱；
341、弯型连杆；342、第一刮板；343、刮刀；344、第一连接柱；
371、连接杆；372、第二刮板；373、步进电机；374、双向丝杠；375、滑块；376、丝杠连接座；377、弧形刮刀；
41、控制板；42、锂电池；
411、控制电路；412、ARM处理器；413、4G模块；414、电机驱动电路；415、电源管理电路。
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1-6，本发明提供一种技术方案：基于无人机的线路除冰装置，包括无人机1，所述无人机1的底部设置有安装支架2，所述安装支架2上设置有除冰装置3，所述除冰装置3包括固定框架、顶面除冰机构34、侧面除冰机构37、控制箱4以及摄像头一5和摄像头二6；
所述固定框架包括两组对称设置的横梁32和纵梁31，两组所述横梁32分别设置在两组纵梁31之间，且位于两组纵梁31的前后端，该横梁32与纵梁31均选用不锈钢材质，且横梁32与纵梁31之间通过焊接的方式固定连接；
所述顶面除冰机构34设置在固定框架的内部，且通过销轴35活动连接在两组纵梁31之间，该销轴35的另一端与纵梁31底部的铰接块33连接，所述铰接块33为两组对称设置在两组纵梁31的底面；
所述侧面除冰机构37包括传动机构、两组对称设置的连接杆371和第二刮板372，第二刮板372设置在连接杆371的底部，连接杆371的顶部通过传动机构固定在固定框架的内部且位于后侧横梁32的前方；
所述控制箱4设置在固定框架的外部，且位于前侧横梁32的中部位置；
所述摄像头一5安装在前侧横梁32的背面中部位置，该摄像头一5对应顶面除冰机构34；
所述摄像头二6安装在后侧横梁32的底面中部位置，该摄像头二6对应侧面除冰机构37；
本实施例中摄像头一5与摄像头二6均选用带有USB接口的摄像头，该摄像头一5与摄像头二6用于识别线缆的路径以及观测线缆的除冰状态。
请参阅图2和图4，所述顶面除冰机构34包括两组对称设置的弯型连杆341和第一刮板342，两组弯型连杆341的中部分别通过销轴35活动连接在两组铰接块33的相对面上；
所述第一刮板342的两端通过焊接的方式固定在两组弯型连杆341的内部弯口处。
请参阅图4，所述弯型连杆341的一端侧面上设置有第一连接柱344，所述纵梁31的一端侧面上设置有第二连接柱312，第一连接柱344与第二连接柱312之间设置有弹簧36。
本实施例中通过设置弹簧36、销轴35与铰接块33将顶面除冰机构34活动连接在纵梁31上，除冰过程中利用弹簧36的复位带动顶面除冰机构34往复运动，避免了在除冰过程中第一刮板342底部的刮刀343划伤线缆的作用。
请参阅图2-4，所述传动机构包括步进电机373、双向丝杠374和两组滑块375，所述步进电机373的电机轴通过联轴器与双向丝杠374的一端连接，两组滑块375分别套接在双向丝杠374的两侧，双向丝杠374分别通过丝杠连接座376固定在后侧横梁32的正面，两组滑块375的底面分别与连接杆371的顶面固定连接，该滑块375的底部通过焊接的方式与连接杆371的顶部固定连接。
本实施例中在纵梁31上对应步进电机373的位置设置有穿孔，电机轴通过穿孔伸入至纵梁31的内部与联轴器的一端连接，该步进电机373的四周通过电机安装座固定在纵梁的侧面上。
请参阅图3，所述连接杆371与第二刮板372之间通过紧定螺钉固定连接，该连接杆371的底部横向设置有两组紧定螺孔一，第二刮板的背部连杆一侧对应紧定螺孔一的位置设置有紧定螺孔二，连接杆371与第二刮板372之间通过紧定螺钉贯穿紧定螺孔一与紧定螺孔二固定连接。
本实施例中的第二刮板372根据弧形面的内径设置有多个，能够满足对不同直径的线缆进行除冰作业，第二刮板372与连接杆371之间通过紧定螺钉固定，方便拆卸和安装；
请参阅图1，两组纵梁31的顶面两端分别设置有第二螺孔311，安装支架2上对应第二螺孔311的位置设置有第一螺孔，安装支架2与除冰装置3之间通过螺杆7贯穿第一螺孔与第二螺孔311配合螺母8固定连接。
请参阅图2和图4，所述第一刮板342呈弧形结构，第一刮板342的底部设置有安装槽，安装槽的内部安装有刮刀343，该刮刀343与安装槽之间通过胶粘的方式固定连接，本实施例中刮刀选用高分子聚合物硬质材料制成(如：硬质塑料)，避免除冰时划伤线缆表皮，同时具备了绝缘性能。
请参阅图3，所述第二刮板372的一端呈弧形结构，第二刮板372的弧形面一端的内壁上胶粘有弧形刮刀377，该弧形刮刀377选用高分子聚合物硬质材料制成(如：硬质塑料)，避免除冰时划伤线缆表皮，同时具备绝缘性能。
请参阅图5，所述控制箱4的内部设置有控制板41和锂电池42，该控制板41通过螺钉固定在控制箱4的后侧面上，锂电池42设置在控制箱4的内底面上。
请参阅图6，所述控制板41的控制电路411包括ARM处理器412、4G模块413、电机驱动电路414和电源管理电路415，ARM处理器412分别通过USB接口与4G模块413、摄像头一5和摄像头二6连接，ARM处理器412通过电机驱动电路414与步进电机373的控制端连接。
本实施例中ARM处理器选用32位处理器；电机驱动电路414和电源管理电路415均为常规电路，在此不多作赘述。
本实施例中电源管理电路415的输入端与锂电池42的输出端连接，电源管理电路415的输出端分别与ARM处理器412、4G模块413、电机驱动电路414、步进电机373、摄像头一5和摄像头二6的供电输入端连接，该电源管理电路415用于给ARM处理器412、4G模块413、电机驱动电路414、步进电机373、摄像头一5和摄像头二6提供工作电压。
本实施例通过将摄像头一5与摄像头二6识别的线缆路径以及观测的线缆除冰状态信息通过USB接口发送给ARM处理器412，ARM处理器412根据接收到的数据进行分析处理后，实现对步进电机373的控制，同时ARM处理器412将处理后的数据信息通过4G模块413发送到无人机操控的手柄，操作人员根据接收到的数据实现对无人机的飞行状态的操控，实现了线路在带电运行状态下的除冰作业，保证了输电线路的安全运行，该除冰装置结构设计简单，易于操作。
本发明的实施过程：首先将除冰装置3通过螺杆7配合螺母8固定在无人机1底部的安装支架2上，无人机1起飞前先启动除冰装置3的电源开关，当无人机1飞行至需要除冰的线路上空时，根据摄像头一5和摄像头二6采集线缆上结冰的信息，由摄像头一5和摄像头二6识别需要除冰的线缆路径通过USB接口发送给ARM处理器412，ARM处理器412根据接收的数据进行分析处理后，通过4G模块413发送给无人机操控的手柄，地面操作人员根据接收到的数据对无人机1的飞行状态进行控制；当ARM处理器接收到摄像头一5采集的信息为顶面除冰机构34的底部刮刀343与线缆顶面冰层接触的数据，摄像头二6采集的信息为侧面除冰机构37的弧形刮刀377对应除冰线缆的两侧的数据后，经ARM处理器412分析处理后发送控制信号驱动步进电机373工作，由步进电机373带动与其连接的双向丝杠374旋转，进而带动双向丝杠374两侧上套接的滑块375相对运动，通过滑块375底部的连接杆371带动第二刮板372相对移动，当两组第二刮板372内侧的弧形刮刀377与除冰线缆表面的冰层接触后，摄像头一5与摄像头二6所采集的信息再次反馈给ARM处理器412，ARM处理器412根据接收的数据进行分析处理后通过4G模块发送给无人机操控的手柄，来控制无人机在除冰过程中的飞行状态，整个除冰过程均由摄像头一5与摄像头二6进行观测线缆除冰状态的信息，实现了线路在带电运行状态下的除冰作业，保证了输电线路的安全运行，该除冰装置结构设计简单，易于操作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.基于无人机的线路除冰装置，包括无人机，所述无人机底部设置有安装支架，所述安装支架上设置有除冰装置，其特征在于：所述除冰装置包括固定框架、顶面除冰机构、侧面除冰机构、控制箱以及摄像头一和摄像头二；
所述固定框架包括两组对称设置的横梁和纵梁，两组所述横梁分别设置在两组纵梁之间，且位于两组纵梁的前后端；
所述顶面除冰机构设置在固定框架的内部，且通过销轴活动连接在两组纵梁之间，该销轴的另一端与纵梁底部的铰接块连接，所述铰接块为两组对称设置在两组所述纵梁的底面；
所述侧面除冰机构包括传动机构、两组对称设置的连接杆和第二刮板，第二刮板设置在连接杆的底部，所述连接杆的顶部通过传动机构固定在所述固定框架的内部，且位于后侧横梁的前方；
所述控制箱设置在固定框架的外部，且位于前侧横梁的中部位置；
所述摄像头一安装在前侧横梁的背面中部位置，所述摄像头二安装在后侧横梁的底面中部位置；
所述摄像头一与摄像头二用于识别线缆路径以及观测线缆的除冰状态。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的线路除冰装置，其特征在于：所述顶面除冰机构包括两组对称设置的弯型连杆和第一刮板，两组所述弯型连杆的中部分别通过所述销轴活动连接在两组所述铰接块的相对面上；
所述第一刮板的两端通过焊接的方式固定在两组弯型连杆的内部弯口处。
3.根据权利要求2所述的基于无人机的线路除冰装置，其特征在于：所述弯型连杆的一端侧面上设置有第一连接柱，所述纵梁的一端侧面上设置有第二连接柱，所述第一连接柱与第二连接柱之间设置有弹簧。
4.根据权利要求1所述的基于无人机的线路除冰装置，其特征在于：所述传动机构包括步进电机、双向丝杠和两组滑块，所述步进电机的电机轴通过联轴器与双向丝杠的一端连接，两组所述滑块分别套接在双向丝杠的两侧，所述双向丝杠分别通过丝杠连接座固定在后侧横梁的正面，两组所述滑块的底面分别与所述连接杆的顶面固定连接。
5.根据权利要求1所述的基于无人机的线路除冰装置，其特征在于：所述连接杆与第二刮板之间通过紧定螺钉固定连接。
6.根据权利要求2所述的基于无人机的线路除冰装置，其特征在于：所述第一刮板呈弧形结构，该第一刮板的底部设置有安装槽，所述安装槽的内部安装有刮刀；
所述第二刮板的一端呈弧形结构，第二刮板的弧形面的一端内壁上胶粘有弧形刮刀。
7.根据权利要求1所述的基于无人机的线路除冰装置，其特征在于：两组所述纵梁的顶面两端分别设置有第二螺孔，所述安装支架上对应第二螺孔的位置设置有第一螺孔，所述安装支架与除冰装置之间通过螺杆贯穿第一螺孔与第二螺孔配合螺母固定连接。
8.根据权利要求1所述的基于无人机的线路除冰装置，其特征在于：所述控制箱的内部设置有控制板和锂电池，该控制板通过螺钉固定在控制箱的后侧面上，所述锂电池设置在控制箱的内底面上。
9.根据权利要求8所述的基于无人机的线路除冰装置，其特征在于：所述控制板的控制电路包括ARM处理器、4G模块、电机驱动电路和电源管理电路，ARM处理器分别通过USB接口与4G模块、摄像头一和摄像头二连接，ARM处理器通过电机驱动电路与步进电机的控制端连接。
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