一种圆钢避雷针状态检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种圆钢避雷针状态检测系统及检测方法，系统包括遥控装置、安装于避雷针上的机器人以及上位机，机器人包括中央支架、固定于中央支架上下表面的爬行机构、以及安装于中央支架边缘导轨上的检测模块，检测模块包括沿导轨滑动的传动机构以及固定安装于传动机构上的摄像头，遥控装置用于控制爬行机构实现机器人的上下移动和障碍物的翻越，上位机用于控制传动机构的旋转移动以及与摄像头之间信息采集的传送。本发明专利技术将机器人安装于圆钢避雷针上，通过遥控装置控制机器人的上下移动以及障碍物的翻越，再配合上位机控制传动机构沿避雷针旋转移动，由摄像头获取避雷针表面状态信息，结果直观且工作效率高，保障了电网的运行安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种圆钢避雷针状态检测系统及检测方法，属于电力系统

技术介绍
避雷针作为有效防止直击雷击的电力设备，对保护变电站内人身设备安全具有非常重要的作用。然而，避雷针在制造过程中可能会由于工艺问题使材料内部或表面存在沙眼、裂纹等缺陷，且在使用过程中由于经常会受到极端温度、强风载荷、雨水侵袭及电化学腐蚀等因素的影响，致使材料缺陷加重。尤其是对于变电站内广泛使用的圆钢避雷针，其每段间的焊接处或法兰连接处，更容易受到以上因素的影响而出现裂纹或发生锈蚀，若无法及时发现排查，则可能引发避雷针断裂、倒塌等严重事故，对变电站内人身、设备带来严重的安全隐患。近年来，国内变电站避雷针断裂、倒塌的事故时有发生，因此有必要对避雷针的结构状态进行有效检测。对于220kV及以上电压等级的变电站，目前多采用独立避雷针及构架避雷针的方式，避雷针结构主要分为圆钢型和钢架型。钢架型避雷针还分为三棱、四棱、六棱钢架等，此类避雷针结构较为稳固，且易于人力攀爬，检测手段较为成熟；而圆钢避雷针因为高度及结构的原因，人力无法攀爬，也缺乏有效的检测手段，大多利用望远镜、无人机等设备对其表面状态进行定期巡视，不但难以直观有效获取状态信息，还耗费了大量人力物力，降低了工作效率。
技术实现思路
基于上述原因，本专利技术的目的是提供一种圆钢避雷针状态检测系统及检测方法，在保障人身、设备安全的前提下，能够方便、直观、准确地获取避雷针表面状态信息，节约大量人力物力成本，提高工作效率。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术手段为：一种圆钢避雷针状态检测系统，包括遥控装置、机器人和上位机，机器人包括中央支架、爬行机构和检测模块，遥控装置用于控制爬行机构实现机器人的移动，上位机用于控制检测模块实现对避雷针的状态检测；所述中央支架的中部设有通孔，其边缘设有导轨，检测模块设于导轨上可沿导轨滑动；爬行机构对称设置于中央支架的上下面上，其包括安装于中央支架上的爬行臂电机，爬行臂一端与爬行臂电机输出轴连接，另一端设有滚轮，爬行臂电机控制爬行臂在垂直于中央支架方向张合；爬行臂上安装有滚轮电机，滚轮电机与滚轮之间通过齿形带连接，滚轮电机驱动齿形带运动，齿形带带动滚轮运动。所述检测模块包括传动机构和垂直固定于传动机构上的摄像头，传动机构上设有滚轮，导轨为T型导轨，传动机构与T型导轨卡接并通过滚轮沿导轨滑动。所述爬行臂分为设于中央支架上表面的上爬行臂和设于中央支架下表面的下爬行臂，上、下爬行臂均在各面设置三个，每面三个爬行臂构成三角形结构。所述每一面的三个爬行臂之间分别通过横向紧固弹簧连接，垂直于中央支架上下对称设置的爬行臂之间分别通过纵向紧固弹簧连接。所述爬行臂为可拆卸式，中央支架为圆形，其由两个半圆拼装构成。所述遥控装置包括ARM芯片和单片机，遥控装置上设有上行、下行、上爬行臂起、上爬行臂收、下爬行臂起、下爬行臂收六种功能的按键。所述中央支架上集成安装了微控制器、无线通讯模块和电源模块，爬行臂电机和滚轮电机上均安装有电机驱动卡，遥控装置通过无线通讯模块发送指令和接收反馈信号，微控制器接收到遥控装置的指令后将驱动信号发送给各电机驱动卡，电源模块采用锂电池给各模块供电。所述检测机构还包括微控制器、无线通讯模块和电源模块，传动机构上的电机安装有电机驱动卡，上位机通过无线通讯模块进行信号传输，微控制器接收到上位机的指令后将驱动信号发送给传动机构的电机驱动卡，驱动传动机构沿导轨滑动，电源模块采用锂电池给各模块供电；摄像头上集成了无线通讯模块，摄像头的信息采集和信息发送通过无线通讯模块与上位机建立连接。所述微控制器采用STM32F103微控制器，无线通讯模块采用nRF24L01芯片，电源模块包括LM2576和MC34063集成电路。一种基于上述检测系统的圆钢避雷针状态检测方法，包括以下步骤：步骤1、机器人的安装：将机器人安装于圆钢避雷针上，使圆钢避雷针穿过中央支架上的通孔；步骤2、机器人的移动控制：通过遥控装置与中央支架上集成安装的无线通讯模块传送指令，由微控制器发送驱动信号给爬行臂电机驱动卡和滚轮电机驱动卡，进而驱动爬行臂电机正转或反转实现爬行臂的张开或收起，通过爬行臂的张开和收起动作配合实现翻越障碍，同时驱动滚轮电机正转或反转实现机器人的向上或向下移动；步骤3、检测模块的控制：通过上位机与检测模块中的无线通讯模块传送指令，检测模块中的微控制器接收到指令后发送驱动信号给传动机构电机驱动卡，进而驱动传动机构沿导轨旋转移动，安装于传动机构上的摄像头将圆钢避雷针13上的状态信息通过集成在摄像头内部的无线通讯模块传送给上位机。本专利技术检测系统的机器人安装于圆钢避雷针上，通过手持遥控装置控制机器人爬行机构的上下移动以及遇到障碍物时的翻越动作，再配合上位机控制检测模块中传动机构沿避雷针进行360°旋转移动，利用摄像头实现避雷针表面状态检测信息的采集，通过远程无线控制可获得直观且清晰的避雷针状态信息，不仅能节约人力物力，提高工作效率，还有效规避由于避雷针表面状态缺陷而可能引发的电力安全事故，保障电网运行安全。以下通过附图和具体实施方式对本专利技术做进一步阐述。附图说明：图1为本专利技术机器人主视结构示意图；图2为本专利技术机器人俯视结构示意图；图3为检测模块结构示意图；图4为机器人爬行运动控制原理图；图5为检测模块控制原理图。具体实施方式：结合图1至图5所示，一种圆钢避雷针状态检测系统，包括遥控装置、机器人和上位机，机器人又包括圆形中央支架1、爬行机构和检测模块。中央支架1的中部设有圆形通孔，避雷针13从圆形通孔中穿过，为方便机器人在各类避雷针13上安装，将中央支架1设计为两个半圆装配而成。中央支架1的边缘圆周上设有T型导轨2，导轨2上设有可沿导轨2滑动的检测模块，检测模块可沿中央支架1进行360°旋转，其主要用于对避雷针13的表面状态进行检测。本实施例中的检测模块主要由传动机构10和垂直固定于传动机构10上的摄像头9构成，传动机构10卡接于T型导轨2上，并通过其上的滚轮15沿导轨2滑动。爬行机构对称设置于中央支架1的上下面上，用于机器人沿避雷针13上下移动，其主要包括固定安装于中央支架1上的爬行臂电机3，爬行臂电机3的输出轴连接爬行臂，爬行臂电机3用于控制爬行臂在垂直于中央支架1方向进行90°张合运动，其主要目的是在机器人移动的过程中遇到避雷针13上的法兰14或其他障碍物时，能够通过爬行臂的张合翻越障碍物。爬行臂的另一端设有滚轮5，爬行臂上安装有滚轮电机4，滚轮电机4与滚轮5之间通过齿形带6连接，滚轮电机4驱动齿形带6运动，齿形带6带动滚轮5沿避雷针13表面运动。机器人在安装使用时，其滚轮5与避雷针13表面接触，利用接触摩擦力实现机器人的稳定、匀速爬行，利用静止时电机的反向力矩，实现机器人与避雷针13的紧密依附。为更好的实现机器人的稳定移动，以及方便爬行臂翻越障碍物，上述爬行臂分为设于中央支架1上表面的上爬行臂7和设于中央支架1下表面的下爬行臂8，上、下爬行臂均在各面设置三个，每面三个爬行臂构成三角形结构，使中央支架1呈水平状态沿避雷针13稳固移动。上述上下两组爬行臂均可以设计为可拆卸式，以便于机器人能够在各类避雷针13上安装。进一步为了使爬行臂之间的连接更加稳固，在每一面的三个爬行臂之间分别通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆钢避雷针状态检测系统，其特征在于：包括遥控装置、机器人和上位机，机器人包括中央支架、爬行机构和检测模块，遥控装置用于控制爬行机构实现机器人的移动，上位机用于控制检测模块实现对避雷针的状态检测；所述中央支架的中部设有通孔，其边缘设有导轨，检测模块设于导轨上可沿导轨滑动；爬行机构对称设置于中央支架的上下面上，其包括安装于中央支架上的爬行臂电机，爬行臂一端与爬行臂电机输出轴连接，另一端设有滚轮，爬行臂电机控制爬行臂在垂直于中央支架方向张合；爬行臂上安装有滚轮电机，滚轮电机与滚轮之间通过齿形带连接，滚轮电机驱动齿形带运动，齿形带带动滚轮运动。

【技术特征摘要】
1.一种圆钢避雷针状态检测系统，其特征在于：包括遥控装置、机器人和上位机，机器人包括中央支架、爬行机构和检测模块，遥控装置用于控制爬行机构实现机器人的移动，上位机用于控制检测模块实现对避雷针的状态检测；所述中央支架的中部设有通孔，其边缘设有导轨，检测模块设于导轨上可沿导轨滑动；爬行机构对称设置于中央支架的上下面上，其包括安装于中央支架上的爬行臂电机，爬行臂一端与爬行臂电机输出轴连接，另一端设有滚轮，爬行臂电机控制爬行臂在垂直于中央支架方向张合；爬行臂上安装有滚轮电机，滚轮电机与滚轮之间通过齿形带连接，滚轮电机驱动齿形带运动，齿形带带动滚轮运动。2.根据权利要求1所述的一种圆钢避雷针状态检测系统，其特征在于：所述检测模块包括传动机构和垂直固定于传动机构上的摄像头，传动机构上设有滚轮，导轨为T型导轨，传动机构与T型导轨卡接并通过滚轮沿导轨滑动。3.根据权利要求1所述的一种圆钢避雷针状态检测系统，其特征在于：所述爬行臂分为设于中央支架上表面的上爬行臂和设于中央支架下表面的下爬行臂，上、下爬行臂均在各面设置三个，每面三个爬行臂构成三角形结构。4.根据权利要求3所述的一种圆钢避雷针状态检测系统，其特征在于：所述每一面的三个爬行臂之间分别通过横向紧固弹簧连接，垂直于中央支架上下对称设置的爬行臂之间分别通过纵向紧固弹簧连接。5.根据权利要求1所述的一种圆钢避雷针状态检测系统，其特征在于：所述爬行臂为可拆卸式，中央支架为圆形且由两个半圆拼装构成。6.根据权利要求1所述的一种圆钢避雷针状态检测系统，其特征在于：所述遥控装置包括ARM芯片和单片机，遥控装置上设有上行、下行、上爬行臂起、上爬行臂收、下爬行臂起、下爬行臂收六种功能的按键。7.根据权利要求1所述的一种圆钢避雷针状态检测系统，其特征在于：所述中央支架上集成安装了微控制器、无线通讯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华龙，童啸霄，殷超，倪利，戴国成，裘佳锋，张建浩，凌超，竺菊菊，王兆旭，
申请(专利权)人：国网浙江嵊州市供电公司，国网浙江省电力公司绍兴供电公司，国网浙江省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33