论高压输电线路巡线机器人的研究与设计

论高压输电线路巡线机器人的研究与设计

张建忠

国网山西省电力公司阳泉供电公司 山西 045000

摘要：电力供应作为基础性能源保障，对整个国家的经济发展具有重要意义，关乎人们日常生活和生产各个方面，有利于保障和改善民生。因此需要做好高压输电线路的建设和维护工作，不断提升线路运行质量。总体而言，我国高压输电线路的安装自然环境较差，地形复杂，坡度较大，条件恶劣，这对线路的日常检查和维修提出了更高的要求。新时期利用智能科技将机器人应用到线路检测领域，利用智能巡线来实现对电力系统的检查，有利于实现高压输电线路维护的经济化和专业化，减少巡查检测成本，同时提升管理的质量和效率，有利于促进高压输电线路的安全和平稳运行，为高压线路的维护做好技术保障。

关键词：高压输电线，巡线机器人，研究与设计

引言

社会经济的发展和城市化进程加快对电力的需求越来越大，短时期内高压输电线路的数量巨增，分布范围越来越广，对电压的运输等级也越来越高因此需要切实维护电力供应的安全性和稳定性，保障社会电力供应。受高压输电线路分布区域地理环境的影响，线路覆盖区的地形十分复杂，同时杆线距离地面距离较大，而线径较小，因此，如果线路表面有污秽物和较低低程度的破损，不容易被管理人员发现，而这种微小的问题很容易导致线路故障，增加线路运行的安全隐患，影响高压电线运输的安全性和稳定性。因此，因近期检查线路运行状况，及时发现线路存在的秀蚀和破损、断骨等问题，根据具体问题，才需要针对性的措施加以调整，保障线路运输安全。黑石街在线路巡视领域应用智能化机器人，有利于提升巡视工作的准确性和有效性，提升高压线路管理的智能化水平。智能巡视机器人加机械和自动化控制、传感器等各种功能及于一体，应用在电力系统进行线路巡查，有利于提升整个线路管理工作的专业化水平，更加经济的进行线路维修，有利于促进电力行业的智能化水平。

1 现阶段电网巡视方式概述

当前我国电网巡线主要有三种方式：人工巡线，无人机巡线和利用智能机器进行巡线。第一种人工巡线方法比较传统，通过派遣巡线人员，利用肉眼对视线范围内的输电线路进行观测和检查，工作量较大，工作强度大，而且较为辛苦，面对我国输电线路覆盖范围越来越广，地形极为复杂的状况，人工公巡线已无法满足电网巡线要求。为提高巡线的工作效率和质量，保证引入无人机巡线能在一定程度上提高巡线效率和巡线范围。巡线监测人员能够通过无人机勘探到地形复杂的线路运行状况，极大提升巡线方式的可靠性。嗯，无人机巡视也有一定弊端，无人机需要跟输电线路有较大的安全距离，降低了巡线勘测的准确性，而且无人机需要能量供应，因此续航能力得不到保证，限制了这种巡线方式的发展。如果在恶劣天气状况下，或者受电磁波的影响较大，无人机则不能正常工作。总体而言，利用无人机进行巡线，成本较高，而且巡线很容易受到局限。

相比于人工巡线和无人机巡线，智能机器人这种巡线方式能避免上述弊端，能够有效实现对输电线路的监测和预警。巡线机器人内部结合了机械和电源技术，通信技术自动控制技术和传感器的能够在十分复杂严峻的环境下进行作业，实现对输电线路的有效监测，能准确判断线路运行状况，同时通过对高压输电线路的数据信息进行反馈，有利于管理人员作出预警措施，及时有效的解决线路存在的问题。

2 巡线机器人系统设计及关键技术

2.1 系统概

巡线机器人通过利用灵活的机械结构来实现灵活高效作业，能够有效的跨越障碍物，通过集体搭载可见光摄像机，红外线摄像机和激光雷达系统等技术，能够准确有效地识别输电线路附近存在的障碍物，同时检测剧烈将障碍物的特征信息进行有效识别反馈到后台管理人员，刘力远，管理人员进行分析总结和预判高压输电线线路的运行状况。激光雷达有利于测试障碍物的距离，信息对障碍物进行分析和处理，可见光摄像机能清晰拍摄线路周围的环境，同时，红外摄像机能够采集线路附近的热量信息，将整个系统数据进行打包传送至机器人的内部处理器，将分析后的数据传输到通信模块，随后通讯模块能直接将数据传送到服务器的后台和终端。综上所述，巡线机器人系统有三种基本机械结构，激光雷达，可见光摄像机和红外线摄像机，通过这三种系统，将障碍物的具体特征反馈到机器人处理器，随后机器人处理器能够有效的将数据处理结果保存到通信模块，随后再传入后台服务器和终端。

2.2 总体设计

巡线机器人能够在高压输电线路上自由行走，通过双电动机和滚轮控制方向和速度，平稳运行在线路上，能够较为直接的检测高压输电线路的状况。实现机器人利用直流电动机差动驱动力来获取运行冻裂，实现在输电线路上的自由工作。直流电动机采用调节脉宽的技术，通过逆变电动开关装置的开关控制来输出电压，能有效实现输出端获得所需要的脉宽。在直流电动机电枢上电的占空比被PWM技术改造过，因此，可也通过改变平均电压的方式来控制转速。

2.3 激光雷达系统设计

激光雷达系统能有效测量距宽，能有较好的定向性和分辨率。通过应用激光雷达系统能够有效使巡视机器人获取障碍物的距离和位置信息，同时这种技术跟微波雷达相比，存在着抗干扰性能力更强，而体积更小的优点。

在高压输电线路附近环境的障碍物检，可以通过反射模块、接收模块、扫描模块和测距模块综合协调配合，能准确反馈障碍物具体信息。发射模块和接收模块主要有激光发射机、探测镜和光电信号接收器组成，光电信号可以有效采集和接收，由同轴光路采集发射信号脉冲和回波信号脉冲进行触发。而扫描模块和测试模块，主要利用机械内部的微处理器来分析其光信号，根据内置算法来判断障碍物的位置和距离，并将分析的数据传送至机器人的处理器。激光雷达系统通过四种模块的综合处理，各种模块发挥不同的作用，彼此配合来实现对高压输电线路环境的监测，有利于更精准的监测线路周围障碍物，更准确地判断障碍物的具体信息，实现高压路线巡视的智能化监测。

2.4 可见光摄像机设计

可见光摄像机最常用的装置有枪机和球机。由于枪机的可监控范围较小，而对书店线路的监测面较大，需要多方为全面监控，因此通常选用球机拍摄视频来采集单元主要信息。采集的单元是通过智能云台高速球机来实现，可以通过拍摄视频的方式进行信息采集，能够支持远程触发式进行视频查看和现场拍照。在前端的视频采集各种工作环节和模式都可以通过后台进行远程操作。智能云台球机选择的产品是鹰视眼公司生产的YSY-WX5810N型号的产品，能有效满足上述功能的要求。

2.5 红外摄像仪设计

有远高压输电线路设备和电缆，通常是由于过载或者压接点接触不良而引发的短路和绝缘老化现象，因此都会通过热量的形式来表现高压线路运行状况。因此，在线路巡视中引入红外摄像也能有效监测线路的温度，提高供电的稳定性和可靠性。有远线路设备和电缆，只能通过间接的方式测量线路温度，因此，选择红外线非接触测温工具有效满足要求。通常情况下，红外测温模块是一种32像素乘以24像素的红外阵列。

3 结语语

为保证输电线路的安全性和稳定性，需要加强对线路运行的检查和维修工作。新时期有约输电线路分布范围越来越广，分布区域地形和气候条件较为复杂，因此，要引用智能化方式，不断提升巡线管理的质量和效率，应用巡线机器人进行输电线路的检查，通过一系列技术手段作为技术支撑，能有效降低输电线路存在故障的概率。为提升输电线多的智能化水平，在线路巡视工作中灵活利用机械结构，搭载可见光摄像机，红外线摄像仪和激光雷达系统进行智能化巡线，能有效发现线路可能出现的锈蚀、磨损和断股等缺陷，提升电网管理的质量。

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