CN115980099A - 一种输电线路高空无人化射线检测系统及检测工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输电线路无损检测技术领域的一种输电线路高空无人化射线检测系统及检测工作方法，包括大载重无人机、X射线探伤设备和地面控制的无人机地面站和X射线检测地面站，大载重无人机与X射线探伤设备之间设有可泄力挂放的挂放架；本发明采用一体式设计将接收成像底板和X射线机同时挂载在翻转架上并且间距固定，并形成垂直照射面，利用大载重无人机进行整体X射线探伤设备的载重，采用横向牵引由滚轮带动X射线探伤设备在电缆上前行，通过升降驱动组件和翻转驱动组件可实现升降以及旋转作业，将接收成像底板和X射线机下降或转动至拍摄下导线位置，从而满足四分裂导线并不处于上下水平位置处的电缆依次检测。

Description

一种输电线路高空无人化射线检测系统及检测工作方法

技术领域

本发明涉及一种输电线路高空无人化射线检测系统及检测工作方法，属于输电线路无损检测技术领域。

背景技术

架空输电线路导线、地线的连接大量采用的是压接型电力金具—耐张线夹和直线接续管，它们既要承受导线、地线的全部张力，又是导电体，安装后不再拆卸。在施工过程中，导线、地线在压接管中未贯穿到位或钢芯压接不符合要求，都将为线路安全运行埋下重大隐患。在全国范围内，因耐张线夹或接续管压接质量不合格引发的断线、掉线事故发生过很多起。因此对耐张线夹和接续管进行无损检测已经开始在全国推广。

X射线无损探伤作为一种常规的无损检测方法应用于工业领域已有近百年的历史，我国经过多年的发展，X射线数字成像检测技术已日臻成熟并已成功应用于许多行业的实践中。该技术利用的是X射线较强的穿透能力，穿透被测物的射线带有反映被测物内部结构的信息，通过射线强度的变化来检测与评判材料或工件内部各种宏观或微观缺陷的性质、大小及其分布情况。

现针对超特高压输电线路“三跨”线路，提出“三跨”线路作为主干电网运维的重中之重，为防止因“三跨”耐张线夹隐患导致较大的公共安全和电网安全事件发生，对超特高压输电线路“三跨”耐张线夹必须采取无损探伤。

一些特殊导线产品，如碳纤维导线，它在施工过程中主要在耐张管前15m至20m安装卡线器的位置容易出现导线折损引发掉线，钢芯铝绞线因为野蛮施工导致线路受损掉线的情况也偶有发生，因此针对线路无损检测探伤也同样重要，但是针对线路的无损检测因为其施工长度大，人工操作不便，检测费用高昂，一直是一个技术难点。

现有技术中专利申请号为202111268885.X的一种运动型空中高压电缆无损检测系统及其检测方法，其利用无人飞机地面站与无人飞机系统无线通讯连接，用于操作和控制无人飞机系统的工作状态；检测仪地面站与X射线检测装置无线通讯连接，用于操作和控制X射线检测装置的工作状态，并且对目标检测电缆位置进行标记，但其在使用时只适用于双分裂导线上下分布检测，无法用于四分裂线路检测，检测距离固定无法移动，角度无法调整。

再如专利申请号为CN201910818386.X的发明专利所公开的一种输电线路金具带电放射检测装置及其应用方法，该技术方案中，能够通过设置绝缘绳吊升的方案可改变X射线工作时的横纵方向，以使得其能够用于检测四分裂或更多分裂的导线，但每次切换X射线横纵方向时需要返回底面由人工手动配合调整切换，无法在空中自动完成。

发明内容

为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明提供了一种输电线路高空无人化射线检测系统及检测工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种输电线路高空无人化射线检测系统，其特征在于：包括大载重无人机、X射线探伤设备、地面控制的无人机地面站和X射线检测地面站，所述X射线探伤设备可装载于所述大载重无人机；所述无人机地面站与大载重无人机无线通讯连接；所述X射线检测地面站与X射线探伤设备无线通讯连接，其特征在于：

所述X射线探伤设备包括龙门框架，所述龙门框架的顶部两侧设置有挂钩架，所述龙门框架的两侧边下端均分别滑动连接有伸缩杆，所述龙门框架上设置有用于驱动所述伸缩杆伸缩活动的升降驱动组件；两侧所述伸缩杆之间设置有翻转架，所述翻转架两侧外壁均分别通过设置转轴与两侧所述伸缩杆转动安装，所述伸缩杆上安装有用于驱动其中一侧所述转轴以带动翻转架翻转活动的翻转驱动组件；所述翻转架的下端通过延伸架安装有X射线机，所述翻转架上端安装有接收成像底板，所述X射线机的射线方向与接收成像底板的板面相互垂直。

其中，所述大载重无人机与X射线探伤设备之间设有可泄力挂放的挂放架；所述挂放架包括承载架及分别设置于承载架底部两端的连接架，其中两连接架之间设有挂放杆，所述承载架顶端与大载重无人机底部固定连接，所述承载架底端与连接架固定连接，且挂放杆两端分别与连接架固定连接，所述挂钩架与挂放杆挂放。

其中，所述升降驱动组件包括小型卷扬机，所述小型卷扬机的辊轴上分别连接两根牵引绳，两根所述牵引绳的另一端两侧与两侧所述伸缩杆连接，所述龙门框架的顶部两端均分别安装有用于支承所述牵引绳的定滑轮。

其中，所述翻转驱动组件包括安装于所述伸缩杆外壁上的驱动电机，所述驱动电机的输出轴穿过所述伸缩杆并安装有驱动齿轮，所述驱动齿轮一侧啮合设置有从动齿轮，所述从动齿轮安装于其中一侧所述转轴上。

其中，所述接收成像底板后侧面设有无线控制器，所述无线控制器用作接收X射线检测地面站的无线控制信号，从而控制X射线机、升降驱动组件和翻转驱动组件执行动作。

其中，所述龙门框架的顶部安装有供电电源，所述供电电源分别与所述无线控制器、X射线机、升降驱动组件和翻转驱动组件电连接，用于提供工作电源。

其中，所述龙门框架前后两侧边的左右两侧方均分别设置有悬臂杆，所述悬臂杆的外端均分别安装有滚轮。

其中，所述大载重无人机的有效载荷大于10kg。

一种输电线路高空无人化射线检测系统的检测工作方法，具体使用步骤如下：

S1：通讯调试；开启地面调试工作，将大载重无人机与无人机地面站、X射线探伤设备与X射线检测地面站之间进行功能调试，确保其正常工作；

S2：升空挂载；将挂钩架挂放到挂放杆位置，由无人机地面站控制大载重无人机起飞，将X射线探伤设备带离地面运动至待检测目标高压电缆位置，将滚轮位置对应放置到待检测的两根水平对应的电缆位置，由电缆进行X射线探伤设备重量的承载；

S3：形态调整；由X射线检测地面站发送控制信号，经由无线控制器的接收，对应控制升降驱动组件和翻转驱动组件进行对应的工作，从而改变X射线探伤设备的整体形态变化，使得该位置处横向或纵向的不同导线能在不同形态的X射线探伤设备中处于接收成像底板与X射线机之间，根据需求对该位置处的不同电缆进行检测，并由X射线检测地面站记载检测电缆标号，用作标记源；

S4：定点检测；通过X射线检测地面站控制X射线机工作在接收成像底板的辅助下完成电缆的损伤检测，并由X射线检测地面站记录，完成定点检测；

S5：动态检测；通过大载重无人机的横向飞行牵引由滚轮在对应的电缆转动运动，进行高压电缆动态检测，有破损通过X射线检测地面站对该处的经度、纬度和对应标记源的电缆进行标记并记录；

S6：降落返回；检测完成后，由大载重无人机的纵向飞行将X射线探伤设备带回地面。

具体的，步骤S3形态调整的具体方案为：

当设备检测上层导线时，执行步骤.：通过升降驱动组件控制伸缩杆呈收缩状态，此时伸缩杆与龙门框架的两侧边相对叠合；同时通过翻转驱动组件带动翻转架转动一定角度，使被检测导线处于X射线机的射线方向上。

当设备检测下层导线时，执行步骤.：通过升降驱动组件控制伸缩杆呈伸展状态，此时伸缩杆与龙门框架的两侧边相对展开；同时通过翻转驱动组件带动翻转架转动一定角度，使被检测导线处于X射线机的射线方向上。

本发明具有如下有益效果：

本发明输电线路高空无人化射线检测系统及使用方法，采用一体式设计将接收成像底板和X射线机同时挂载在翻转架上并且间距固定，并形成垂直照射面，挂到电缆上后，不存在探伤机晃动或抖动现象，成像效果稳定，质量可控；

本发明输电线路高空无人化射线检测系统及使用方法，利用大载重无人机进行整体X射线探伤设备的载重，采用横向牵引由滚轮带动X射线探伤设备在电缆上前行，通过滚轮将X射线探伤设备挂入检测部位，四个悬臂杆分别跨两端固定，形成抬轿式固定在两条导线上，确保装置稳定行进。

本发明输电线路高空无人化射线检测系统及使用方法，通过升降驱动组件和翻转驱动组件可实现升降以及旋转作业，将接收成像底板和X射线机下降或转动至拍摄下导线位置，从而满足四分裂导线并不处于上下水平位置处的电缆依次检测。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明X射线探伤设备立体结构示意图；

图3为本发明X射线探伤设备简化结构示意图；

图4为图3中的A处结构放大示意图；

图5为本发明X射线探伤设备运行环境原理图；

图6为本发明检测上层导线探伤运行状态结构示意图；

图7为本发明检测下层导线探伤运行状态结构示意图。

图中附图标记表示为：

1-大载重无人机、2-挂放架、21-承载架、22-连接架、23-挂放杆、3-X射线探伤设备、31-龙门框架、32-挂钩架、33-伸缩杆、34-翻转架、35-X射线机、36-接收成像底板、37-小型卷扬机、38-定滑轮、39-驱动电机、310-转轴、311-驱动齿轮、312-从动齿轮、313-延伸架、314-无线控制器、315-供电电源、316-悬臂杆、317-滚轮、4-无人机地面站、5-X射线检测地面站。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

参见图1，一种输电线路高空无人化射线检测系统，包括大载重无人机1、X射线探伤设备3、地面控制的无人机地面站4和X射线检测地面站5，X射线探伤设备3可装载于大载重无人机1上以用于对目标检测电缆实施无损检测；无人机地面站4与大载重无人机1无线通讯连接，用于操作和控制大载重无人机1的运行状态；X射线检测地面站5与X射线探伤设备3无线通讯连接，用于操作和控制X射线探伤设备3的工作状态，并且对目标检测电缆位置进行标记，大载重无人机的有效载荷大于10kg。

如图2-4所示，X射线探伤设备3包括龙门框架31，龙门框架31的顶部两侧设置有挂钩架32，挂钩架32具有至少两个并排设置的挂钩，且挂钩朝向同一侧，用于将设备挂置于待检测的导线上；进一步为了装置在导线上平稳挂载，龙门框架31前后两侧边的左右两侧方均分别设置有悬臂杆316，悬臂杆316的外端均分别安装有滚轮317，通过滚轮将X射线探伤设备3挂入检测部位，四个悬臂杆316分别跨两端固定，滚轮317架设于导线上，形成抬轿式固定在两条导线上，确保装置稳定行进。

龙门框架31的两侧边下端均分别滑动连接有伸缩杆33，伸缩杆33与龙门框架31的两侧边之间可设置例如滑轨滑块的滑动连接件，以实现伸缩杆33可在竖立方向上伸缩移动；龙门框架31上设置有用于驱动伸缩杆33伸缩活动的升降驱动组件；

具体的，升降驱动组件包括小型卷扬机37，小型卷扬机37的辊轴上分别连接两根牵引绳，两根牵引绳的另一端两侧与两侧伸缩杆33连接，通过小型卷扬机37动作收卷或者释放牵引绳，可带动牵拉伸缩杆33相对于龙门框架31上升或借助自重下降；另外，龙门框架31的顶部两端均分别安装有用于支承牵引绳的定滑轮38，降低牵引绳抽拉活动时的阻力和磨损。

两侧伸缩杆33之间设置有翻转架34，翻转架34两侧外壁均分别通过设置转轴310与两侧伸缩杆33转动安装，翻转架34通过两侧转轴310可与伸缩杆33相对转动，伸缩杆33上安装有用于驱动其中一侧转轴310以带动翻转架34翻转活动的翻转驱动组件；

具体的，翻转驱动组件包括安装于伸缩杆33外壁上的驱动电机39，驱动电机39的输出轴穿过伸缩杆33并安装有驱动齿轮311，驱动齿轮311一侧啮合设置有从动齿轮312，从动齿轮312安装于其中一侧转轴310上，工作时，控制驱动电机39旋转相应的角度，驱动电机39的输出轴即可通过驱动齿轮311和从动齿轮312带动转轴310旋转相应角度，从而使整个翻转架34产生指定角度的倾斜。

翻转架34的下端通过延伸架313安装有X射线机35，翻转架34上端安装有接收成像底板36，X射线机35的射线方向与接收成像底板36的板面相互垂直，通过将待检测的导线置于X射线机35的射线方向与接收成像底板36的板面之前，即可对导线进行探伤检测，具体的X射线探伤原理为现有技术，本实施例既不赘述。

为了方便X射线探伤设备3挂载固定，大载重无人机1与X射线探伤设备3之间设有可泄力挂放的挂放架2；挂放架2包括承载架21及分别设置于承载架21底部两端的连接架22，其中两连接架22之间设有挂放杆23，承载架21顶端与大载重无人机1底部固定连接，承载架21底端与连接架22固定连接，且挂放杆23两端分别与连接架22固定连接，挂钩架32与挂放杆23挂放。

具体的，接收成像底板36后侧面设有无线控制器314，无线控制器314用作接收X射线检测地面站5的无线控制信号，从而控制X射线机35、升降驱动组件和翻转驱动组件执行动作；龙门框架31的顶部安装有供电电源315，供电电源315分别与无线控制器314、X射线机35、升降驱动组件和翻转驱动组件电连接，用于提供工作电源。

基于上述输电线路高空无人化射线检测系统，本案提供相应的检测工作方法如下：

S1：通讯调试；开启地面调试工作，将大载重无人机1与无人机地面站4、X射线探伤设备3与X射线检测地面站5之间进行功能调试，确保其正常工作；

S2：升空挂载；将挂钩架32挂放到挂放杆23位置，由无人机地面站4控制大载重无人机1起飞，将X射线探伤设备3带离地面运动至待检测目标高压电缆位置，将滚轮317位置对应放置到待检测的两根水平对应的电缆位置，由电缆进行X射线探伤设备3重量的承载；

S3：形态调整；由X射线检测地面站5发送控制信号，经由无线控制器314的接收，对应控制升降驱动组件和翻转驱动组件进行对应的工作，从而改变X射线探伤设备3的整体形态变化，使得该位置处横向或纵向的不同导线能在不同形态的X射线探伤设备3中处于接收成像底板32与X射线机33之间，根据需求对该位置处的不同电缆进行检测，并由X射线检测地面站5记载检测电缆标号，用作标记源；

参考图6，当设备检测上层导线时，执行步骤3.1：通过升降驱动组件控制伸缩杆33呈收缩状态，此时伸缩杆33与龙门框架31的两侧边相对叠合；同时通过翻转驱动组件带动翻转架34转动一定角度，使被检测导线处于X射线机35的射线方向上。

参考图7，当设备检测下层导线时，执行步骤3.2：通过升降驱动组件控制伸缩杆33呈伸展状态，此时伸缩杆33与龙门框架31的两侧边相对展开；同时通过翻转驱动组件带动翻转架34转动一定角度，使被检测导线处于X射线机35的射线方向上。

S4：定点检测；通过X射线检测地面站5控制X射线机33工作在接收成像底板32的辅助下完成电缆的损伤检测，并由X射线检测地面站5记录，完成定点检测；

S5：动态检测；通过大载重无人机1的横向飞行牵引由滚轮317在对应的电缆转动运动，进行高压电缆动态检测，有破损通过X射线检测地面站5对该处的经度、纬度和对应标记源的电缆进行标记并记录；

S6：降落返回；检测完成后，由大载重无人机1的纵向飞行将X射线探伤设备3带回地面。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种输电线路高空无人化射线检测系统，其特征在于：包括大载重无人机(1)、X射线探伤设备(3)、地面控制的无人机地面站(4)和X射线检测地面站(5)，所述X射线探伤设备(3)可装载于所述大载重无人机(1)；所述无人机地面站(4)与大载重无人机(1)无线通讯连接；所述X射线检测地面站(5)与X射线探伤设备(3)无线通讯连接，其特征在于：

所述X射线探伤设备(3)包括龙门框架(31)，所述龙门框架(31)的顶部两侧设置有挂钩架(32)，所述龙门框架(31)的两侧边下端均分别滑动连接有伸缩杆(33)，所述龙门框架(31)上设置有用于驱动所述伸缩杆(33)伸缩活动的升降驱动组件；两侧所述伸缩杆(33)之间设置有翻转架(34)，所述翻转架(34)两侧外壁均分别通过设置转轴(310)与两侧所述伸缩杆(33)转动安装，所述伸缩杆(33)上安装有用于驱动其中一侧所述转轴(310)以带动翻转架(34)翻转活动的翻转驱动组件；所述翻转架(34)的下端通过延伸架(313)安装有X射线机(35)，所述翻转架(34)上端安装有接收成像底板(36)，所述X射线机(35)的射线方向与接收成像底板(36)的板面相互垂直。

2.如权利要求1所述的一种输电线路高空无人化射线检测系统，其特征在于：所述大载重无人机(1)与X射线探伤设备(3)之间设有可泄力挂放的挂放架(2)；所述挂放架(2)包括承载架(21)及分别设置于承载架(21)底部两端的连接架(22)，其中两连接架(22)之间设有挂放杆(23)，所述承载架(21)顶端与大载重无人机(1)底部固定连接，所述承载架(21)底端与连接架(22)固定连接，且挂放杆(23)两端分别与连接架(22)固定连接，所述挂钩架(32)与挂放杆(23)挂放。

3.如权利要求1所述的一种输电线路高空无人化射线检测系统，其特征在于：所述升降驱动组件包括小型卷扬机(37)，所述小型卷扬机(37)的辊轴上分别连接两根牵引绳，两根所述牵引绳的另一端两侧与两侧所述伸缩杆(33)连接，所述龙门框架(31)的顶部两端均分别安装有用于支承所述牵引绳的定滑轮(38)。

4.如权利要求1所述的一种输电线路高空无人化射线检测系统，其特征在于：所述翻转驱动组件包括安装于所述伸缩杆(33)外壁上的驱动电机(39)，所述驱动电机(39)的输出轴穿过所述伸缩杆(33)并安装有驱动齿轮(311)，所述驱动齿轮(311)一侧啮合设置有从动齿轮(312)，所述从动齿轮(312)安装于其中一侧所述转轴(310)上。

5.如权利要求1所述的一种输电线路高空无人化射线检测系统，其特征在于：所述接收成像底板(36)后侧面设有无线控制器(314)，所述无线控制器(314)用作接收X射线检测地面站(5)的无线控制信号，从而控制X射线机(35)、升降驱动组件和翻转驱动组件执行动作。

6.如权利要求6所述的一种输电线路高空无人化射线检测系统，其特征在于：所述龙门框架(31)的顶部安装有供电电源(315)，所述供电电源(315)分别与所述无线控制器(314)、X射线机(35)、升降驱动组件和翻转驱动组件电连接，用于提供工作电源。

7.如权利要求1所述的一种输电线路高空无人化射线检测系统，其特征在于：所述龙门框架(31)前后两侧边的左右两侧方均分别设置有悬臂杆(316)，所述悬臂杆(316)的外端均分别安装有滚轮(317)。

8.如权利要求1所述的一种输电线路高空无人化射线检测系统，其特征在于：所述大载重无人机(1)的有效载荷大于10kg。

9.一种输电线路高空无人化射线检测系统的检测工作方法，其特征在于，具体使用步骤如下：

S1：通讯调试；开启地面调试工作，将大载重无人机(1)与无人机地面站(4)、X射线探伤设备(3)与X射线检测地面站(5)之间进行功能调试，确保其正常工作；

S2：升空挂载；将挂钩架(32)挂放到挂放杆(23)位置，由无人机地面站(4)控制大载重无人机(1)起飞，将X射线探伤设备(3)带离地面运动至待检测目标高压电缆位置，将滚轮(317)位置对应放置到待检测的两根水平对应的电缆位置，由电缆进行X射线探伤设备(3)重量的承载；

S3：形态调整；由X射线检测地面站(5)发送控制信号，经由无线控制器(314)的接收，对应控制升降驱动组件和翻转驱动组件进行对应的工作，从而改变X射线探伤设备(3)的整体形态变化，使得该位置处横向或纵向的不同导线能在不同形态的X射线探伤设备(3)中处于接收成像底板(32)与X射线机(33)之间，根据需求对该位置处的不同电缆进行检测，并由X射线检测地面站(5)记载检测电缆标号，用作标记源；

S4：定点检测；通过X射线检测地面站(5)控制X射线机(33)工作在接收成像底板(32)的辅助下完成电缆的损伤检测，并由X射线检测地面站(5)记录，完成定点检测；

S5：动态检测；通过大载重无人机(1)的横向飞行牵引由滚轮(317)在对应的电缆转动运动，进行高压电缆动态检测，有破损通过X射线检测地面站(5)对该处的经度、纬度和对应标记源的电缆进行标记并记录；

S6：降落返回；检测完成后，由大载重无人机(1)的纵向飞行将X射线探伤设备(3)带回地面。

10.如权利要求9所述的一种输电线路高空无人化射线检测系统的检测工作方法，其特征在于，步骤S3形态调整的具体方案为：

当设备检测上层导线时，执行步骤3.1：通过升降驱动组件控制伸缩杆(33)呈收缩状态，此时伸缩杆(33)与龙门框架(31)的两侧边相对叠合；同时通过翻转驱动组件带动翻转架(34)转动一定角度，使被检测导线处于X射线机(35)的射线方向上。

当设备检测下层导线时，执行步骤3.2：通过升降驱动组件控制伸缩杆(33)呈伸展状态，此时伸缩杆(33)与龙门框架(31)的两侧边相对展开；同时通过翻转驱动组件带动翻转架(34)转动一定角度，使被检测导线处于X射线机(35)的射线方向上。

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