基于无人机和电动升降技术的输电带电作业系统及方法与流程

本发明涉及高空带电作业领域，具体是基于无人机和电动升降技术的输电带电作业系统及方法。

背景技术：

1、当前对架空线路进行检修作业时，一般需要操作人员攀爬至铁塔的横担位置，然后利用绝缘操作杆将滑车放至架空线路上，地面人员通过拉拽绳子将滑车移动至作业位置，从而为作业人员提供安全防坠保护，这种作业方法导致需要操作人员提前登塔作业，存在高空坠落的风险，且滑车无法越过架空线路上的防震锤等电力元件，导致此种作业方法的作业范围受到极大的限制，现有改进的技术中有利用无人机进行防坠组件搭建的方法，但是这类方法需要将绳索套设在多个架空线路上，在绳索搭建过程中绳索会与架空线路进行不断的接触摩擦，容易破坏架空线路的绝缘皮，架空线路上的金属屑或者尘土等杂质容易进入绝缘绳索内影响绝缘绳索的绝缘效果，进而导致搭建的作业系统在电气性能上存在一定的安全隐患，影响了高空带电作业的安全性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于无人机和电动升降技术的输电带电作业系统及方法，它能够解决现有架空线路在进行带电作业时存在作业范围有限和作业安全性不足的技术问题，实现对架空线路任意位置的作业操作，且搭建的作业系统更加安全和牢固，大大提高了高空带电作业的安全性。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、基于无人机和电动升降技术的输电带电作业系统，包括自上而下依次设置的无人机搭载组件、防坠保护组件、绝缘绳索组件，所述无人机搭载组件包括无人机主体、绝缘绳梯，所述绝缘绳梯的顶部对称的设有快拆连接环，所述快拆连接环与无人机主体的底部活动连接，所述防坠保护组件包括挂架，所述挂架的顶部沿竖向滑动连接有配合绝缘绳梯底部使用的挂钩，所述挂钩的底部对称的转动连接有传动臂，所述挂架上对称的转动连接有摆动臂，所述传动臂的底部与摆动臂的顶部转动连接，所述摆动臂的下方转动连接有限位板，所述限位板与挂架之间设有限位弹簧，所述限位板的一侧设有配合摆动臂底部使用的接触端，所述限位板的另一侧设有限位端，所述挂架的底部设有配合架空线路使用的挂载口，所述挂载口的上方沿竖向滑动连接有传动轴，所述传动轴的底部设有与架空线路相接触的底板，所述传动轴的顶部对称的设有配合限位端使用的限位台阶，所述挂架的两侧对称的转动连接有用于将挂载口封闭的锁杆，所述锁杆的顶端与底板的顶部相接触，所述传动轴向上滑动时两侧锁杆的底端相对转动将挂载口封闭，所述挂载口的一侧设有绳索安装栓，所述绝缘绳索组件包括升降绳索和牵拉绳索，所述升降绳索和牵拉绳索均固定在绳索安装栓上。

4、进一步的，所述挂架上设有滑槽，所述滑槽的底部与挂载口连通设置，所述传动轴沿竖向滑动连接在滑槽内。

5、进一步的，所述滑槽的底部连通设置有配合底板使用的容纳槽，所述底板和容纳槽均为配合使用的弧形。

6、进一步的，所述限位板的纵截面为v型，所述v型的底端与挂架转动连接，所述接触端和限位端分别位于v型顶部的两端。

7、进一步的，所述挂架上设有导向孔，所述挂钩的底部滑动连接在导向孔内，所述挂钩的底部设有销轴，所述销轴穿过导向孔后与传动臂转动连接。

8、进一步的，所述快拆连接环上设有弧形槽，所述弧形槽内转动连接有锁环，所述锁环与快拆连接环之间设有拉伸弹簧，所述锁环上设有安装口，所述快拆连接环上转动连接有配合安装口两侧使用的限位杆。

9、进一步的，所述限位杆与快拆连接环之间设有扭簧，所述安装口的两侧均设有限位齿，所述限位杆的端部与限位齿啮合。

10、进一步的，所述限位杆和锁环上均设有把手，所述快拆连接环的底部设有配合绝缘绳梯顶部使用的绳孔。

11、进一步的，所述绳索安装栓上设有多个上固定环，所述上固定环的底部转动连接有下固定环，所述升降绳索和牵拉绳索均固定在下固定环内。

12、基于无人机和电动升降技术的输电带电作业方法，包括如下步骤：

13、s1、作业系统的搭建，自上而下依次将无人机搭载组件、防坠保护组件、绝缘绳索组件进行连接，即将绝缘绳梯利用快拆连接环固定在无人机主体的底部，然后将挂架上的挂钩挂置在绝缘绳梯的底部，最后将升降绳索和牵拉绳索固定在挂架底部的绳索安装栓上；

14、s2、作业系统的升空，利用无人机主体带动搭建完成的作业系统朝向架空线路向上移动，直至挂架底部的挂载口位于架空线路的上方后无人机主体停止移动；

15、s3、作业系统的挂载，无人机主体带动作业系统向下朝向架空线路移动，使得挂架底部的挂载口卡在架空线路上，在此过程中传动轴底部的底板与架空线路接触，在作业系统的重力作用下挂架相对传动轴向下滑动，即传动轴相对挂架向上滑动，使得传动轴顶部的限位台阶越过限位板后位于限位端的上方，同时传动轴相对挂架向上滑动过程中底板驱动与其顶部接触的锁杆转动，使得两侧锁杆的底端相对转动后将挂载口封闭，进而将架空线路限制在封闭后的挂载口内；

16、s4、作业系统的锁定，挂架相对传动轴向下滑动至挂载口顶部完全与架空线路接触时，无人机主体继续向下移动至绝缘绳梯与挂钩脱离，此后挂钩失去无人机主体的支撑后在重力的作用下相对挂架向下滑动，在传动臂的连接下驱动摆动臂转动，使得摆动臂的底部与限位板一侧的接触端分离，在限位弹簧的作用下限位板朝向传动轴转动，使得限位板另一侧的限位端转动至传动轴的限位台阶处，从而对传动轴进行竖向限制，使其无法再相对挂架向下滑动，进而在没有外力作用在挂钩上时使得锁杆保持对挂载口的封闭状态；

17、s5、操作人员上升进行带电作业，操作人员利用升降机沿着升降绳索上升至架空线路上进行带电作业，地面人员利用牵拉绳索对操作人员的位置进行固定，保证带电作业的稳固性；

18、s6、操作人员下降和作业系统的拆卸，操作人员带电作业完毕后在升降机的作用下沿着升降绳索下降至地面，无人机主体上升后重新将绝缘绳梯挂置在挂钩上并向上拉动挂钩，使得挂钩相对挂架向上滑动，在传动臂的连接下驱动摆动臂反向转动，使得摆动臂的底部与限位板一侧的接触端接触后驱动限位板转动，进而使得限位板另一侧的限位端与限位台阶脱离，使得传动轴能够相对挂架自动滑动，无人机主体继续上升将挂架提起时，挂架相对传动轴向上滑动，即传动轴相对挂架向下滑动，使得锁杆的顶端失去底板的支撑后在重力的作用下反向转动，两侧锁杆的底端相背转动后将挂载口打开，使得挂架能够顺利与架空线路分离，此后无人机主体带动作业系统下降至地面即可实现作业系统的拆卸。

19、对比现有技术，本发明的有益效果在于：

20、1、本发明利用无人机主体带动搭建后的作业系统上升至架空线路上，并与架空线路进行锁紧，实现对操作人员高空作业的有效支撑和防坠保护，不需要操作人员提前登塔进行作业系统的搭建，其搭建效率更高，搭建过程更加安全，且对架空线路的作业位置没有限制，无人机主体能够飞到的位置均可进行带电作业，大大提高了带电作业的范围和安全性；

21、2、在作业系统的搭建过程中，挂架底部的挂载口卡在架空线路上后，传动轴底部的底板与架空线路相接触，在重力的作用下挂架相对传动轴向下滑动，即传动轴相对挂架向上滑动，在此过程中传动轴顶部的限位台阶越过限位板后位于限位端的上方，且传动轴底部的底板向上滑动过程中驱动两侧的锁杆转动，使得两侧锁杆的底端相对转动后将挂载口封闭，将架空线路限制在封闭后的挂载口内，当无人机主体底部的绝缘绳梯与挂钩脱离后，挂钩在重力的作用下相对挂架向下滑动，在传动臂的连接下驱动摆动臂转动，使得摆动臂的底部与限位板一侧的接触端分离，在限位弹簧的作用下限位板转动使其另一侧的限位端转动至限位台阶处，利用限位端与限位台阶的配合对传动轴进行竖向位置的限制，避免传动轴相对挂架向下滑动，间接的使得锁杆保持对挂载口的封闭状态，从而在没有外力作用在挂钩上时挂架保持与架空线路的锁定状态，使得作业系统与架空线路的连接更加便捷和牢固，且搭建过程中绝缘绳索组件不直接与架空线路接触，降低了可能对架空线路造成的磨损，架空线路上的杂质也不易进入绝缘绳索组件内部而影响绝缘效果，从而为操作人员提供安全有效的支撑和防坠防护，大大简化了作业系统搭建的步骤，提高了搭建的效率和安全性；

22、3、操作人员利用升降机沿着升降绳索上升至架空线路的作业位置，作业完成后原路返回，而无人机主体只需要重新将绝缘绳梯挂置在挂钩上并向上抬升，即可在传动臂的作用下驱动摆动臂反向转动，使得摆动臂的底部与限位板一侧的接触端接触后驱动限位板转动，使得另一侧的限位端与限位台阶分离，从而自动解除对传动轴竖向位置的限制，挂架继续向上抬升时传动轴相对挂架向下滑动，使得锁杆的顶端失去底板的支撑后在重力的作用下反向转动，两侧锁杆的底端相背转动后将挂载口的底部打开，从而利用无人机主体顺利的将挂架从架空线路上吊起，完成作业系统的自动拆卸，不需要操作人员进行手动拆卸，保证了对操作人员整个作业过程的有效支撑和防坠保护，大大降低了作业系统的拆卸难度和拆卸时的安全风险，进一步提高了高空带电作业的效率。

技术特征：

1.基于无人机和电动升降技术的输电带电作业系统，包括自上而下依次设置的无人机搭载组件、防坠保护组件、绝缘绳索组件，其特征在于：所述无人机搭载组件包括无人机主体（1）、绝缘绳梯（2），所述绝缘绳梯（2）的顶部对称的设有快拆连接环（3），所述快拆连接环（3）与无人机主体（1）的底部活动连接，所述防坠保护组件包括挂架（4），所述挂架（4）的顶部沿竖向滑动连接有配合绝缘绳梯（2）底部使用的挂钩（5），所述挂钩（5）的底部对称的转动连接有传动臂（6），所述挂架（4）上对称的转动连接有摆动臂（7），所述传动臂（6）的底部与摆动臂（7）的顶部转动连接，所述摆动臂（7）的下方转动连接有限位板（8），所述限位板（8）与挂架（4）之间设有限位弹簧（9），所述限位板（8）的一侧设有配合摆动臂（7）底部使用的接触端（10），所述限位板（8）的另一侧设有限位端（11），所述挂架（4）的底部设有配合架空线路使用的挂载口（12），所述挂载口（12）的上方沿竖向滑动连接有传动轴（13），所述传动轴（13）的底部设有与架空线路相接触的底板（14），所述传动轴（13）的顶部对称的设有配合限位端（11）使用的限位台阶（15），所述挂架（4）的两侧对称的转动连接有用于将挂载口（12）封闭的锁杆（16），所述锁杆（16）的顶端与底板（14）的顶部相接触，所述传动轴（13）向上滑动时两侧锁杆（16）的底端相对转动将挂载口（12）封闭，所述挂载口（12）的一侧设有绳索安装栓（17），所述绝缘绳索组件包括升降绳索（18）和牵拉绳索（19），所述升降绳索（18）和牵拉绳索（19）均固定在绳索安装栓（17）上。

2.根据权利要求1所述基于无人机和电动升降技术的输电带电作业系统，其特征在于：所述挂架（4）上设有滑槽（20），所述滑槽（20）的底部与挂载口（12）连通设置，所述传动轴（13）沿竖向滑动连接在滑槽（20）内。

3.根据权利要求2所述基于无人机和电动升降技术的输电带电作业系统，其特征在于：所述滑槽（20）的底部连通设置有配合底板（14）使用的容纳槽（21），所述底板（14）和容纳槽（21）均为配合使用的弧形。

4.根据权利要求1所述基于无人机和电动升降技术的输电带电作业系统，其特征在于：所述限位板（8）的纵截面为v型，所述v型的底端与挂架（4）转动连接，所述接触端（10）和限位端（11）分别位于v型顶部的两端。

5.根据权利要求1所述基于无人机和电动升降技术的输电带电作业系统，其特征在于：所述挂架（4）上设有导向孔（22），所述挂钩（5）的底部滑动连接在导向孔（22）内，所述挂钩（5）的底部设有销轴（23），所述销轴（23）穿过导向孔（22）后与传动臂（6）转动连接。

6.根据权利要求1所述基于无人机和电动升降技术的输电带电作业系统，其特征在于：所述快拆连接环（3）上设有弧形槽（24），所述弧形槽（24）内转动连接有锁环（25），所述锁环（25）与快拆连接环（3）之间设有拉伸弹簧（26），所述锁环（25）上设有安装口（27），所述快拆连接环（3）上转动连接有配合安装口（27）两侧使用的限位杆（28）。

7.根据权利要求6所述基于无人机和电动升降技术的输电带电作业系统，其特征在于：所述限位杆（28）与快拆连接环（3）之间设有扭簧（29），所述安装口（27）的两侧均设有限位齿（30），所述限位杆（28）的端部与限位齿（30）啮合。

8.根据权利要求7所述基于无人机和电动升降技术的输电带电作业系统，其特征在于：所述限位杆（28）和锁环（25）上均设有把手（31），所述快拆连接环（3）的底部设有配合绝缘绳梯（2）顶部使用的绳孔（32）。

9.根据权利要求1所述基于无人机和电动升降技术的输电带电作业系统，其特征在于：所述绳索安装栓（17）上设有多个上固定环（33），所述上固定环（33）的底部转动连接有下固定环（34），所述升降绳索（18）和牵拉绳索（19）均固定在下固定环（34）内。

10.基于无人机和电动升降技术的输电带电作业方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了基于无人机和电动升降技术的输电带电作业系统及方法，主要涉及高空带电作业领域。包括自上而下依次设置的无人机搭载组件、防坠保护组件、绝缘绳索组件。本发明的有益效果在于：它能够解决现有架空线路在进行带电作业时存在作业范围有限和作业安全性不足的技术问题，实现对架空线路任意位置的作业操作，且搭建的作业系统更加安全和牢固，大大提高了高空带电作业的安全性。

技术研发人员：乔丕凡,张玉,王立勇,吴金玉,冯树辉,姜言刚,王永霞,韦立坤,耿维帅,姚文展,高兴琳,辛洪杰,陈增顺,解维增,腾祖鹏,杨国林,于金亮,赵荣升,姜颖先,曹光进,耿海强,郎伟,方立华,席佳慧,张柏宗,丁治,马玉晖,马骏鹏,代相波,于欣,张磊,马献辉,尤文昊,刘志学,陈昭地,孙怡,张德强,于春泳,陈勇,郑德伟,郄凯旋,牛学娇,朱西波,陶国富,逯凤伟,张美青,张文波,段立立,王芙梅
受保护的技术使用者：山东五洲和兴设计咨询有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5