一种集机械除冰和热力除冰于一体的除冰机器人控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种集机械除冰和热力除冰于一体的除冰机器人控制系统，涉及架空输电线缆保护设备技术领，以解决现有热力除冰机构因容易持续发热产生高温对输电线内部造成损害的问题，其包括通讯模块、设于除冰机器人上的转换控制器、蓄电池以及驱动热力除冰机构除冰的步进电机，热力除冰机构内设有U型加热板、与U型加热板电连接的继电器和安装在U型加热板上的温度传感器，U型加热板绕输电线周向设置，热力除冰机构通过转换控制器控制继电器关闭而控制为U型加热板提供热量，通过实施本技术方案，可使得绕输电线周向设置的U型加热板的温度控制在设定温度范围内，避免热力除冰机构因容易持续发热对输电线内部造成损害。

An ice deicing robot control system integrated with mechanical deicing and thermal deicing

【技术实现步骤摘要】
一种集机械除冰和热力除冰于一体的除冰机器人控制系统
本专利技术涉及架空输电线缆保护设备
，更具体的是涉及一种集机械除冰和热力除冰于一体的除冰机器人控制系统。
技术介绍
输电线路冬季覆冰是电力系统的自然灾害之一。由于导线上增加了冰荷载，对导线、铁塔和金具都会带来一定的机械损坏，覆冰严重时会断线、倒杆塔、导线舞动闪络及跳闸，导致大面积停电事故。由于事故发生在严冬季节，大雪封山或公路结冰，使得抢修条件十分艰难，造成长时间停电，严重威胁到电网的安全稳定运行及供电可靠性，对国民经济造成重大损失。目前，国内外对架空线路覆冰提出了数十种除冰技术方案，申请号为CN201310461054.3的专利公开了一种高压电线上柔击除冰机，包括有机壳，机壳上安装主动轮、从动轮，通过主动轮、从动轮将整个机体悬挂在输电线上，主动轮上设有环形的尖角状沟槽，输电线压于所述尖角状沟槽中；机壳内安装有依次连接的蓄电池、控制器、电动机，电动机传动连接蜗杆，蜗杆的上方设置蜗轮，蜗轮与主动轮通过一根传动皮带传动连接；蜗杆的前端伸出机壳并装一随蜗杆转动而转动的圆柱形旋转体，圆柱形旋转体上装有条状钢片。该技术方案仅用单一的旋转运动带动钢片即可直接除冰，在砸冰过程中飞转的钢片先刚后柔，保证输电线上的冰被有力地敲碎，而随后钢片又能顺着输电线截面柔和地滑过，使输电线不受损伤。然而该技术方案仍然存在以下不足之处：1、仅采用敲击振动的机械除冰方式，对雨凇、混合凇等结合力较强及冰层较厚的覆冰其效果有限，除冰效果不好；2、而采用固定设置在输电线上的热力除冰机构，容易因热力除冰机构持续发热对输电线内部造成损害；3、一般机械除冰无法适应不同直径的架空线路覆冰，除冰机构的刀头无法调整间距或只能在施工现场拆装和调整，操作复杂。因此，针对现有技术中的不足，设计一种集热力除冰法与机械除冰法相结合的除冰机器人就显得尤为重要，而在架空线路上如何一种集机械除冰和热力除冰于一体的除冰机器人控制系统是其中的关键。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种集机械除冰和热力除冰于一体的除冰机器人控制系统，以实现设置一种集热力除冰法与机械除冰法相结合的除冰机器人，避免热力除冰机构因容易持续发热产生高温对输电线内部造成损害。本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：一种集机械除冰和热力除冰于一体的除冰机器人控制系统，包括通讯模块、设于除冰机器人上的转换控制器、蓄电池以及驱动机械除冰机构破冰的驱动电机和驱动热力除冰机构除冰的步进电机，蓄电池分别与转换控制器、驱动电机和步进电机电连接；转换控制器与通讯模块双向连接，通过转换控制器控制驱动电机转动而驱动机械除冰机构实现机械破冰，热力除冰机构内设有U型加热板、与U型加热板电连接的继电器和安装在U型加热板上的温度传感器，所述U型加热板绕输电线周向设置，所述继电器与蓄电池连接，热力除冰机构通过转换控制器控制继电器关闭而控制为U型加热板提供热量。本专利技术基础方案的工作原理为：通过转换控制器与通讯模块双向连接，可远程控制架空除冰机器人智能除冰；蓄电池分别为转换控制器、驱动电机和步进电机提供电源；利用机械除冰时，通过转换器控制电机转动而驱动机械除冰机构实现机械初次破冰；与此同时，热力除冰过程为：通过通讯模块远程控制转换控制器控制继电器关闭，使得U型加热板与蓄电池连通，将电能转换为热能，为U型加热板提供热量，而U型加热板绕设输电线周向设置，可实现为输电线移动过程中周向加热，实现热力除冰，可对雨凇、混合凇等结合力较强及冰层较厚的覆冰进行有效的去除，除冰效率高，除冰效果好；且在U型加热板上设有温度传感器，温度传感器与转换控制器电连接，当温度传感器感应的温度大于或等于设定温度时，转换控制器控制继电器打开，停止为U型加热板提供热量；当温度传感器感应的温度小于设定值时，通过转换控制器控制继电器关闭，继续为U型加热板提供热量；如此，使得绕输电线周向设置的U型加热板的温度控制在设定温度范围内，避免热力除冰机构因容易持续发热产生高温对输电线内部造成损害。进一步地，所述除冰机器人包括机壳，所述机壳上安装有主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮上设有环形的尖角状沟槽，输电线压于所述尖角状沟槽内；机壳内设有涡轮蜗杆机构，所述蜗杆与驱动电机输出轴连接，所述涡轮设置在蜗杆上方且与蜗杆啮合，所述涡轮与主动轮通过传动带A传动连接，所述蜗杆前端伸出机壳并连接有随蜗杆转动而转动的旋转体，所述机械除冰机构设置在旋转体上。机械除冰机构可同一驱动电机驱动除冰机器人在高压输电线上移动的同时驱动机械除冰机构实现机械除冰，实现初步除冰。进一步地，所述机械除冰机构包括转动柱和沿转动柱径向均匀布置的多个刀片，所述旋转体沿转动柱轴向穿设在转动柱内且旋转体轴线与转动柱的轴线相互重合。旋转体随驱动电机转动过程中带动转动柱沿旋转体快速转动，从而沿转动柱径向均匀布置的多个刀片可利用积蓄的能量迅速飞转敲击输电线上的冰块，作用力并不直接作用在输电线上，而是作用在输电线上的冰块上，可对冰层较厚的覆冰实现初步破碎；再利用热力除冰机构进一步加热除冰，可对结合力较强及冰层较厚的覆冰进行有效的去除。进一步地，所述转动柱上设有用于刀片的锁紧机构，所述锁紧机构包括沿转动柱轴向设置的锁紧丝杆和锁紧螺母，所述锁紧丝杆上设有锁紧齿，所述刀片延伸至转动柱一端的端面上布置有与锁紧齿相啮合的啮合齿，通过转动锁紧丝杆带动刀片向转动柱内/外移动，用于调节刀片的破冰直径。实现转动柱上的除冰刀片沿转动柱径向可调，用于调节刀片与输电线之间的距离，从而可适应不同直径的架空线路覆冰，避免现有除冰机构的刀头无法调整间距或只能在施工现场拆装和调整，操作复杂的问题。进一步地，所述热力除冰机构包括传动带B和对称设置在输电线两侧的壳体，所述两个壳体均设置在机壳上，且两个壳体内侧上下两端均设有滑轨，每个壳体内侧两个滑轨之间均设有齿轮和与齿轮啮合的上齿条和下齿条，所述上齿条/下齿条一端延伸至壳体内与滑轨滑动连接，另一端与U型加热板固定连接，所述齿轮通过传动带B与步进电机的输出轴传动连接。热力除冰机构通过转换控制器控制步进电机转动，从而驱动与步进电机输出轴通过传动带B传动连接的齿轮转动，齿轮带动与齿轮啮合的上齿条和下齿条同步移动，利用与齿轮啮合的上齿条和下齿条固定连接的U型加热板沿输电线移动加热，控制热力除冰机构中的U型加热板与输电线之间的接触频率，进一步避免容易因热力除冰机构持续发热对输电线内部造成损害。进一步地，所述U型加热板包括相互贴合的柔性导热基板和柔性透明面板，所述柔性导热基板的表面涂覆有吸热膜层，且吸热膜层设置在柔性导热基板和柔性透明面板之间。架空线路覆冰设置在高空，因此可利用吸热膜层吸附太阳能并将太阳能转换为电能后通过柔性导热基板对输电线上的覆冰实现热力除冰，节约能源；当太阳能提供的热量不足以达到设定温度时，便通过转换控制器控制机壳内设置的蓄电池为U型加热板提供热量，使得U型加热板的温度达到设定值，保证对架空线路覆冰的除冰效果。进一步地，还包括定位传感器、距离传感器以及微型摄像头和与微型摄像头连接的存储模块，定位传感器、距离传感器和存储模块分别与转换控制器连接；且转换控制器与微型摄像头电连接，控制微型摄像头关闭。具体可设置在除冰机器人本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集机械除冰和热力除冰于一体的除冰机器人控制系统，其特征在于：包括通讯模块、设于除冰机器人上的转换控制器、蓄电池以及驱动机械除冰机构破冰的驱动电机和驱动热力除冰机构除冰的步进电机，蓄电池分别与转换控制器、驱动电机和步进电机电连接；转换控制器与通讯模块双向连接，通过转换控制器控制驱动电机转动而驱动机械除冰机构实现机械破冰，热力除冰机构内设有U型加热板、与U型加热板电连接的继电器和安装在U型加热板上的温度传感器，所述U型加热板绕输电线周向设置，所述继电器与蓄电池连接，热力除冰机构通过转换控制器控制继电器关闭而控制为U型加热板提供热量。

【技术特征摘要】
1.一种集机械除冰和热力除冰于一体的除冰机器人控制系统，其特征在于：包括通讯模块、设于除冰机器人上的转换控制器、蓄电池以及驱动机械除冰机构破冰的驱动电机和驱动热力除冰机构除冰的步进电机，蓄电池分别与转换控制器、驱动电机和步进电机电连接；转换控制器与通讯模块双向连接，通过转换控制器控制驱动电机转动而驱动机械除冰机构实现机械破冰，热力除冰机构内设有U型加热板、与U型加热板电连接的继电器和安装在U型加热板上的温度传感器，所述U型加热板绕输电线周向设置，所述继电器与蓄电池连接，热力除冰机构通过转换控制器控制继电器关闭而控制为U型加热板提供热量。2.根据权利要求1所述的一种集机械除冰和热力除冰于一体的除冰机器人控制系统，其特征在于：所述除冰机器人包括机壳，所述机壳上安装有主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮上设有环形的尖角状沟槽，输电线压于所述尖角状沟槽内；机壳内设有涡轮蜗杆机构，所述蜗杆与驱动电机输出轴连接，所述涡轮设置在蜗杆上方且与蜗杆啮合，所述涡轮与主动轮通过传动带A传动连接，所述蜗杆前端伸出机壳并连接有随蜗杆转动而转动的旋转体，所述机械除冰机构设置在旋转体上。3.根据权利要求2所述的一种集机械除冰和热力除冰于一体的除冰机器人控制系统，其特征在于：所述机械除冰机构包括转动柱和沿转动柱径向均匀布置的多个刀片，所述旋转体沿转动柱轴向穿设在转动柱内且旋转体轴线与转动柱的轴线相互重合。4.根据权利要求3所述的一种集机械除冰和热力除冰于一体的除冰机器人控制系统，其特征在于：所述转动柱上设有用于刀片的锁紧机构，所述锁紧机构包括沿转动柱轴向设置的锁紧丝杆和锁紧螺母，所述锁紧丝杆上设有锁紧齿，所述刀片延伸至转动柱一端的端面上布置有与锁紧齿相啮合的啮合齿，通过转动锁紧丝杆带动刀片向转动柱内/外移动，用于调节刀片的破冰直径。5.根据权利要求2所述的一种集机械除冰和热力除...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋平，
申请(专利权)人：四川弘毅智慧知识产权运营有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51