CN201204422Y - 输电线路除冰装置及其控制器 - Google Patents

Abstract

输电线路除冰装置及其控制器，涉及到一种除冰装置及其控制器。它解决了现有输电线除冰方法影响用电户生产、生活，减少输电线寿命和存在安全隐患的问题。输电线路除冰装置及其控制器采用三个机械臂将整个除冰装置挂接在输电线上行进，采用安装在最前方的除冰机械臂敲击清除输电线上附着的冰层，在装置的前端还安装了检测障碍物的物体检测传感器，当遇到障碍物时，控制器能够先后控制三个机械臂跨越障碍，本实用新型的控制器还能够增加遥控功能，方便现场操作，适用于各种环境的输电线除冰工作本实用新型的输电线路除冰装置及其控制器，能够实现自动除冰的功能，它在工作时不需要将输电线断电，并且方便移动，适用于对各种地区的输电线进行除冰。

Description

输电线路除冰装置及其控制器

技术领域

本实用新型涉及到一种除冰装置及其控制器，属于机电一体化产品领域。

背景技术

近几年，全世界都有因降温和雨雪天气造成电塔和输电线路损坏情况，进而导致停电事故的发生，由此造成铁路停运、工厂停工、通讯中断等造成居民生活遇到困难，这给我们提出了如何防止冰雪天气对输电线路的破坏的问题。

目前正在研究的清除输电线路冰雪方法主要有直流输电换流器融冰方法、利用发电机励磁系统进行融冰的方法、利用发电机作为电源的融冰方法、利用输电线线路短路进行融冰的方法等等。上述这些方法都是通过使输电线发热的方法去融化附着在输电线上的冰雪来实现清冰雪的目的的，这种方法有以下几种问题存在：一、需要较长预热准备时间，如果在准备期间内突降暴雪，则容易造成正在预热的线路段的电塔和输电线路造到破坏、线路中断；二、在清冰雪的时候，需要倒闸、卸掉负载，即对清冰雪线路段的用户要进行停电，影响用电户的生产、生活；三、采用电流使线路发热来融化冰雪，当输电线表面的冰层比较厚的时候，需要比较多的热量，则需要使输电线的发热量较大才能够融化附着在其表面的冰雪，这样会影响输电线的使用寿命。

对于覆冰比较严重的输电线进行除冰，还有采用人工用竹竿打冰、破冰的方法除冰的，这种方法存在安全隐患，工作效率又低。

实用新型内容

为了解决现有输电线除冰方法影响用电户生产、生活，减少输电线寿命和存在安全隐患的问题，本实用新型提出了一种输电线路除冰装置及其控制器。

输电线路除冰装置包括除冰机械臂、前机械臂、从机械臂、后机械臂、支架和物体检测传感器，除冰机械臂包括除两个破冰锤和破冰锤驱动电机，所述破冰锤驱动电机能够驱动两个破冰锤往复的张开、闭合，所述除冰机械臂固定在支架的前端，前机械臂、从机械臂和后机械臂的依次分别与支架的前部、中部和后部固定联接，所述前机械臂、从机械臂和后机械臂能够同时挂接在一根输电线上，并能沿着所述输电线移动，物体检测传感器固定在支架前端，用于检测前机械臂的前方是否有物体。

输电线路除冰装置控制器它包括主控微处理器、电机驱动控制模块、物体检测传感器和电机检测模块，物体检测传感器的信号输出端和主控微处理器的物体检测信号输入端连接，主控微处理器的电机驱动控制信号输入/输出端与电机驱动控制模块的控制信号输入/输出端连接，所述电机驱动控制模块的电机驱动信号输出端和电机检测模块的信号输入端连接，所述电机检测模块的检测输出信号与主控微处理器的电机检测信号输入端连接。

本实用新型在应用的时候，输电线路除冰装置控制器固定安装在输电线路除冰装置内，所述输电线路除冰装置控制器中的电机驱动控制模块3的电机驱动信号输出端分别与输电线路除冰装置中的各个驱动电机的控制信号输入端联连接，工作电源可以采用外接供电电源，还可以采用在输电线路除冰装置内固定安装发电机来供电。

本实用新型的输电线路除冰装置及其控制器，能够实现自动除冰的功能，它在工作时不需要将输电线断电，并且方便移动，适用于对各种地区的输电线进行除冰。

附图说明

图1是本实用新型的输电线路除冰装置的总体结构示意图；图2是前机械臂200、从机械臂230和后机械臂240的主视图；图3是前机械臂200或后机械臂240的右视图；图4是图3所示的前机械臂200或后机械臂240在跨越障碍时越障臂213伸出时的状态示意图；图5是具体实施方式三所述的从机械臂230的右视图；图6是行走轮的主视图；图7是图6的B-B剖视图；图8是除冰机械臂100的结构示意图；图9是图8的所示的除冰机械臂100的破冰锤103张开时的状态示意图；图10是图8的A-A剖视图；图11是本实用新型的输电线路除冰装置控制器的电路结构示意图；图12是具体实施方式八所述的输电线路除冰装置控制器的电路结构示意图；图13和图14是图12的一个具体实施例的电路结构示意图，其中图13是带有无线接收模块2的电路结构示意图，图14是遥控模块20的电路结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1、图2说明本实施方式。本实施方式的输电线路除冰装置包括除冰机械臂100、前机械臂200、从机械臂230、后机械臂240、支架3和物体检测传感器4，除冰机械臂100包括除两个破冰锤103和破冰锤驱动电机101，所述破冰锤驱动电机101能够驱动两个破冰锤103往复的张开、闭合，所述除冰机械臂100固定在支架3的前端，前机械臂200、从机械臂230和后机械臂240的依次分别与支架3的前部、中部和后部固定联接，所述前机械臂200、从机械臂230和后机械臂240能够同时挂接在一根输电线上，并能沿着所述输电线移动，物体检测传感器4固定在支架前端，用于检测前机械臂200的前方是否有物体。

在工作的时候，本实施方式的输电线路除冰装置通过前机械臂200、从机械臂230和后机械臂240将支架3挂在待清理的输电线1上，即待清理的输电线1同时嵌入前机械臂200、从机械臂230和后机械臂240上的行走轮的行线槽内，此时，所述输电线1位于除冰机械臂100上的两个破冰锤103的中间，前机械臂200、后机械臂240在其行走轮驱动电机202的驱动下转动，进而带动本实用新型的清冰雪装置沿着待清理的输电线1前进，两个破冰锤103在除冰机械臂100上的破冰锤驱动电机101的驱动下往复张开、闭合的动作，敲击输电线1，进而达到将输电线表面的冰层敲碎、去除的目的。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一所述的输电线路除冰装置的区别在于，所述支架3是分段结构，每段之间采用硬性挂接的方式连接。

这种分段结构，有利于除冰装置的运输，每段之间采用硬性挂接的连接方式，不但连接方便、便于现场安装，在连接完之后，还能够保证支架3整体结构的刚性，进而能够保证在除冰装置跨越障碍物时，任意一个机械臂脱离输电线之后，机架3的结构不发生变化。

本实施方式所述的支架3可以是两段结构，除冰机械臂100、物体检测传感器4、前机械臂200和从机械臂230固定在支架前段上，后机械臂240固定在支架后段上；或者是除冰机械臂100、物体检测传感器4和前机械臂200固定在支架前段上，从机械臂230和后机械臂240固定在支架后段上。

本实施方式所述的支架3还可以是三段结构，除冰机械臂100、物体检测传感器4和前机械臂200固定在支架前段上，从机械臂230固定在支架中间段上，后机械臂240固定在支架后段上。

具体实施方式三：参见图2至图7说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一或二所述的输电线路除冰装置的区别在于，所述从机械臂230还包括导槽支架203、第一导轮205、第二导轮207、越障臂213、丝杠208、丝母209、联轴器206、变速箱211和越障电机212，越障电机212的输出轴与变速箱211的输入传动轴固定连接，所述变速箱211的输出轴通过联轴器206与丝杠208的力矩输入端连接，导槽支架203上带长条形导槽204，所述导槽204为

形，导槽支架203的下端与越障电机212固定连接，并且所述导槽支架203上的导槽204的直线段与丝杠208平行，所述导槽支架203的另一端与支架3固定连接，第二导轮207嵌入导槽204中，所述第二导轮207同时与越障臂213的下端、丝母209固定连接，所述丝母209与丝杠208螺纹连接，第一导轮205嵌入导槽204中，所述第一导轮205与越障臂213固定连接，第一导轮205和第二导轮207能够在导槽204中滑动，越障臂213的上端与行走轮201固定连接，所述行走轮201是中心带有通孔的圆盘，沿所述圆盘侧面一周开有凹槽为行线槽204，导槽204直线段中心线2042穿过所述行走轮201的中心点，所述导槽204的曲线段朝向行走轮201与越障臂213的连接端方向弯曲；

前机械臂200和后机械臂240的结构相同，前机械臂200与从机械臂230结构的区别在于，它还包括行走轮驱动电机202，所述行走轮驱动电机202的输出轴与行走轮201的中心孔固定连接，所述行走轮驱动电机202与越障臂213固定连接，其它结构与从机械臂230相同。

本实施方式所述的前机械臂200、从机械臂230和后机械臂240在跨越输电线1上的障碍物时的工作过程一致，具体工作过程为：当前机械臂200遇到障碍物时，启动越障电机212，所述越障电机212带动丝杠208转动，所述丝杠208带动丝母209沿丝杠208向上直线运动，所述丝母209带动与其连接的越障臂213的末端和第二导轮207上升，第一导轮205沿导槽204向上曲线运动，带动越障臂213向上并向一侧倾斜，进而达到躲避障碍物的目的，在后机械臂240的带动下，输电线路除冰装置继续前进，当前机械臂200越过障碍物时，启动越障电机212反向旋转，使丝母209带动越障臂213沿丝杠208向下运动，使行走轮201再次回到原位置并再次跨在输电线上，随后，从机械臂230开始重复前机械臂200的越障过程，最后，后机械臂240重复跨越障碍的动作，输电线路除冰装置整体完成了跨越障碍的动作。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三所述的输电线路除冰装置的区别在于，所述从机械臂230还包括行走轮驱动电机202，所述行走轮驱动电机202的输出轴与行走轮201的中心孔固定连接，所述行走轮驱动电机202与越障臂213固定连接。

本实施方式中所述的从机械臂230与前机械臂200的结构相同，即：增加了行走轮驱动电机。这样增加了整个输电线路除冰装置的行进驱动能力，适合于在倾斜的输电线路以及其它需要大驱动力的场所。

具体实施方式五：参见图8至图10说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一、二、三或四所述的输电线路除冰装置的区别在于，所述除冰机械臂100还包括两根弹性锤柄111、两根支杆104、两根锤臂102、破冰头支架112、推板107、推杆105、压缩弹簧108、限位档板106、档板109、推块115和凸轮110，凸轮110的中心固定在破冰锤驱动电机101的输出轴上，推杆105分别穿过档板109和限位档板106，所述推杆105位于限位档板106和档板109之间的位置固定有推板107，在所述推板107和档板109之间固定有压缩弹簧108，推杆105靠近凸轮110的末端固定有推块115，所述推块115与凸轮110摩擦连接，所述推杆105的中心线穿过凸轮110的中心，所述推杆105的另一端同时与两根支杆104铰接，两根支杆104的另一端分别与两根锤臂102铰接，两根锤臂102的一端通过破冰头支架112固定在破冰锤驱动电机101的两侧，所述两根锤臂102以推杆105的中心线对称，每根锤臂102的另一端通过弹性锤柄111与破冰锤103固定连接。

本实施方式的除冰机械臂100在工作时，凸轮110在破冰锤驱动电机101的带动下开始顺时针旋转，推块115在凸轮110的推动下沿推杆105的中心线向远离凸轮110的方向做直线运动至距离凸轮110中心的最远点，然后推块115在压缩弹簧108的作用下反向沿凸轮110边缘运动至距离凸轮110中心的最近点，推杆105在推块115的带动下推、拉与其铰接的两根支杆104，进而带动两根锤臂102张开、夹紧，两个破冰锤103在锤臂102的带动下夹紧敲击夹持在中间输电线，然后张开，再敲击，进而实现对输电线上附着物的敲击、破除的目的。

所述破冰锤103可以是球体、橄榄球体、圆柱体或者长方体。

所述弹性锤柄111是带有弹性的部件，可以采用弹簧作为连接件。

所述凸轮110能够使推块115缓慢向远离凸轮110中心运动后，迅速向凸轮110中心运动，这样能使破冰锤103的夹持力更大，破冰效果更好。

具体实施方式六：参见图11说明本实施方式。本实施方式的输电线路除冰装置控制器包括主控微处理器1、电机驱动控制模块3、物体检测传感器4和电机检测模块6，物体检测传感器4的信号输出端和主控微处理器1的物体检测信号输入端连接，主控微处理器1的电机驱动控制信号输入/输出端与电机驱动控制模块3的控制信号输入/输出端连接，所述电机驱动控制模块3的电机驱动信号输出端和电机检测模块6的信号输入端连接，所述电机检测模块6的检测输出信号与主控微处理器1的电机检测信号输入端连接。

在应用的时候，输电线路除冰装置控制器固定安装在输电线路除冰装置上，本实施方式所述的电机驱动控制模块3的电机驱动信号输出端分别和除冰装置中的前机械臂200和后机械臂240的行走轮驱动电机、前机械臂200、从机械臂230和后机械臂240的越障电机以及破冰锤驱动电机101的电机驱动信号输入端连接。电机检测模块6实时检测电机驱动控制模块3输出的电机驱动信号的工作电流，并根据检测到的工作电流的大小判断被驱动电机的工作状态并将所述工作状态传递给主控微处理器1，所述主控微处理器1根据物体检测传感器4传递的信息判断是否有障碍物存在，如果有，则先后控制前机械臂200的越障电机、从机械臂230的越障电机和后机械臂240的越障电机启动工作。

所述物体检测传感器4可以采用光电对管、超声波传感器、红外线传感器或者激光传感器。

所述电机驱动控制模块3包括前机械臂行走轮驱动模块10、后机械臂行走轮驱动模块11、前机械臂越障电机驱动模块12、从机械臂越障电机驱动模块13、后机械臂越障电机驱动模块14和除冰机械臂驱动模块15。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六所述的输电线路除冰装置控制器的区别在于，它还包括选择开关模块5，所述选择开关模块5的信号输出端和主控微处理器1的开关信号输入端连接。

本实施方式增加的选择开关模块5可以设定输电线路除冰装置控制器工作状态。

具体实施方式八：参见图12说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式五或六或七所述的输电线路除冰装置控制器的区别在于，它还包括无线接收模块2和遥控模块20，所述无线接收模块2的信号输出端和主控微处理器1的无线控制信号输入端连接，遥控模块包括键盘22、遥控微处理器21、显示器23和无线发送模块24，键盘22的信号输出端和遥控微处理器21的按键信号输入端连接，所述遥控微处理器21的显示信号输出端和显示器23的信号输入端连接，所述遥控微处理器21的遥控信号输出端和无线发送模块24的信号输入端连接。

本实施方式通过增加无线接收模块2和遥控模块20实现了遥控功能，在实际工作的时候，遥控模块由工作人员手持操作，可以根据现场的实际情况对除冰装置进行远距离遥控，使本实施方式的输电线路除冰装置适用于各种复杂的输电线状况。

图13、图14是本实施方式的一个具体实施例，其中主控微处理器1选用ATmega103型芯片，电机驱动模块3选用多个L298N型专用电机驱动芯片。无线接收模块2和无线发送模块24选用低功耗的APC200-43型射频模块，物体检测传感器4选用RPR220型光电对管。

Claims (10)

1、输电线路除冰装置，其特征在于它包括除冰机械臂(100)、前机械臂(200)、从机械臂(230)、后机械臂(240)、支架(3)和物体检测传感器(4)，除冰机械臂(100)包括除两个破冰锤(103)和破冰锤驱动电机(101)，所述破冰锤驱动电机(101)能够驱动两个破冰锤(103)往复的张开、闭合，所述除冰机械臂(100)固定在支架(3)的前端，前机械臂(200)、从机械臂(230)和后机械臂(240)的依次分别与支架(3)的前部、中部和后部固定联接，所述前机械臂(200)、从机械臂(230)和后机械臂(240)能够同时挂接在一根输电线上，并能沿着所述输电线移动，物体检测传感器(4)固定在支架前端，用于检测前机械臂(200)的前方是否有物体。

2、根据权利要求1所述的输电线路除冰装置，其特征在于，所述支架(3)是分段结构，每段之间采用硬性挂接的方式连接。

3、根据权利要求1所述的输电线路除冰装置，其特征在于，所述从机械臂(230)包括行走轮(201)、导槽支架(203)、第一导轮(205)、第二导轮(207)、越障臂(213)、丝杠(208)、丝母(209)、联轴器(206)、变速箱(211)和越障电机(212)，越障电机(212)的输出轴与变速箱(211)的输入传动轴固定连接，所述变速箱(211)的输出轴通过联轴器(206)与丝杠(208)的力矩输入端连接，导槽支架(203)上带长条形导槽(204)，所述导槽(204)为

形，导槽支架(203)的下端与越障电机(212)固定连接，并且所述导槽支架(203)上的导槽(204)的直线段与丝杠(208)平行，所述导槽支架(203)的另一端与支架(3)固定连接，第二导轮(207)嵌入导槽(204)中，所述第二导轮(207)同时与越障臂(213)的下端、丝母(209)固定连接，所述丝母(209)与丝杠(208)螺纹连接，第一导轮(205)嵌入导槽(204)中，所述第一导轮(205)与越障臂(213)固定连接，第一导轮(205)和第二导轮(207)能够在导槽(204)中滑动，越障臂(213)的上端与行走轮(201)固定连接，所述行走轮(201)是中心带有通孔的圆盘，沿所述圆盘侧面一周开有凹槽为行线槽(204)，导槽(204)直线段中心线(2042)穿过所述行走轮(201)的中心点，所述导槽(204)的曲线段朝向行走轮(201)与越障臂(213)的连接端方向弯曲；

前机械臂(200)和后机械臂(240)的结构相同，前机械臂(200)与从机械臂(230)结构的区别在于，它还包括行走轮驱动电机(202)，所述行走轮驱动电机(202)的输出轴与行走轮(201)的中心孔固定连接，所述行走轮驱动电机(202)与越障臂(213)固定连接，其它结构与从机械臂(230)相同。

4、根据权利要求3所述的输电线路除冰装置，其特征在于，所述从机械臂(230)还包括行走轮驱动电机(202)，所述行走轮驱动电机(202)的输出轴与行走轮(201)的中心孔固定连接，所述行走轮驱动电机(202)与越障臂(213)固定连接。

5、根据权利要求1至4任一权利要求所述的输电线路除冰装置，其特征在于，所述除冰机械臂(100)还包括两根弹性锤柄(111)、两根支杆(104)、两根锤臂(102)、破冰头支架(112)、推板(107)、推杆(105)、压缩弹簧(108)、限位档板(106)、档板(109)、推块(115)和凸轮(110)，凸轮(110)的中心固定在破冰锤驱动电机(101)的输出轴上，推杆(105)分别穿过档板(109)和限位档板(106)，所述推杆(105)位于限位档板(106)和档板(109)之间的位置固定有推板(107)，在所述推板(107)和档板(109)之间固定有压缩弹簧(108)，推杆(105)靠近凸轮(110)的末端固定有推块(115)，所述推块(115)与凸轮(110)摩擦连接，所述推杆(105)的中心线穿过凸轮(110)的中心，所述推杆(105)的另一端同时与两根支杆(104)铰接，两根支杆(104)的另一端分别与两根锤臂(102)铰接，两根锤臂(102)的一端通过破冰头支架(112)固定在破冰锤驱动电机(101)的两侧，所述两根锤臂(102)以推杆(105)的中心线对称，每根锤臂(102)的另一端通过弹性锤柄(111)与破冰锤(103)固定连接。

6、根据权利要求5所述的输电线路除冰装置，其特征在于所述破冰锤(103)为球体、橄榄球体、圆柱体或者长方体。

7、输电线路除冰装置控制器，其特征在于它包括主控微处理器(1)、电机驱动控制模块(3)、物体检测传感器(4)和电机检测模块(6)，物体检测传感器(4)的信号输出端和主控微处理器(1)的物体检测信号输入端连接，主控微处理器(1)的电机驱动控制信号输入/输出端与电机驱动控制模块(3)的控制信号输入/输出端连接，所述电机驱动控制模块(3)的电机驱动信号输出端和电机检测模块(6)的信号输入端连接，所述电机检测模块(6)的检测输出信号与主控微处理器(1)的电机检测信号输入端连接。

8、根据权利要求7所述的输电线路除冰装置控制器，其特征在于所述物体检测传感器(4)为光电对管、超声波传感器、红外线传感器或者激光传感器。

9、根据权利要求7所述的输电线路除冰装置控制器，其特征在于所述电机驱动控制模块(3)包括前机械臂行走轮驱动模块(10)、后机械臂行走轮驱动模块(11)、前机械臂越障电机驱动模块(12)、从机械臂越障电机驱动模块(13)、后机械臂越障电机驱动模块(14)和除冰机械臂驱动模块(15)。

10、根据权利要求7所述的输电线路除冰装置控制器，其特征在于，它还包括无线接收模块(2)和遥控模块(20)，所述无线接收模块(2)的信号输出端和主控微处理器(1)的无线控制信号输入端连接，遥控模块包括键盘(22)、遥控微处理器(21)、显示器(23)和无线发送模块(24)，键盘(22)的信号输出端和遥控微处理器(21)的按键信号输入端连接，所述遥控微处理器(21)的显示信号输出端和显示器(23)的信号输入端连接，所述遥控微处理器(21)的遥控信号输出端和无线发送模块(24)的信号输入端连接。

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