技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電網(wǎng)維護領(lǐng)域，尤其涉及一種輸電線路鐵塔傾斜度實時監(jiān)測平臺。

背景技術(shù)：

引起輸電線路附近鐵塔傾斜的原因有很多，例如相關(guān)固定裝置的松動，下方土石的塌陷，周圍風(fēng)力的過大以及負載的過重，都可能引起鐵塔的不正常傾斜。鐵塔如果傾斜角過大，將會導(dǎo)致自身下墜，連帶輸電線路下墜，后果不堪設(shè)想。因此，需要對鐵塔狀態(tài)進行監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時立即向供電管理部門進行報警，提醒供電管理部門在出現(xiàn)供電事故之前對鐵塔進行修復(fù)，從而避免供電事故的發(fā)生。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中的鐵塔傾斜度監(jiān)控方案都基于人力監(jiān)控，效率低且實時性差，目前尚無輸電線路全程監(jiān)控的機械化方案，因此，需要一種新的輸電線路鐵塔傾斜度檢測方案，能夠替換原有的人力監(jiān)控方案，采用機械化監(jiān)控方案對輸電線路附近鐵塔全程進行監(jiān)控。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種輸電線路鐵塔傾斜度實時監(jiān)測平臺，采用了針對鐵塔的高精度的液體擺式傾斜傳感器，引入通行性能強大的、包括防傾斜結(jié)構(gòu)、控制箱、無刷直流電機、吊裝環(huán)、行走機構(gòu)、鎖緊機構(gòu)和壓緊機構(gòu)的巡視機器人作為通行平臺，還引入了頻分雙工通信技術(shù)保障現(xiàn)場通信流暢，從而實現(xiàn)機械化全程監(jiān)控。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種輸電線路鐵塔傾斜度實時監(jiān)測平臺，所述平臺包括液體擺式傾斜傳感器、接觸式開關(guān)傳感器和巡檢機器人，液體擺式傾斜傳感器用于檢測鐵塔的實時傾斜度，接觸式開關(guān)傳感器位于防傾斜結(jié)構(gòu)上，用于檢測輸電線路前方障礙物，巡檢機器人搭載在輸電線路上，用于根據(jù)液體擺式傾斜傳感器和接觸式開關(guān)傳感器的輸出確定是否向遠端的供電管理服務(wù)器發(fā)送相應(yīng)的報警信號。

更具體地，在所述輸電線路鐵塔傾斜度實時監(jiān)測平臺中，包括：液體擺式傾斜傳感器，設(shè)置在輸電線路附近的鐵塔上，內(nèi)部包括傳感器殼體、傾斜度識別設(shè)備、電解泡、作為電導(dǎo)體的液體和三個電極，液體擺式傾斜傳感器利用液體擺原理進行檢測，用于測量鐵塔在順線方向的傾斜角度和橫線方向的傾斜角度；傳感器殼體為U型結(jié)構(gòu)，用于容納電解泡、作為電導(dǎo)體的液體和三個電極；電解泡位于液體內(nèi)部；三個電極中，兩個電極均勻分布在U型結(jié)構(gòu)外側(cè)輪廓的兩端，剩下的電極設(shè)置在U型結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)輪廓的中心點處；傾斜度識別設(shè)備與三個電極連接，當(dāng)電解泡位于液體內(nèi)部移動時，傾斜度識別設(shè)備基于三個電極之間的電容變化計算鐵塔在順線方向的傾斜角度和橫線方向的傾斜角度，并基于鐵塔在順線方向的傾斜角度和橫線方向的傾斜角度計算鐵塔的整體傾斜度；其中，傾斜度識別設(shè)備采用FPGA芯片來實現(xiàn)；巡檢機器人，包括防傾斜結(jié)構(gòu)、控制箱、無刷直流電機、吊裝環(huán)、行走機構(gòu)、鎖緊機構(gòu)和壓緊機構(gòu)，防傾斜結(jié)構(gòu)位于前方輸電線路上，控制箱和無刷直流電機都位于輸電線路的下方，吊裝環(huán)用于將巡檢機器人吊裝到輸電線路上，行走機構(gòu)和鎖緊機構(gòu)都位于輸電線路上，壓緊機構(gòu)位于輸電線路的下方；防傾斜結(jié)構(gòu)包括防傾斜輪、固定螺栓和連接板，連接板分別與防傾斜輪和固定螺栓連接，防止巡檢機器人向后傾斜；控制箱內(nèi)設(shè)有主控板和電池，主控板上集成了AVR32芯片、頻分雙工通信接口和靜態(tài)存儲器，頻分雙工通信接口用于與遠端的供電運營服務(wù)器建立雙向無線通信鏈路；無刷直流電機通過減速器與行走機構(gòu)的驅(qū)動輪和壓緊機構(gòu)的壓緊輪分別連接；行走機構(gòu)包括同步帶、同步帶張緊機構(gòu)、驅(qū)動輪和水平放置的三個V型輪，驅(qū)動輪為三個V型輪在輸電線路上的行走提供動力，同步帶依次經(jīng)過驅(qū)動輪、同步帶張緊機構(gòu)和三個V型輪以保持三個V型輪的同步行走；鎖緊機構(gòu)包括順序連接的活動扳手、中間支撐件、底部銷件和U型螺栓，用于防止巡檢機器人從輸電線路處墜落；壓緊機構(gòu)與無刷直流電機連接，包括壓緊輪、棘輪、棘爪、復(fù)位彈簧和壓緊彈簧，壓緊輪為V型結(jié)構(gòu)，用于在壓緊彈簧的作用下壓緊輸電線路的架空地線，棘輪與棘爪用于鎖住或放開壓緊輪，復(fù)位彈簧用于在壓緊輪被放開時將壓緊輪復(fù)位；接觸式開關(guān)傳感器，位于防傾斜結(jié)構(gòu)上，與AVR32芯片電性連接，用于在接觸到輸電線路障礙時，發(fā)送接觸障礙信號；其中，AVR32芯片還與傾斜度識別設(shè)備通過ZIGBEE通信鏈路連接，以接收鐵塔的整體傾斜度，并在鐵塔的整體傾斜度大于等于預(yù)設(shè)傾斜度閾值時，通過頻分雙工通信接口向遠端的供電管理服務(wù)器發(fā)送鐵塔傾斜報警信號，向行走機構(gòu)發(fā)送停止行進信號，在鐵塔的整體傾斜度小于預(yù)設(shè)傾斜度閾值時，通過頻分雙工通信接口向遠端的供電管理服務(wù)器發(fā)送鐵塔傾斜正常信號，向行走機構(gòu)發(fā)送繼續(xù)前進信號；預(yù)設(shè)傾斜度閾值被預(yù)先存儲在靜態(tài)存儲器中。

更具體地，在所述輸電線路鐵塔傾斜度實時監(jiān)測平臺中，還包括：高清攝像設(shè)備，與AVR32芯片電性連接。

更具體地，在所述輸電線路鐵塔傾斜度實時監(jiān)測平臺中：高清攝像設(shè)備采集除冰刀具前方輸電線路的圖像并通過AVR32芯片壓縮編碼。

更具體地，在所述輸電線路鐵塔傾斜度實時監(jiān)測平臺中：高清攝像設(shè)備將壓縮后的圖像通過頻分雙工通信接口發(fā)送給遠端的供電管理服務(wù)器。

更具體地，在所述輸電線路鐵塔傾斜度實時監(jiān)測平臺中：高清攝像設(shè)備位于防傾斜結(jié)構(gòu)上。

附圖說明

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進行描述，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方案示出的輸電線路鐵塔傾斜度實時監(jiān)測平臺的結(jié)構(gòu)方框圖。

附圖標(biāo)記：1液體擺式傾斜傳感器；2接觸式開關(guān)傳感器；3巡檢機器人

具體實施方式

下面將參照附圖對本發(fā)明的輸電線路鐵塔傾斜度實時監(jiān)測平臺的實施方案進行詳細說明。

對于架空的輸電線路來說，其兩端的鐵塔是其固定的支撐部件，如果鐵塔的狀態(tài)異常，例如鐵塔傾斜度過大或者鐵塔搖晃不定，都會給輸電線路的狀態(tài)造成不利影響，嚴(yán)重時甚至拉斷輸電線路，引起線路斷電，給用電單位和居民造成不便，同時斷開的線頭也容易導(dǎo)致行人或車輛觸電，后果非常嚴(yán)重。因此，需要對輸電線路的鐵塔狀態(tài)進行檢測，尤其對鐵塔的傾斜度進行檢測，然而，現(xiàn)有技術(shù)對鐵塔的傾斜度仍偏重于人工模式，這種模式效率低，覆蓋面窄，無法做到全線路快速檢測。

為了克服上述不足，本發(fā)明搭建了一種輸電線路鐵塔傾斜度實時監(jiān)測平臺，能夠全程自動對整條輸電線路附近的鐵塔進行快速、精確的狀態(tài)檢測，從而為供電管理部門提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，同時減少了供電管理部門的人工開銷，性價比更高。

圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方案示出的輸電線路鐵塔傾斜度實時監(jiān)測平臺的結(jié)構(gòu)方框圖，所述平臺包括液體擺式傾斜傳感器、接觸式開關(guān)傳感器和巡檢機器人，液體擺式傾斜傳感器用于檢測鐵塔的實時傾斜度，接觸式開關(guān)傳感器位于防傾斜結(jié)構(gòu)上，用于檢測輸電線路前方障礙物，巡檢機器人搭載在輸電線路上，用于根據(jù)液體擺式傾斜傳感器和接觸式開關(guān)傳感器的輸出確定是否向遠端的供電管理服務(wù)器發(fā)送相應(yīng)的報警信號。

接著，繼續(xù)對本發(fā)明的輸電線路鐵塔傾斜度實時監(jiān)測平臺的具體結(jié)構(gòu)進行進一步的說明。

所述平臺包括：液體擺式傾斜傳感器，設(shè)置在輸電線路附近的鐵塔上，內(nèi)部包括傳感器殼體、傾斜度識別設(shè)備、電解泡、作為電導(dǎo)體的液體和三個電極，液體擺式傾斜傳感器利用液體擺原理進行檢測，用于測量鐵塔在順線方向的傾斜角度和橫線方向的傾斜角度。

傳感器殼體為U型結(jié)構(gòu)，用于容納電解泡、作為電導(dǎo)體的液體和三個電極；電解泡位于液體內(nèi)部；三個電極中，兩個電極均勻分布在U型結(jié)構(gòu)外側(cè)輪廓的兩端，剩下的電極設(shè)置在U型結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)輪廓的中心點處；傾斜度識別設(shè)備與三個電極連接，當(dāng)電解泡位于液體內(nèi)部移動時，傾斜度識別設(shè)備基于三個電極之間的電容變化計算鐵塔在順線方向的傾斜角度和橫線方向的傾斜角度，并基于鐵塔在順線方向的傾斜角度和橫線方向的傾斜角度計算鐵塔的整體傾斜度。其中，傾斜度識別設(shè)備采用FPGA芯片來實現(xiàn)。

所述平臺包括：巡檢機器人，包括防傾斜結(jié)構(gòu)、控制箱、無刷直流電機、吊裝環(huán)、行走機構(gòu)、鎖緊機構(gòu)和壓緊機構(gòu)。

防傾斜結(jié)構(gòu)位于前方輸電線路上，控制箱和無刷直流電機都位于輸電線路的下方，吊裝環(huán)用于將巡檢機器人吊裝到輸電線路上，行走機構(gòu)和鎖緊機構(gòu)都位于輸電線路上，壓緊機構(gòu)位于輸電線路的下方；防傾斜結(jié)構(gòu)包括防傾斜輪、固定螺栓和連接板，連接板分別與防傾斜輪和固定螺栓連接，防止巡檢機器人向后傾斜。

控制箱內(nèi)設(shè)有主控板和電池，主控板上集成了AVR32芯片、頻分雙工通信接口和靜態(tài)存儲器，頻分雙工通信接口用于與遠端的供電運營服務(wù)器建立雙向無線通信鏈路；無刷直流電機通過減速器與行走機構(gòu)的驅(qū)動輪和壓緊機構(gòu)的壓緊輪分別連接；行走機構(gòu)包括同步帶、同步帶張緊機構(gòu)、驅(qū)動輪和水平放置的三個V型輪，驅(qū)動輪為三個V型輪在輸電線路上的行走提供動力，同步帶依次經(jīng)過驅(qū)動輪、同步帶張緊機構(gòu)和三個V型輪以保持三個V型輪的同步行走。

鎖緊機構(gòu)包括順序連接的活動扳手、中間支撐件、底部銷件和U型螺栓，用于防止巡檢機器人從輸電線路處墜落；壓緊機構(gòu)與無刷直流電機連接，包括壓緊輪、棘輪、棘爪、復(fù)位彈簧和壓緊彈簧，壓緊輪為V型結(jié)構(gòu)，用于在壓緊彈簧的作用下壓緊輸電線路的架空地線，棘輪與棘爪用于鎖住或放開壓緊輪，復(fù)位彈簧用于在壓緊輪被放開時將壓緊輪復(fù)位；接觸式開關(guān)傳感器，位于防傾斜結(jié)構(gòu)上，與AVR32芯片電性連接，用于在接觸到輸電線路障礙時，發(fā)送接觸障礙信號。

其中，AVR32芯片還與傾斜度識別設(shè)備通過ZIGBEE通信鏈路連接，以接收鐵塔的整體傾斜度，并在鐵塔的整體傾斜度大于等于預(yù)設(shè)傾斜度閾值時，通過頻分雙工通信接口向遠端的供電管理服務(wù)器發(fā)送鐵塔傾斜報警信號，向行走機構(gòu)發(fā)送停止行進信號，在鐵塔的整體傾斜度小于預(yù)設(shè)傾斜度閾值時，通過頻分雙工通信接口向遠端的供電管理服務(wù)器發(fā)送鐵塔傾斜正常信號，向行走機構(gòu)發(fā)送繼續(xù)前進信號；預(yù)設(shè)傾斜度閾值被預(yù)先存儲在靜態(tài)存儲器中。

可選地，在所述平臺中，還包括：高清攝像設(shè)備，與AVR32芯片電性連接；高清攝像設(shè)備采集除冰刀具前方輸電線路的圖像并通過AVR32芯片壓縮編碼；高清攝像設(shè)備將壓縮后的圖像通過頻分雙工通信接口發(fā)送給遠端的供電管理服務(wù)器；以及可選地，高清攝像設(shè)備可位于防傾斜結(jié)構(gòu)上。

另外，F(xiàn)PGA(Field－Programmable Gate Array)，即現(xiàn)場可編程門陣列，他是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。他是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。

以硬件描述語言(Verilog或VHDL)所完成的電路設(shè)計，可以經(jīng)過簡單的綜合與布局，快速的燒錄至FPGA上進行測試，是現(xiàn)代IC設(shè)計驗證的技術(shù)主流。這些可編輯元件可以被用來實現(xiàn)一些基本的邏輯門電路(比如AND、OR、XOR、NOT)或者更復(fù)雜一些的組合功能比如解碼器或數(shù)學(xué)方程式。在大多數(shù)的FPGA里面，這些可編輯的元件里也包含記憶元件例如觸發(fā)器(Flip－flop)或者其他更加完整的記憶塊。系統(tǒng)設(shè)計師可以根據(jù)需要通過可編輯的連接把FPGA內(nèi)部的邏輯塊連接起來，就好像一個電路試驗板被放在了一個芯片里。一個出廠后的成品FPGA的邏輯塊和連接可以按照設(shè)計者而改變，所以FPGA可以完成所需要的邏輯功能。

FPGA一般來說比ASIC(專用集成電路)的速度要慢，實現(xiàn)同樣的功能比ASIC電路面積要大。但是他們也有很多的優(yōu)點比如可以快速成品，可以被修改來改正程序中的錯誤和更便宜的造價。廠商也可能會提供便宜的但是編輯能力差的FPGA。因為這些芯片有比較差的可編輯能力，所以這些設(shè)計的開發(fā)是在普通的FPGA上完成的，然后將設(shè)計轉(zhuǎn)移到一個類似于ASIC的芯片上。另外一種方法是用CPLD(Complex Programmable Logic Device，復(fù)雜可編程邏輯器件)。FPGA的開發(fā)相對于傳統(tǒng)PC、單片機的開發(fā)有很大不同。FPGA以并行運算為主，以硬件描述語言來實現(xiàn)；相比于PC或單片機(無論是馮諾依曼結(jié)構(gòu)還是哈佛結(jié)構(gòu))的順序操作有很大區(qū)別。

早在1980年代中期，F(xiàn)PGA已經(jīng)在PLD設(shè)備中扎根。CPLD和FPGA包括了一些相對大數(shù)量的可編輯邏輯單元。CPLD邏輯門的密度在幾千到幾萬個邏輯單元之間，而FPGA通常是在幾萬到幾百萬。CPLD和FPGA的主要區(qū)別是他們的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。CPLD是一個有點限制性的結(jié)構(gòu)。這個結(jié)構(gòu)由一個或者多個可編輯的結(jié)果之和的邏輯組列和一些相對少量的鎖定的寄存器組成。這樣的結(jié)果是缺乏編輯靈活性，但是卻有可以預(yù)計的延遲時間和邏輯單元對連接單元高比率的優(yōu)點。而FPGA卻是有很多的連接單元，這樣雖然讓他可以更加靈活的編輯，但是結(jié)構(gòu)卻復(fù)雜的多。

采用本發(fā)明的輸電線路鐵塔傾斜度實時監(jiān)測平臺，針對現(xiàn)有技術(shù)難以實現(xiàn)機械化對輸電線路附近鐵塔進行全程傾斜度檢測的技術(shù)問題，首先，通過改良現(xiàn)有機器人結(jié)構(gòu)，使其能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的線路情況和周圍環(huán)境，其次，引入了高精度、有針對性的傾斜傳感器和高效的無線通信設(shè)備，實現(xiàn)了對鐵塔傾斜角的人工檢測模式的整體替換。

可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。