【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及架空线路，具体为一种架空线防覆冰和融冰的装置及方法。
技术介绍
1、随着现代社会经济的发展，对电力的需求越来越大，电力成为人民生活和工业生产中必不可少的能源，在现代社会中扮演的角色越来越重要。保证电力的安全稳定供应成为电网一个重要任务和使命。现有的除输电线路覆冰的技术有很多，例如人工除冰、机器人除冰、无人机除冰以及直流融冰等，这些技术在除冰效率上还需要提升，且受地形和覆冰的厚度等因素的影响限制很大，当受到极端的天气影响时还是无法快速、有效的除冰。现有的研究主要是集中在除覆冰上，但在除冰技术上难以有突破性的成果解决这个问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种架空线防覆冰和融冰的装置及方法，其目的在于解决
技术介绍
中所提到的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种架空线防覆冰和融冰的装置，包括无人机、喷射装置以及用于控制无人机和喷射装置的地面控制模块，无人机通过吊载臂携带喷射装置，无人机上设置有用于自身定位的定位装置、用于自身测距的测距激光雷达以及用于检测自身姿态的检测模块；喷射装置由容具以及喷管喷头组成，所述喷管上设置有调节自身长度以及喷头角度的调节组件。
3、进一步的，喷射装置包括连接于吊载臂上的试剂容器，试剂容器的一侧通过支架连接喷射器，喷射器通过喷管连接试剂容器，所述喷射器包括竖直连接于支架上的固定管，固定管处于支架相反一侧依次连接有多根调节管，调节管的外侧端头均连接有扇形喷嘴，调节管靠近外侧端头
4、进一步的，试剂容器内共设有两个独立的腔室，两个独立的腔室之间设置有分别连接两个腔室的切换阀，切换阀和喷管连接，两个独立的腔室内均设有水泵，水泵和切换阀链接。
5、进一步的，调节组件包括连接于调节管和固定管之间的软管，所述调节管和固定管之间连接有拉伸弹簧；所述固定管上连接有和调节管数量相匹配的第一步进电机，第一步进电机传动端连接有第二转轮，第一步进电机上通过连接杆连接有第一转轮，且第一转轮和第二转轮传动连接，第一转轮上环绕连接有链条的一端，链条的另一端通过固定座连接于调节管上。
6、进一步的，调节管包括连接于固定管上的连接管，以及滑动套设于连接管上的滑动管，调节管和拉伸弹簧的具体连接关系为：连接管和固定管之间连接有拉伸弹簧；连接管和链条的具体连接关系为：链条的另一端连接于滑动管上。
7、进一步的，电动伸缩装置包括连接管上设置的锯齿滑轨以及滑动管上设置的第二步进电机，第二步进电机的传动端连接有齿轮，齿轮和锯齿滑轨啮合，所述连接管上还设有限位开关。
8、进一步的，滑动管上均设置有比较器和电子比例阀，所述电子比例阀上带有流量检测装置。
9、一种架空线防覆冰和融冰的方法，包括如下步骤：
10、步骤s1：监测输电线路上的覆冰厚度，根据覆冰厚度使用无人机采取不同措施对输电线路进行清理；
11、所述根据覆冰厚度使用无人机采取不同措施对输电线路进行清理的具体过程为：当覆冰厚度大于10mm，对输电线路上的覆冰先喷火，再喷混合试剂进行清除；当覆冰厚度小于10mm，则对输电线路只喷洒混合试剂进行清除；
12、步骤s2：无人机装载混合试剂飞至输电线路覆冰处，采用边缘检测算法对输电线路进行检测识别，识别为输电线路后，无人机控制喷射装置对准输电线路；
13、步骤s3：喷射装置对准输电线路后，激光雷达测量无人机与输电线路之间的距离，cpu控制无人机保持与输电线路固定距离，超声波定位装置检测扇形喷嘴与输电线路之间的距离，cpu控制电动伸缩装置以及调节组件将扇形喷嘴调整至对准输电线路；
14、步骤s4：cpu控制电子比例阀打开，比较器对调节管内流动的混合试剂进行对比监测，并将监测到的流量反馈至cpu，进一步调节电子比例阀使调节管内流量一致，调节管通过扇形喷嘴喷射混合试剂至输电线路，无人机跟随输电线路保持固定距离自主飞行，且一直对输电线路喷洒化学试剂，直至完成对输电线路的除冰。
15、进一步的，cpu控制电动伸缩装置以及调节组件将扇形喷嘴调整至对准输电线路的具体过程为：设定扇形喷嘴为三个，超声波定位装置测量各个扇形喷嘴到输电线路的直线距离分别为s1,s2,s3，初始的角度为a,b，固定管的竖直长度为m，无人机跟随输电线路飞行的速度为v，将v分解为水平速度v1和垂直速度v2，当无人机侧飞时，s2的值最小，即中间的调节管与输电线路垂直,则理论角度为a1＝arcsin(s2/s1)，因此顶部调节管旋转的角度为a2-a；底部调节管的理论角度为b1＝arcsin(s2/s3)，因此底部调节管旋转的角度为b1-b；无人机在飞行过程中不断调整v2，当s2的值达到最小值后保持位置不变，调节管开始旋转角度，将扇形喷嘴调整至对准输电线路。
16、进一步的，混合试剂由防覆冰剂和融冰剂组成，所述混合试剂的成分包括：主剂、助剂、有机溶剂和去离子水，按重量份进行配比；所述助剂为固化剂、硅烷偶联剂、交联剂；所述有机溶剂为液体橡胶；
17、所述的防覆冰剂包括氟改性硅树脂、二氧化钛纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒，其中氟改性硅树脂用于在纳米颗粒表面成膜，具备很好的憎水性，二氧化硅纳米颗粒用于附着主剂形成纳米混合剂；所述氟改性硅树脂、二氧化钛纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒重量份配比为：为50-65份重量氟改性硅树脂、25-40份重量的二氧化硅纳米颗粒、20-30份重量的二氧化钛纳米颗粒；所述二氧化钛纳米颗粒和二氧化硅纳米颗粒直径为60纳米至100纳米；
18、所述的防覆冰剂的合成步骤为：
19、将氟改性硅树脂、纳米二氧化硅颗粒、纳米二氧化钛颗粒加入强力分散机中，进行机械搅拌分散20-30min，混合充分；将混合充分后的混合物加入反应釜中加热至100-120℃，抽真空反应2小时，冷却5小时降温至室温；
20、将冷却后的混合物进行充分研磨，直至细料尺寸达到30微米以下，加入强力分散机中，加入所述的固化剂1.5份重量、硅烷偶联剂1份重量、交联剂1.5份重量、液体橡胶35份重量，进行搅拌分散30-40min，充分混合后得到防覆冰剂；
21、所述融冰剂包括醋酸钾、二氧化钛纳米颗粒、固化剂，其中，醋酸钾为融冰物质，用于附着在纳米颗粒上；所述醋酸钾、二氧化钛纳米颗粒重量份配比为：为40-55份重量醋酸钾、35-45份重量的二氧化硅纳米颗粒、1.5份重量固化剂；
22、所述的融冰剂的合成步骤为：
23、将醋酸钾晶体研磨充分，随后将细料、二氧化钛纳米颗粒、固化剂、20-35份重量的去离子水加入强力分散机中，升温至加热至100-120℃，进行搅拌分散20-30min；随后冷却5小时至室温；
24、将冷却后的混合物进行充分的研磨，直至细料尺寸30微米本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种架空线防覆冰和融冰的装置，包括无人机(1)、喷射装置(9)以及用于控制无人机(1)和喷射装置(9)的地面控制模块(8)，其特征在于：无人机(1)通过吊载臂(4)携带喷射装置(9)，无人机(1)上设置有用于自身定位的定位装置(2)、用于自身测距的测距激光雷达(5)以及用于检测自身姿态的检测模块(6)；喷射装置(9)由容具以及喷管喷头组成，所述喷管上设置有调节自身长度以及喷头角度的调节组件(161)。
2.根据权利要求1所述的一种架空线防覆冰和融冰的装置，其特征在于：喷射装置(9)包括连接于吊载臂(4)上的试剂容器(7)，试剂容器(7)的一侧通过支架(201)连接喷射器，喷射器通过喷管(211)连接试剂容器(7)，所述喷射器包括竖直连接于支架(201)上的固定管(212)，固定管(212)处于支架(201)相反一侧依次连接有多根调节管(213)，调节管(213)的外侧端头均连接有扇形喷嘴(111)，调节管(213)靠近外侧端头位置的底部均设有电子点火器(181)，电子点火器(181)点火端对准扇形喷嘴(111)，其中，调节管(213)上均设置有超声波定位装置(12
3.根据权利要求2所述的一种架空线防覆冰和融冰的装置，其特征在于：试剂容器(7)内共设有两个独立的腔室，两个独立的腔室之间设置有分别连接两个腔室的切换阀，切换阀和喷管(211)连接，两个独立的腔室内均设有水泵，水泵和切换阀链接。
4.根据权利要求3所述的一种架空线防覆冰和融冰的装置，其特征在于：调节组件(161)包括连接于调节管(213)和固定管(212)之间的软管(1917)，所述调节管(213)和固定管(212)之间连接有拉伸弹簧(1916)；所述固定管(212)上连接有和调节管(213)数量相匹配的第一步进电机(1911)，第一步进电机(1911)传动端连接有第二转轮(1914)，第一步进电机(1911)上通过连接杆连接有第一转轮(1912)，且第一转轮(1912)和第二转轮(1914)传动连接，第一转轮(1912)上环绕连接有链条(1913)的一端，链条(1913)的另一端通过固定座(1915)连接于调节管(213)上。
5.根据权利要求4所述的一种架空线防覆冰和融冰的装置，其特征在于：调节管(213)包括连接于固定管(212)上的连接管(2131)，以及滑动套设于连接管(2131)上的滑动管(2132)，调节管(213)和拉伸弹簧(1916)的具体连接关系为：连接管(2131)和固定管(212)之间连接有拉伸弹簧(1916)；连接管(2131)和链条(1913)的具体连接关系为：链条(1913)的另一端连接于滑动管(2132)上。
6.根据权利要求5所述的一种架空线防覆冰和融冰的装置，其特征在于：电动伸缩装置(151)包括连接管(2131)上设置的锯齿滑轨(1513)以及滑动管(2132)上设置的第二步进电机(1511)，第二步进电机(1511)的传动端连接有齿轮(1512)，齿轮(1512)和锯齿滑轨(1513)啮合，所述连接管(2131)上还设有限位开关(1514)。
7.根据权利要求6所述的一种架空线防覆冰和融冰的装置，其特征在于：滑动管(2132)上均设置有比较器(141)和电子比例阀(131)，所述电子比例阀(131)上带有流量检测装置。
8.一种架空线防覆冰和融冰的方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种架空线防覆冰和融冰的方法，其特征在于：CPU(3)控制电动伸缩装置(151)以及调节组件(161)将扇形喷嘴(111)调整至对准输电线路的具体过程为：设定扇形喷嘴(111)为三个，超声波定位装置(121)测量各个扇形喷嘴(111)到输电线路的直线距离分别为S1,S2,S3，初始的角度为a,b，固定管(212)的竖直长度为M，无人机(1)跟随输电线路飞行的速度为v，将v分解为水平速度v1和垂直速度v2，当无人机(1)侧飞时，S2的值最小，即中间的调节管(213)与输电线路垂直,则理论角度为a1＝arcsin(S2/S1)，因此顶部调节管(213)旋转的角度为a2-a；底部调节管(213)的理论角度为b1＝arcsin(S2/S3)，因此底部调节管(213)旋转的角度为b1-b；无人机(1)在飞行过程中不断调整v2，当S2的值达到最小值后保持位置不变，调节管(213)开始旋转角度，将扇形喷嘴(111)调整至对准输电线路。
10.根据权利要求9所述的一种架空线防覆冰和融冰的方法，其特征在于：混合试剂由防覆冰剂和融冰剂...
【技术特征摘要】
1.一种架空线防覆冰和融冰的装置，包括无人机(1)、喷射装置(9)以及用于控制无人机(1)和喷射装置(9)的地面控制模块(8)，其特征在于：无人机(1)通过吊载臂(4)携带喷射装置(9)，无人机(1)上设置有用于自身定位的定位装置(2)、用于自身测距的测距激光雷达(5)以及用于检测自身姿态的检测模块(6)；喷射装置(9)由容具以及喷管喷头组成，所述喷管上设置有调节自身长度以及喷头角度的调节组件(161)。
2.根据权利要求1所述的一种架空线防覆冰和融冰的装置，其特征在于：喷射装置(9)包括连接于吊载臂(4)上的试剂容器(7)，试剂容器(7)的一侧通过支架(201)连接喷射器，喷射器通过喷管(211)连接试剂容器(7)，所述喷射器包括竖直连接于支架(201)上的固定管(212)，固定管(212)处于支架(201)相反一侧依次连接有多根调节管(213)，调节管(213)的外侧端头均连接有扇形喷嘴(111)，调节管(213)靠近外侧端头位置的底部均设有电子点火器(181)，电子点火器(181)点火端对准扇形喷嘴(111)，其中，调节管(213)上均设置有超声波定位装置(121)以及电动伸缩装置(151)，调节管(213)和固定管(212)相连处设置有调节组件(161)。
3.根据权利要求2所述的一种架空线防覆冰和融冰的装置，其特征在于：试剂容器(7)内共设有两个独立的腔室，两个独立的腔室之间设置有分别连接两个腔室的切换阀，切换阀和喷管(211)连接，两个独立的腔室内均设有水泵，水泵和切换阀链接。
4.根据权利要求3所述的一种架空线防覆冰和融冰的装置，其特征在于：调节组件(161)包括连接于调节管(213)和固定管(212)之间的软管(1917)，所述调节管(213)和固定管(212)之间连接有拉伸弹簧(1916)；所述固定管(212)上连接有和调节管(213)数量相匹配的第一步进电机(1911)，第一步进电机(1911)传动端连接有第二转轮(1914)，第一步进电机(1911)上通过连接杆连接有第一转轮(1912)，且第一转轮(1912)和第二转轮(1914)传动连接，第一转轮(1912)上环绕连接有链条(1913)的一端，链条(1913)的另一端通过固定座(1915)连接于调节管(213)上。
5.根据权利要求4所述的一种架空线防覆冰和融冰的装置，其特征在于：调节管(213)包括连接于固定...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴诗优，李明，张征，王永华，蔡礼，付师璕，龚振洲，万晗晖，付理祥，尚文辉，熊灏，
申请(专利权)人：国网江西省电力有限公司南昌供电分公司，
类型：发明
国别省市：
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