一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置

摘要

本发明是一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置。所述装置包括起落架(1)、机架(2)、电池(3)、电子调速器(4)、电机(5)、螺旋桨(6)、飞行控制器(7)、GPS(8)、遥控接收机(9)、220V工频移动电源(10)、超声波发生器(11)、超声波换能器(12)、除冰探头(13)、除冰控制单元(14)、摄像头(15)、摄像头云台(16)、机械臂(17)、激光测距模块(18)和陀螺仪(19)。本发明极大地降低了电力工人手工除冰的风险，采用超声波技术除冰，能耗低，效率高，通过三轴机械臂及其搭载的陀螺仪，激光测距模块，可抵消自身晃动，精确定位除冰作用点。

权利要求

1.一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置，其特征是：所述装置包括起落架（1）、机架（2）、电池（3）、电子调速器（4）、电机（5）、螺旋桨（6）、飞行控制器（7）、GPS（8）、遥控接收机（9）、220V工频移动电源（10）、超声波发生器（11）、超声波换能器（12）、除冰探头（13）、除冰控制单元（14）、摄像头（15）、摄像头云台（16）、机械臂（17）、激光测距模块（18）和陀螺仪（19）；

所述起落架(1)固定在机架（2）下方的两侧，所述电池（3）固定在机架（2）底面的一侧，所述飞行控制器（7）固定在机架（2）中心处，所述GPS（8）固定在机架（2）上方，所述遥控接收机（9）固定在机架（2）一侧，所述电子调速器（4）固定在机架（2）悬臂上，所述电机（5）与电子调速器（4）连接，所述电机（5）和螺旋桨（6）驱动连接固定在机架（2）悬臂末端，所述220V工频移动电源（10）固定在机架（2）上方，所述超声波发生器（11）固定在220V工频移动电源（10）上方，所述除冰控制单元（14）固定在电池（3）下方，所述摄像头（15）装配在摄像头云台（16）上，所述摄像头云台（16）固定在机架（2）底面的另一侧，所述陀螺仪（19）、激光测距模块（18）和超声波换能器（12）固定在机械臂（17）末端，所述除冰探头（13）连接超声波换能器（12）；

所述电池（3）、GPS（8）、遥控接收机（9）和电子调速器（4）均与飞行控制器（7）控制连接；

所述除冰控制单元（14）包括微处理器、nrf模块、驱动电路，所述微处理器连接nrf模块，所述nrf模块连接驱动电路，所述驱动电路连接电池（3）。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置，其特征是：所述

220V工频移动电源（10）输出220V，50Hz交流电。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置，其特征是：所述超声波发生器（11）产生的超声波频率在20kHz至30kHz。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置，其特征是：所述机械臂（17）包括三个舵机，所述摄像头云台（16）包括两个舵机。

5.根据权利要求1所述的一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置，其特征是：所述除冰探头（13）是可拆卸更换的。

6.根据权利要求1所述的一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置，其特征是：所述激光测距模块（18）与除冰探头（13）平行固定在机械臂（17）末端。

说明书

一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置

技术领域

[0001] 本发明涉及高压电缆除冰技术领域，是一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置。

背景技术

[0002] 在我国很多地区，尤其是长江以南，高压输电线路在冬季都会不同程度地覆冰。覆冰造成的危害主要有以下四种：导线和杆塔过荷载事故、导线舞动事故、不均匀覆冰和不同
期脱冰事故及绝缘子覆冰闪络放电事故，严重影响电网安全运行，导致大面积停电，给人们
的生产和生活造成严重影响。

[0003] 现有的主流输电线路覆冰去除技术大致可分三种，即电热融冰、机械除冰、自然被动除冰，电热融冰技术需要在输电电缆中通入大电流使其产生大量焦耳热，达到融冰目的，
这一过程中会大量消耗电能且技术难度要求大，机械除冰通过人工敲击等方式去除覆冰，
工程量浩大，具有一定的作业风险，在一些崎岖的地区并不易展开，自然被动除冰技术是借
助自身重力、温度、风力等自然作用来使覆冰脱落，其除冰效率低下，效果不明显。超声波除
冰技术日趋成熟，能耗低，效率高。以无人机为载体的工具在航拍、搜救、测绘等领域得到了
广泛应用。

[0004] 总的来说，目前国内并没有一个完备的冰灾防治体系，现有的几项主要除冰技术也有很大局限性。

发明内容

[0005] 本发明为以低成本、高效率、易操作的方式解决输电线路覆冰问题，本发明提供了一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置，本发明提供了以下技术方案：

[0006] 一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置，所述装置包括起落架1、机架2、电池3、电子调速器4、电机5、螺旋桨6、飞行控制器7、GPS8、遥控接收机9、220V工频移动电源10、超
声波发生器11、超声波换能器12、除冰探头13、除冰控制单元14、摄像头15、摄像头云台16、
机械臂17、激光测距模块18和陀螺仪19；

[0007] 所述起落架1固定在机架2下方的两侧，所述电池3固定在机架2底面的一侧，所述飞行控制器7固定在机架2中心处，所述GPS8固定在机架2上方，所述遥控接收机9固定在机
架2一侧，所述电子调速器4固定在机架2悬臂上，所述电机5与电子调速器4连接，所述电机5
和螺旋桨6驱动连接固定在机架2悬臂末端，所述220V工频移动电源10固定在机架2上方，所
述超声波发生器11固定在220V工频移动电源10上方，所述除冰控制单元14固定在电池3下
方，所述摄像头15装配在摄像头云台16上，所述摄像头云台16固定在机架2底面的另一侧，
所述陀螺仪19、激光测距模块18和超声波换能器12固定在机械臂17末端，所述除冰探头13
连接超声波换能器12。

[0008] 优选地，所述电池3、GPS8、遥控接收机9和电子调速器4均与飞行控制器7控制连接。

[0009] 优选地，所述除冰控制单元14包括微处理器、nrf模块、驱动电路，所述微处理器连接nrf模块，所述rnf模块连接驱动电路，所述驱动电路连接电池3。

[0010] 优选地，所述220V工频交流电源10输出220V，50Hz交流电。

[0011] 优选地，所述超声波发生器11产生的超声波频率在20kHz至30kHz。

[0012] 优选地，所述机械臂17包括三个舵机，所述摄像头云台16包括两个舵机。

[0013] 优选地，所述除冰探头13是可拆卸更换的。

[0014] 优选地，所述激光测距模块18与除冰探头13平行固定在机械臂17末端。

[0015] 本发明具有以下有益效果：

[0016] 本发明装置对高压电缆除冰，可解决传统电热融冰技术需要电缆断电的问题，也极大地降低了电力工人手工除冰的风险，采用超声波技术除冰，能耗低，效率高，通过三轴
机械臂及其搭载的陀螺仪，激光测距模块，可抵消自身晃动，精确定位除冰作用点。

附图说明

[0017] 图1为一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置的轴测图；

[0018] 图2为一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置的俯视图；

[0019] 图3为一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置的侧视图；

[0020] 图4为一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置的仰视图；

[0021] 图5为一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置的斜视图A；

[0022] 图6为一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置的斜视图B。

具体实施方式

[0023] 以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。

[0024] 具体实施例一：

[0025] 根据图1至图6所示所示，本发明提供一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置，所述装置包括起落架1、机架2、电池3、电子调速器4、电机5、螺旋桨6、飞行控制器7、GPS8、遥
控接收机9、220V工频移动电源10、超声波发生器11、超声波换能器12、除冰探头13、除冰控
制单元14、摄像头15、摄像头云台16、机械臂17、激光测距模块18和陀螺仪19；

[0026] 所述起落架1固定在机架2下方的两侧，所述电池3固定在机架2底面的一侧，所述飞行控制器7固定在机架2中心处，所述GPS8固定在机架2上方，所述遥控接收机9固定在机
架2一侧，所述电子调速器4固定在机架2悬臂上，所述电机5与电子调速器4连接，所述电机5
和螺旋桨6驱动连接固定在机架2悬臂末端，所述220V工频移动电源10固定在机架2上方，所
述超声波发生器11固定在220V工频移动电源10上方，所述除冰控制单元14固定在电池3下
方，所述摄像头15装配在摄像头云台16上，所述摄像头云台16固定在机架2底面的另一侧，
所述陀螺仪19、激光测距模块18和超声波换能器12固定在机械臂17末端，所述除冰探头13
连接超声波换能器12。

[0027] 所述电池3、GPS8、遥控接收机9和电子调速器4均与飞行控制器7控制连接。所述除冰控制单元14包括微处理器、nrf模块、驱动电路，所述微处理器连接nrf模块，所述rnf模块
连接驱动电路，所述驱动电路连接电池3。通过nrf的无线通信功能，能实现对微处理器的远
程控制。

[0028] 所述220V工频交流电源10输出220V，50Hz交流电。所述超声波发生器11产生的超声波频率在20kHz至30kHz。所述陀螺仪19、激光测距模块18、超声波换能器及除冰探头13固
定在机械臂17末端，使得机械臂17能更精确的接触覆冰表面，所述机械臂17包括三个舵机，
可以实现三个自由度的运动；所述摄像头云台16包括两个舵机，能实现摄像头15两个自由
度的运动。所述除冰探头13是可拆卸更换的。所述激光测距模块18与除冰探头13平行固定
在机械臂17末端。

[0029] 通过遥控无人机至需要进行除冰作业的输电线路处，然后通过摄像头15回传的图像信息来对无人机的姿态进行调整，使得机械臂17位于输电线路的正上方并与输电线路保
持小于20厘米的距离，然后对无人机的飞行姿态进行限位，使无人机始终沿输电线路进行
飞行，然后调整机械臂17，利用摄像头图像、激光测距模块18和陀螺仪19数据信息来使得机
械臂17末端的除冰探头能与待除冰线路相接触，然后启动超声波发生器12，开始除冰作业。
除冰作业过程中，利用无人机的定向移动和机械臂17的姿态调整，再反复改变除冰探头与
输电线路相对位置，使得线路覆冰得以全方位的去除。

[0030] 以上所述仅是一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置的优选实施方式，一种基于超声波除冰的高压电缆除冰装置的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下
的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本
发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。