输电线路风速风向检测系统 |
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申请号 | CN201610121646.4 | 申请日 | 2015-12-17 | 公开(公告)号 | CN105807088A | 公开(公告)日 | 2016-07-27 |
申请人 | 韩明; | 发明人 | 韩明; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及一种输电线路 风 速风向检测系统,包括风速风向 传感器 、和 机器人 主体结构,机器人主体结构行驶在输电线路上,风速风向传感器位于机器人主体结构上,包括底座、微 控制器 、一个加热元件和两个测温元件,用于检测输电线路 位置 的当前风速和当前风向。通过本发明,能够采用机器检测的方式替代人工现场操作,并实现远程对输电线路风速风向情况的有效监控。 | ||||||
权利要求 | 1.一种输电线路风速风向检测系统,所述系统包括风速风向传感器和机器人主体结构,机器人主体结构行驶在输电线路上,风速风向传感器位于机器人主体结构上,包括底座、微控制器、一个加热元件和两个测温元件,用于检测输电线路位置的当前风速和当前风向。 |
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说明书全文 | 输电线路风速风向检测系统技术领域[0002] 本发明涉及输电线路领域,尤其涉及一种输电线路风速风向检测系统。 背景技术[0003] 输电线路由于长期架空于野外,其是否能够完成安全供电取决于周围环境参数的大小,如果在极端情况下,很可能对输电线路造成危害,从而导致线路中断,供电失败,给用电单位造成巨大的经济损失,给用电居民带来不便,如果线路下方存在道路,断开的线头还会导致车辆或行人触电,从而引起更严重的事故发生。 [0004] 由此可见,为了保证输电线路保持正常供电,供电管理部门不能放松对其周围各个环境参数的监测力度,例如,需要对输电线路所在环境的风速进行检测,以防止风速过大而引起线路被刮断,需要对输电线路所在环境的风向进行检测,以防止风向变化过于频繁而导致线路负载变化率增大而导致线路纠缠在一起。 [0005] 供电管理部门需要监控的是整条输电线路所在各个不同位置处的实时数据,而现有技术中采用的监控方案是,供电管理部门安排专门的人员定点定时去输电线路的各个位置进行检测,例如携带可通信的便携式检测设备进行操作,这种方式虽然在一定程度上能够获得较为准确的数据,但需要大量的人手,工作效率也低,而且,恶劣的野外环境影响工作人员的检测操作,也容易对工作人员的人身造成伤害。 [0006] 因此,需要一种新的输电线路风速风向检测方案,能够采用机械化模式替代落后的人工模式,同时能够对输电线路全程进行快速、准确的检测,从而将数据实时传输给供电管理部门进行判断,保障输电线路的供电安全。 发明内容[0007] 为了解决上述问题,本发明提供了一种输电线路风速风向检测系统,引入包括底座、微控制器、一个加热元件和两个测温元件的风速风向传感器同时对输电线路周围环境的风速和风向进行高精度检测,采用改良后的、能适应并通行于整体输电线路上的机器人作为通行平台,实现对输电线路周围环境参数的准确检测。 [0008] 根据本发明的一方面,提供了一种输电线路风速风向检测系统,所述系统包括风速风向传感器和机器人主体结构,机器人主体结构行驶在输电线路上,风速风向传感器位于机器人主体结构上,包括底座、微控制器、一个加热元件和两个测温元件,用于检测输电线路位置的当前风速和当前风向。 [0009] 更具体地,在所述系统运行开门险情检测系统中,包括:风速风向传感器,设置在前轮子结构上,包括底座、微控制器、一个加热元件和两个测温元件,一个加热元件和两个测温元件都位于底座上,两个测温元件均匀水平分布在一个加热元件两侧,加热元件基于电热转换原理被加热,在其周围产生一个温度梯度,微控制器与一个加热元件和两个测温元件分别连接,控制加热元件的加热电量,并基于一个加热元件和两个测温元件发送的三个温度值确定风速风向传感器所在位置的当前风速和当前风向;机器人主体结构,包括前轮子结构、中轮子结构、后轮子结构、刹车子结构、前方气动伸缩子结构、后方气动伸缩子结构、中部气动伸缩子结构、底板、重心控制子结构和控制箱;前轮子结构处于底板上方,包括前方驱动电机和前方行走轮,前方行走轮采用塑料材料,具有与输电线路相适应的圆槽,前方驱动电机与前方切削刀片和前方行走轮分别连接,用于为前方切削刀片提供切削动力的同时,为前方行走轮提供行走动力;中轮子结构位于前轮子结构和中轮子结构中间,处于底板上方,包括中部驱动电机和中部行走轮组成,中部行走轮采用塑料材料,具有与输电线路相适应的圆槽,中部驱动电机与中部行走轮连接,用于为中部行走轮提供行走动力;后轮子结构处于底板上方,包括后方驱动电机和后方行走轮,后方行走轮采用塑料材料,具有与输电线路相适应的圆槽,后方驱动电机与后方切削刀片和后方行走轮分别连接,用于为后方切削刀片提供切削动力的同时,为后方行走轮提供行走动力;前方气动伸缩子结构位于前轮子结构和底板之间,用于将前轮子结构连接到底板上,包括前方腕关节、前方垂直伸缩臂、前方肘关节、前方水平伸缩臂和前方肩关节,前方腕关节将前轮子结构和前方垂直伸缩臂连接,前方垂直伸缩臂与前方肘关节连接,前方水平伸缩臂将前方肘关节与前方肩关节连接,前方肩关节与底板连接,前方垂直伸缩臂还与凌阳SPCE061A芯片电性连接以接收前方垂直伸缩控制信号,前方水平伸缩臂还与凌阳SPCE061A芯片电性连接以接收前方水平伸缩控制信号;中部气动伸缩子结构位于中轮子结构和底板之间,用于将中轮子结构连接到底板上,包括中部腕关节、中部垂直伸缩臂、中部肘关节、中部水平伸缩臂和中部肩关节,中部腕关节将中轮子结构和中部垂直伸缩臂连接,中部垂直伸缩臂与中部肘关节连接,中部水平伸缩臂将中部肘关节与中部肩关节连接,中部肩关节与底板连接,中部垂直伸缩臂还与凌阳SPCE061A芯片电性连接以接收中部垂直伸缩控制信号,中部水平伸缩臂还与凌阳SPCE061A芯片电性连接以接收中部水平伸缩控制信号;后方气动伸缩子结构位于后轮子结构和底板之间,用于将后轮子结构连接到底板上,包括后方腕关节、后方垂直伸缩臂、后方肘关节、后方水平伸缩臂和后方肩关节,后方腕关节将后轮子结构和后方垂直伸缩臂连接,后方垂直伸缩臂与后方肘关节连接,后方水平伸缩臂将后方肘关节与后方肩关节连接,后方肩关节与底板连接,后方垂直伸缩臂还与凌阳SPCE061A芯片电性连接以接收后方垂直伸缩控制信号,后方水平伸缩臂还与凌阳SPCE061A芯片电性连接以接收后方水平伸缩控制信号;重心控制子结构位于底板下方,采用控制箱为重心调节的配重设备,包括重心调节气缸和三位电磁阀,重心调节气缸为重心调节提供动力,三位电磁阀通过调节控制箱和底板之间的相对距离来控制机器人主体结构的重心位置;控制箱位于底板下方,包括外壳和控制板,所述控制板集成了凌阳SPCE061A芯片和频分双工通信接口,频分双工通信接口与远端的供电管理服务器连接,用于接收供电管理服务器无线发送的无线控制指令,凌阳SPCE061A芯片还与频分双工通信接口、前方驱动电机、中部驱动电机和后方驱动电机分别连接,用于解析无线控制指令以确定并输出前方垂直伸缩控制信号、前方水平伸缩控制信号、中部垂直伸缩控制信号、中部水平伸缩控制信号、后方垂直伸缩控制信号或后方水平伸缩控制信号,还用于解析无线控制指令以确定前方驱动电机、中部驱动电机或后方驱动电机的驱动控制信号;伸缩限位开关组合,包括六个伸缩限位开关,用于分别限制前方垂直伸缩臂、前方水平伸缩臂、中部垂直伸缩臂、中部水平伸缩臂、后方垂直伸缩臂和后方水平伸缩臂的伸缩距离;刹车限位开关,用于限制刹车块的刹车距离;控制箱移动限位开关,用于限制控制箱的移动距离;其中,凌阳SPCE061A芯片与风速风向传感器连接,当当前风速大于等于预设风速阈值时,发出风速过大报警信号,当当前风速小于预设风速阈值时,发出风速正常信号;凌阳SPCE061A芯片将当前风向、风速过大报警信号或风速正常信号通过频分双工通信接口无线发送给远端的供电管理服务器。 [0010] 更具体地,在所述系统运行开门险情检测系统中:刹车子结构包括刹车块、刹车导向结构和刹车气缸。 [0011] 更具体地,在所述系统运行开门险情检测系统中:刹车块位于后方输电线路位置。 [0012] 更具体地,在所述系统运行开门险情检测系统中:刹车导向结构与刹车块和刹车气缸分别连接,用于为刹车块的刹车制动操作提供动力。 [0014] 以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述,其中: [0015] 图1为根据本发明实施方案示出的输电线路风速风向检测系统的结构方框图。 [0016] 附图标记:1风速风向传感器;2机器人主体结构 具体实施方式[0017] 下面将参照附图对本发明的输电线路风速风向检测系统的实施方案进行详细说明。 [0018] 输电线路大多架空在空旷地区甚至野外,其周围环境参数的变化对其安全性能够造成很大影响,因此,需要对其周围环境参数进行检测,这种检测最好是实时且全程的,这样,供电管理部门在获得数据后,能够立即做出判断,确定是否需要采用应急措施,对输电线路进行现场处理,从而,避免事故进一步蔓延。 [0019] 目前,由于设备通行性问题以及精度问题,供电管理部门不得不采用人工方式进行定点定时参数检测,这种方式具有很大的局限性,首先,爬到输电线路位置进行检测,危险性很大,而且,人工的检测模式效率太低,实时性无法得到保障。 [0020] 为了克服上述不足,本发明搭建了一种输电线路风速风向检测系统,能够对现有设备进行改造,从而对输电线路全程进行风速和风向的同时检测,并能够提高数据的准确性和实时性,从而便于供电管理部门做出准确的事故处理判断。 [0021] 图1为根据本发明实施方案示出的输电线路风速风向检测系统的结构方框图,所述系统包括风速风向传感器和机器人主体结构,机器人主体结构行驶在输电线路上,风速风向传感器位于机器人主体结构上,包括底座、微控制器、一个加热元件和两个测温元件,用于检测输电线路位置的当前风速和当前风向。 [0022] 接着,继续对本发明的输电线路风速风向检测系统的具体结构进行进一步的说明。 [0023] 所述系统包括:风速风向传感器,设置在前轮子结构上,包括底座、微控制器、一个加热元件和两个测温元件。 [0024] 一个加热元件和两个测温元件都位于底座上,两个测温元件均匀水平分布在一个加热元件两侧,加热元件基于电热转换原理被加热,在其周围产生一个温度梯度,微控制器与一个加热元件和两个测温元件分别连接,控制加热元件的加热电量,并基于一个加热元件和两个测温元件发送的三个温度值确定风速风向传感器所在位置的当前风速和当前风向。 [0025] 所述系统包括:机器人主体结构,包括前轮子结构、中轮子结构、后轮子结构、刹车子结构、前方气动伸缩子结构、后方气动伸缩子结构、中部气动伸缩子结构、底板、重心控制子结构和控制箱。 [0026] 前轮子结构处于底板上方,包括前方驱动电机和前方行走轮,前方行走轮采用塑料材料,具有与输电线路相适应的圆槽,前方驱动电机与前方切削刀片和前方行走轮分别连接,用于为前方切削刀片提供切削动力的同时,为前方行走轮提供行走动力。 [0027] 中轮子结构位于前轮子结构和中轮子结构中间,处于底板上方,包括中部驱动电机和中部行走轮组成,中部行走轮采用塑料材料,具有与输电线路相适应的圆槽,中部驱动电机与中部行走轮连接,用于为中部行走轮提供行走动力。 [0028] 后轮子结构处于底板上方,包括后方驱动电机和后方行走轮,后方行走轮采用塑料材料,具有与输电线路相适应的圆槽,后方驱动电机与后方切削刀片和后方行走轮分别连接,用于为后方切削刀片提供切削动力的同时,为后方行走轮提供行走动力。 [0029] 前方气动伸缩子结构位于前轮子结构和底板之间,用于将前轮子结构连接到底板上,包括前方腕关节、前方垂直伸缩臂、前方肘关节、前方水平伸缩臂和前方肩关节,前方腕关节将前轮子结构和前方垂直伸缩臂连接,前方垂直伸缩臂与前方肘关节连接,前方水平伸缩臂将前方肘关节与前方肩关节连接,前方肩关节与底板连接,前方垂直伸缩臂还与凌阳SPCE061A芯片电性连接以接收前方垂直伸缩控制信号,前方水平伸缩臂还与凌阳SPCE061A芯片电性连接以接收前方水平伸缩控制信号。 [0030] 中部气动伸缩子结构位于中轮子结构和底板之间,用于将中轮子结构连接到底板上,包括中部腕关节、中部垂直伸缩臂、中部肘关节、中部水平伸缩臂和中部肩关节,中部腕关节将中轮子结构和中部垂直伸缩臂连接,中部垂直伸缩臂与中部肘关节连接,中部水平伸缩臂将中部肘关节与中部肩关节连接,中部肩关节与底板连接,中部垂直伸缩臂还与凌阳SPCE061A芯片电性连接以接收中部垂直伸缩控制信号,中部水平伸缩臂还与凌阳SPCE061A芯片电性连接以接收中部水平伸缩控制信号。 [0031] 后方气动伸缩子结构位于后轮子结构和底板之间,用于将后轮子结构连接到底板上,包括后方腕关节、后方垂直伸缩臂、后方肘关节、后方水平伸缩臂和后方肩关节,后方腕关节将后轮子结构和后方垂直伸缩臂连接,后方垂直伸缩臂与后方肘关节连接,后方水平伸缩臂将后方肘关节与后方肩关节连接,后方肩关节与底板连接,后方垂直伸缩臂还与凌阳SPCE061A芯片电性连接以接收后方垂直伸缩控制信号,后方水平伸缩臂还与凌阳SPCE061A芯片电性连接以接收后方水平伸缩控制信号。 [0032] 重心控制子结构位于底板下方,采用控制箱为重心调节的配重设备,包括重心调节气缸和三位电磁阀,重心调节气缸为重心调节提供动力,三位电磁阀通过调节控制箱和底板之间的相对距离来控制机器人主体结构的重心位置。 [0033] 控制箱位于底板下方,包括外壳和控制板,所述控制板集成了凌阳SPCE061A芯片和频分双工通信接口,频分双工通信接口与远端的供电管理服务器连接,用于接收供电管理服务器无线发送的无线控制指令。 [0034] 凌阳SPCE061A芯片还与频分双工通信接口、前方驱动电机、中部驱动电机和后方驱动电机分别连接,用于解析无线控制指令以确定并输出前方垂直伸缩控制信号、前方水平伸缩控制信号、中部垂直伸缩控制信号、中部水平伸缩控制信号、后方垂直伸缩控制信号或后方水平伸缩控制信号,还用于解析无线控制指令以确定前方驱动电机、中部驱动电机或后方驱动电机的驱动控制信号;伸缩限位开关组合,包括六个伸缩限位开关,用于分别限制前方垂直伸缩臂、前方水平伸缩臂、中部垂直伸缩臂、中部水平伸缩臂、后方垂直伸缩臂和后方水平伸缩臂的伸缩距离;刹车限位开关,用于限制刹车块的刹车距离;控制箱移动限位开关,用于限制控制箱的移动距离。 [0035] 其中,凌阳SPCE061A芯片与风速风向传感器连接,当当前风速大于等于预设风速阈值时,发出风速过大报警信号,当当前风速小于预设风速阈值时,发出风速正常信号;凌阳SPCE061A芯片将当前风向、风速过大报警信号或风速正常信号通过频分双工通信接口无线发送给远端的供电管理服务器。 [0036] 可选地,在所述系统中:刹车子结构包括刹车块、刹车导向结构和刹车气缸;刹车块位于后方输电线路位置;刹车导向结构与刹车块和刹车气缸分别连接,用于为刹车块的刹车制动操作提供动力;以及可选地,微控制器为ARM9处理器。 [0037] 另外,限位开关又称行程限位开关,用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中,将行程限位开关安装在预先安排的位置,当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时,行程限位开关的触点动作,实现电路的切换。因此,限位开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器,它的作用原理与按钮类似。限位开关广泛用于各类机床和起重机械,用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中,还利用行程限位开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位,轿厢的上、下限位保护。 [0038] 限位开关就是用以限定机械设备的运动极限位置的电气开关。这种开关有接触式的和非接触式的。接触式的比较直观,在机械设备的运动部件上,安装上限位开关,与其相对运动的固定点上安装极限位置的挡块,或者是相反安装位置。当限位开关的机械触头碰上挡块时,切断了(或改变了)控制电路,机械就停止运行或改变运行。由于机械的惯性运动,这种行程开关有一定的“超行程”以保护开关不受损坏。 [0039] 采用本发明的输电线路风速风向检测系统,针对现有技术输电线路周围环境参数全程检测困难的技术问题,首先,改造了现有的机器人结构,使其能够全程通行在输电线路上,能够作为通行平台使用,其次,引入有针对性的、高精度的风速风向检测设备,从而实现机械化的参数检测。 |