CN116207659A - 架空输电线路清障设备 - Google Patents

Abstract

架空输电线路清障设备，涉及输电线路清障技术领域。本发明是为了解决现有基于无人机的输电线路清障设备在切割异物时，受环境影响容易损坏线缆的问题。本发明所述的架空输电线路清障设备，背板前表面设有至少三个相互平行的滑道，滑道的横截面为“凸”字形，该横截面的小端为开口端且与背板的前表面连通，两个底座分别固定在背板前表面且分别位于最外侧两个滑道的同一端，每个滑道内部均设有一组驱动设备，所述两个压板分别通过连接部与最外侧两个滑道内的驱动设备连接，切割部也通过连接部与剩余滑道内的驱动设备连接，驱动设备用于驱动压板和切割部沿滑道长度方向移动，所述切割部用于切割线缆上悬挂的杂物。

Description

架空输电线路清障设备

技术领域

本发明属于输电线路清障技术领域。

背景技术

输电架空线路地处户外，受外界气象条件影响，线路上经常会刮落一些空中飘落的杂物，例如孔明灯、白色垃圾、风筝、气球等；甚至有鸟类还会在杆塔上筑巢，导致线路上附着有泥巴、树枝、杂草等杂物。这些垃圾和杂物散落在线路上会导致线路短路甚至伤人等问题。为了避免此类问题，现有大多采用人工清除的方式，但是这种操作方式不仅需要停电运行，影响用户的生活生产，而且工作人员还要高空作业，不仅危险度极高还效率低下。因此应运而生了许多输电线路的清障仪器，这些仪器大致分为两种操作方式：

一种是地面操作，这类操作仪器由工作人员在地面手持或者控制长杆伸至高空进行清障作业，因此无法避免的就会要求设备具有长杆结构，导致设备本身体积大，需要一定的操作空间，对工作环境有着极大的要求。

另一种是在无人机下方下挂清障设备在空中作业，避免了长杆结构，减小了设备体积。其中的清障设备大多采用切割结构将异物割开，从而达到清障的目的。而实际应用时，由于线缆架设均处于户外且位置比较高，环境风就比较大。当无人机带动清障设备悬停在清障位置时，受风力等环境因素影响，无人机会出现悬停不稳的问题。即使无人机悬停技术能够达到稳定的要求，受风力等环境因素影响，电缆也会出现抖动。

而有些设备能够直接设置在电缆上，也能够达到与电缆相对静止的目的，避免抖动问题。但是这写设备只是理论上的，其结构复杂，挂在电缆上不仅增加电缆的负担，还会使得电缆被风吹时惯性更大，更容易抖动造成损坏。这些结构还会导致线缆与地面距离拉近，容易造成短路和漏电事故。

综上所述，现有清障设备都无法适用到实际工作中。

发明内容

本发明是为了解决现有基于无人机的输电线路清障设备在切割异物时，受环境影响容易损坏线缆，无法适用到实际工作中的问题，现提供架空输电线路清障设备。

架空输电线路清障设备，包括：控制部、无人机和清障部，控制部控制无人机带动清障部清理线缆上悬挂的杂物，所述清障部包括：背板、两个压板、两个底座和切割部，背板前表面设有至少三个相互平行的滑道，滑道的横截面为“凸”字形，该横截面的小端为开口端且与背板的前表面连通，两个底座分别固定在背板前表面且分别位于最外侧两个滑道的同一端，每个滑道内部均设有一组驱动设备，所述两个压板分别通过连接部与最外侧两个滑道内的驱动设备连接，切割部也通过连接部与剩余滑道内的驱动设备连接，驱动设备用于驱动压板和切割部沿滑道长度方向移动，所述切割部用于切割线缆上悬挂的杂物。

进一步的，上述切割部包括：切割壳、砂轮、刀轮、旋杆、中心电机和切割电机，切割壳为一端开口的腔体结构，切割壳的开口端朝向底座方向，砂轮、刀轮、旋杆、中心电机和切割电机均位于切割壳内部，中心电机和切割电机均固定在切割壳的同一内侧壁上且切割电机靠近切割壳的开口，中心电机的输出轴与旋杆一侧的中点相连并用于驱动旋杆以其为中心旋转，砂轮和刀轮的直径相同，砂轮和刀轮均位于旋杆另一侧并分别与旋杆的两端铰接，砂轮和刀轮的中心与旋杆的中心距离相等，砂轮和刀轮在旋转过程中外圆周能够伸出至切割壳的开口，砂轮和刀轮的铰接轴上均设有限位块，两个限位块位于旋杆的一侧，限位块上开有键槽，切割电机的输出轴上设有两个键，当中心电机驱动旋杆带动砂轮或刀轮旋转到切割电机所在位置时，切割电机输出轴上的键能够嵌入限位块的键槽中，使得切割电机能够带动砂轮或刀轮旋转。

进一步的，上述驱动设备包括驱动电机和螺杆，所述螺杆轴向沿滑道长度方向设置，驱动电机固定在所在滑道一端，所述驱动电机的驱动端与所述螺杆的一端相连、用于驱动螺杆旋转；所述连接部包括：滑块和连接杆，所述滑块横截面为能够与滑道横截面的大端相匹配的矩形，连接杆固定在滑块一侧，所述滑块嵌入在“凸”字形滑道的大端内，连接杆穿过“凸”字形滑道的小端伸出至背板外侧，所述滑块上开有螺纹孔，所述滑块与螺杆螺纹连接；当驱动电机驱动所述螺杆旋转时，滑块能够沿所述螺杆轴向移动。

进一步的，上述控制部包括：刀距采集单元、板距采集单元、画面采集单元和控制单元：所述刀距采集单元用于采集砂轮或刀轮沿所在滑道移动的距离，所述板距采集单元用于采集压板沿所在滑道移动的距离，所述画面采集单元用于采集架空输电线路的图像及视频，所述控制单元包括以下软件实现的模块：图像处理模块：用于利用画面采集单元采集的图像判断架空输电线路上是否存在附着物，无人机驱动模块：用于在架空输电线路上存在附着物时驱动无人机飞抵并悬停在附着物处，并使得附着物所在的线缆段能够搭载在两个底座之间，压板驱动模块：用于驱动所述两个压板沿所在滑道移动并将所述线缆段夹持在压板与底座之间，轮驱动模块：用于驱动砂轮或刀轮沿所在滑道移动至附着物处并与附着物相接触，切割模块：用于驱动砂轮或刀轮旋转，视频传输模块：用于将画面采集单元采集的视频发送至上位机。

进一步的，上述图像处理模块通过训练好的神经网络模型判断架空输电线路上是否存在附着物。

进一步的，上述底座上表面设有用于放置线缆的凹槽。

进一步的，上述压板为瓦片状，所述压板的开口端与底座的凹槽相对。

本发明所述的架空输电线路清障设备，能够通过压板和底座夹持线缆，使得线缆和无人机所携带的切割部相对位置固定，避免风力和无人机自身悬停不稳导致的位置波动，提高切割精度、降低线缆损坏率，使清障设备能够真正的应用到实际工作中。

附图说明

图1为架空输电线路清障设备应用时的状态示意图；

图2为支架部的主视图；

图3为图1的左视剖视图；

图4为切割部的主视剖视图，其中，(a)表示刀片伸出，(b)表示刀片缩回；

图5为切割部的侧视剖视图；

图6为压板的结构示意图；

图7为切割电机输出轴的端面示意图。

背板1、滑道1-1、压板2、底座3、线缆4、驱动电机5-1、螺杆5-2、切割部6、切割壳6-1、砂轮6-2、刀轮6-3、旋杆6-4、键槽6-5、中心电机6-6、切割电机6-7、键6-8、限位块6-9、连接部7、滑块7-1、螺纹孔7-2、连接杆7-3。

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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1至7所示，架空输电线路清障设备，包括：控制部、无人机和清障部，控制部控制无人机带动清障部清理线缆4上悬挂的杂物。

所述清障部包括：背板1、两个压板2、两个底座3和切割部6。

背板1前表面设有至少三个相互平行的滑道1-1，本实施方式中滑道1-1的数量为4。滑道1-1的横截面为“凸”字形，该横截面的小端为开口端且与背板1的前表面连通。底座3上表面设有用于放置线缆4的凹槽，两个底座3分别固定在背板1前表面且分别位于最外侧两个滑道1-1的下端。

每个滑道1-1内部均设有一组驱动设备，如图3所示，所述驱动设备包括驱动电机5-1和螺杆5-2，所述螺杆5-2轴向沿滑道1-1长度方向设置，驱动电机5-1固定在所在滑道1-1一端，所述驱动电机5-1的驱动端与所述螺杆5-2的一端相连、用于驱动螺杆5-2旋转。

所述两个压板2分别通过连接部7与最外侧两个滑道1-1内的驱动设备连接。切割部6也通过连接部7与中间两条滑道1-1内的驱动设备连接。如图6所示，所述连接部7包括：滑块7-1和连接杆7-3。所述滑块7-1横截面为能够与滑道1-1横截面的大端相匹配的矩形，连接杆7-3固定在滑块7-1一侧，所述滑块7-1嵌入在“凸”字形滑道1-1的大端内，连接杆7-3穿过“凸”字形滑道1-1的小端伸出至背板1外侧。所述滑块7-1上开有螺纹孔7-2，所述滑块7-1与螺杆5-2螺纹连接。

驱动设备用于驱动压板2和切割部6沿滑道1-1长度方向移动。所述切割部6用于切割线缆4上悬挂的杂物。所述压板2为瓦片状，所述压板2的开口端与底座3的凹槽相对。

本实施方式中，当驱动电机5-1驱动螺杆5-2旋转时，由于滑块7-1与滑道1-1横截面的大端相匹配，因此滑块7-1不会被带动着一同旋转，进而使得滑块7-1能够沿所述螺杆5-2轴向移动。因此实现驱动设备对滑块7-1沿滑道1-1的移动。

在实际应用时，驱动无人机带动清障部悬停在线缆4上悬挂杂物的位置，并调整两个底座3的方位，使得线缆4能够搭载在两个底座3的凹槽内。然后再驱动两个压板2下压至线缆4处，使得压板2和底座3能够将线缆4夹持住。由于线缆4具有一定的硬度，在两组压板2和底座3的夹持下，就能够使得悬挂有杂物的线缆段落被拉直，保持平整。此时，悬挂有杂物的线缆段落就与整个清障设备形成了相对静止，不会受到外界的干扰，也不会由于悬停不稳导致线缆与切割部的波动。进而再驱动切割部6去切割杂物，便提高了切割精度，降低线缆的损坏风险。同时，还能够驱动无人机所有上下晃动，使得线缆4上一些不稳定的杂物随着晃动而掉落。

进一步的，所述切割部6包括：切割壳6-1、砂轮6-2、刀轮6-3、旋杆6-4、中心电机6-6和切割电机6-7。

如图1和4所示，切割壳6-1为一端开口的腔体结构，本实施方式中切割壳6-1整体外边缘为优弧形。切割壳6-1的开口端朝向底座3方向。砂轮6-2、刀轮6-3、旋杆6-4、中心电机6-6和切割电机6-7均位于切割壳6-1内部。中心电机6-6和切割电机6-7均固定在切割壳6-1的同一内侧壁上且切割电机6-7靠近切割壳6-1的开口。中心电机6-6的输出轴与旋杆6-4一侧的中点相连并用于驱动旋杆6-4以其为中心旋转。砂轮6-2和刀轮6-3的直径相同，砂轮6-2和刀轮6-3均位于旋杆6-4另一侧并分别与旋杆6-4的两端铰接，砂轮6-2和刀轮6-3的中心与旋杆6-4的中心距离相等。砂轮6-2和刀轮6-3在旋转过程中外圆周能够伸出至切割壳6-1的开口。

砂轮6-2和刀轮6-3的铰接轴上均设有限位块6-9，两个限位块6-9位于旋杆6-4的一侧，限位块6-9上开有键槽6-5。对应的切割电机6-7的输出轴上设有两个键6-8，如图7所示。结合图4所示，图4a中，刀轮6-3处于伸出切割壳6-1外的位置，此时限位块6-9上的键槽6-5与切割电机6-7输出轴右侧的键6-8相互键合，就能够在切割电机6-7旋转的时候带动刀轮6-3旋转。相反的，当图4a中旋杆6-4逆时针旋转，如图4b所示，再进一步使得砂轮6-2旋转至伸出割壳6-1外的位置，此时砂轮6-2对应限位块6-9上的键槽6-5与切割电机6-7输出轴左侧的键6-8相互键合，就能够在切割电机6-7旋转的时候带动砂轮6-2旋转，以此实现砂轮6-2和刀轮6-3的切换。

本实施方式中，能够根据杂物的类型选择不同的切割设备。例如，线缆4上的杂物为泥土，刀轮6-3简单的切割缝隙并不会使得杂物掉落，使用砂轮6-2即可将泥土磨掉。而例如缠绕的塑料袋和丝带，则由刀轮6-3切割即可实现清理。

进一步的，所述控制部包括：刀距采集单元、板距采集单元、画面采集单元和控制单元：

所述刀距采集单元用于采集砂轮6-2或刀轮6-3沿所在滑道1-1移动的距离，

所述板距采集单元用于采集压板2沿所在滑道1-1移动的距离，

所述画面采集单元用于采集架空输电线路的图像及视频，

所述控制单元包括以下软件实现的模块：

图像处理模块：用于利用画面采集单元采集的图像判断架空输电线路上是否存在附着物，所述图像处理模块通过训练好的神经网络模型判断架空输电线路上是否存在附着物。

无人机驱动模块：用于在架空输电线路上存在附着物时驱动无人机飞抵并悬停在附着物处，并使得附着物所在的线缆段能够搭载在两个底座3之间，

压板驱动模块：用于驱动所述两个压板2沿所在滑道1-1移动并将所述线缆段夹持在压板2与底座3之间，

轮驱动模块：用于驱动砂轮6-2或刀轮6-3沿所在滑道1-1移动至附着物处并与附着物相接触，

切割模块：用于驱动砂轮6-2或刀轮6-3旋转，

视频传输模块：用于将画面采集单元采集的视频发送至上位机。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其它所述实施例中。

Claims (7)

1.架空输电线路清障设备，包括：控制部、无人机和清障部，控制部控制无人机带动清障部清理线缆(4)上悬挂的杂物，

其特征在于，所述清障部包括：背板(1)、两个压板(2)、两个底座(3)和切割部(6)，

背板(1)前表面设有至少三个相互平行的滑道(1-1)，滑道(1-1)的横截面为“凸”字形，该横截面的小端为开口端且与背板(1)的前表面连通，两个底座(3)分别固定在背板(1)前表面且分别位于最外侧两个滑道(1-1)的同一端，每个滑道(1-1)内部均设有一组驱动设备，所述两个压板(2)分别通过连接部(7)与最外侧两个滑道(1-1)内的驱动设备连接，切割部(6)也通过连接部(7)与剩余滑道(1-1)内的驱动设备连接，驱动设备用于驱动压板(2)和切割部(6)沿滑道(1-1)长度方向移动，所述切割部(6)用于切割线缆(4)上悬挂的杂物。

2.根据权利要求1所述的架空输电线路清障设备，其特征在于，所述切割部(6)包括：切割壳(6-1)、砂轮(6-2)、刀轮(6-3)、旋杆(6-4)、中心电机(6-6)和切割电机(6-7)，

切割壳(6-1)为一端开口的腔体结构，切割壳(6-1)的开口端朝向底座(3)方向，砂轮(6-2)、刀轮(6-3)、旋杆(6-4)、中心电机(6-6)和切割电机(6-7)均位于切割壳(6-1)内部，中心电机(6-6)和切割电机(6-7)均固定在切割壳(6-1)的同一内侧壁上且切割电机(6-7)靠近切割壳(6-1)的开口，中心电机(6-6)的输出轴与旋杆(6-4)一侧的中点相连并用于驱动旋杆(6-4)以其为中心旋转，砂轮(6-2)和刀轮(6-3)的直径相同，砂轮(6-2)和刀轮(6-3)均位于旋杆(6-4)另一侧并分别与旋杆(6-4)的两端铰接，砂轮(6-2)和刀轮(6-3)的中心与旋杆(6-4)的中心距离相等，砂轮(6-2)和刀轮(6-3)在旋转过程中外圆周能够伸出至切割壳(6-1)的开口，砂轮(6-2)和刀轮(6-3)的铰接轴上均设有限位块(6-9)，两个限位块(6-9)位于旋杆(6-4)的一侧，限位块(6-9)上开有键槽(6-5)，切割电机(6-7)的输出轴上设有两个键(6-8)，

当中心电机(6-6)驱动旋杆(6-4)带动砂轮(6-2)或刀轮(6-3)旋转到切割电机(6-7)所在位置时，切割电机(6-7)输出轴上的键(6-8)能够嵌入限位块(6-9)的键槽(6-5)中，使得切割电机(6-7)能够带动砂轮(6-2)或刀轮(6-3)旋转。

3.根据权利要求1或2所述的架空输电线路清障设备，其特征在于，所述驱动设备包括驱动电机(5-1)和螺杆(5-2)，所述螺杆(5-2)轴向沿滑道(1-1)长度方向设置，驱动电机(5-1)固定在所在滑道(1-1)一端，所述驱动电机(5-1)的驱动端与所述螺杆(5-2)的一端相连、用于驱动螺杆(5-2)旋转；

所述连接部(7)包括：滑块(7-1)和连接杆(7-3)，所述滑块(7-1)横截面为能够与滑道(1-1)横截面的大端相匹配的矩形，连接杆(7-3)固定在滑块(7-1)一侧，所述滑块(7-1)嵌入在“凸”字形滑道(1-1)的大端内，连接杆(7-3)穿过“凸”字形滑道(1-1)的小端伸出至背板(1)外侧，所述滑块(7-1)上开有螺纹孔(7-2)，所述滑块(7-1)与螺杆(5-2)螺纹连接；

当驱动电机(5-1)驱动所述螺杆(5-2)旋转时，滑块(7-1)能够沿所述螺杆(5-2)轴向移动。

4.根据权利要求1或2所述的架空输电线路清障设备，其特征在于，所述控制部包括：刀距采集单元、板距采集单元、画面采集单元和控制单元：

所述刀距采集单元用于采集砂轮(6-2)或刀轮(6-3)沿所在滑道(1-1)移动的距离，

所述板距采集单元用于采集压板(2)沿所在滑道(1-1)移动的距离，

所述画面采集单元用于采集架空输电线路的图像及视频，

所述控制单元包括以下软件实现的模块：

图像处理模块：用于利用画面采集单元采集的图像判断架空输电线路上是否存在附着物，

无人机驱动模块：用于在架空输电线路上存在附着物时驱动无人机飞抵并悬停在附着物处，并使得附着物所在的线缆段能够搭载在两个底座(3)之间，

压板驱动模块：用于驱动所述两个压板(2)沿所在滑道(1-1)移动并将所述线缆段夹持在压板(2)与底座(3)之间，

轮驱动模块：用于驱动砂轮(6-2)或刀轮(6-3)沿所在滑道(1-1)移动至附着物处并与附着物相接触，

切割模块：用于驱动砂轮(6-2)或刀轮(6-3)旋转，

视频传输模块：用于将画面采集单元采集的视频发送至上位机。

5.根据权利要求4所述的架空输电线路清障设备，其特征在于，所述图像处理模块通过训练好的神经网络模型判断架空输电线路上是否存在附着物。

6.根据权利要求1或2所述的架空输电线路清障设备，其特征在于，底座(3)上表面设有用于放置线缆(4)的凹槽。

7.根据权利要求6所述的架空输电线路清障设备，其特征在于，所述压板(2)为瓦片状，所述压板(2)的开口端与底座(3)的凹槽相对。

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