一种新型的高压线巡检除冰设备

梁显涛 廖梓杰 林俞先

（天津农学院工程技术学院，天津 300380）

高压电线是一个相对而言电阻比较小的输电设备，通过电阻，它会在通电的条件下会产生一定的热量。当雪下到电线上时，在电线有温度的情况下雪就会从固态形式转化为液态形式（所谓的融化成水了）。然而在冬天的气候中，往往室外温度一般都定低零度，而那一点微不足道的热量会被周围的低温立刻吸收，在高压电线放热速度比凝固速度慢的情况下就会凝结成冰，在不断的融雪结冰中，电线上所结的冰就会越来越多，当电线承受不住重量时 就会断裂或者倒塌，发生事故。

保证供电的稳定、畅通是电力公司最为重要的任务之一。当供电发生故障时，会对供应地区造成难以估计的损失，甚至会出现人员伤亡。因此，巡检是必不可少的工作。巡检的工作量大，跨度的时间长，工作繁琐，携带的工具多，目前基本上还是靠人力来操作。并且，不同位置的杆塔巡检的难度也有所不同。在城市附近的杆塔能通过电力车到达现场，而且装备也充足，但是在山区或者山上的杆塔就麻烦许多，有些地方甚至要人背着设备走十几公里的山路，十分辛苦。

现在市场上除冰设备有不少，但效果并不是非常理想，且缺点也是十分明显的。一些电力公司的电力车上会有加热装置，可以对电线进行加热，以达到除冰的效果。但是，大部分电线都在深山等一些车辆难以到达的地方，导致电力车无法到达。还有一些安装在电线上的除冰设备，用加热和震动的原理进行除冰，但是效果不明显，而且速度慢，一旦遇到暴雪，甚至连这个设备都可能被冻住。因此，目前大部分除冰都是人工操作。

对此，本文介绍了一个巡检机器人来解决这些问题。该巡检机器人还可随时加装一个除冰的部分，以上描述的问题都能通过这个机器人得到解决。该机器人以STM32单片机为控制核心制成，具有价格低、性能好、能耗低、延展性好等优点。而且，该单片机可以与北斗导航配套使用，为该机器人实现远程信息交换提供保障。

该机器人是集巡检、除冰、天气信息收集、预警、反馈为一体的多功能机器人，含有多种传感器包括：雨滴检测模块、温湿度系统、空气质量检测模块等。机器人工作时在高压线上来回走动，检测电线的运行情况，检测电线杆塔附近的天气情况，向控制中心作出反馈。当有多个这种机器人在不同电线上工作时，就可连成一张检测网反映该地区的天气。还可以将数据实时反馈给控制中心，作为一个小型的检测站使用。

该机器人的特点是除冰部分：该除冰器的前端是一个由四个刀片组成的类似螺旋桨的破冰器，刀片比较宽，锋利一边带有锯齿，尖端向上稍弯曲，这样更有利于破冰。该装置区别于家用刀片（类似豆浆机）的是其中间是空的，因为中间要穿过电线。这样就不能用一般那种刀片，电机直接带动转动。其需做成圆环状，靠齿轮与电动机相连使其转动。

该装置的另一个特点是：有一个活动的装置，因为除冰部分只需要在冬天使用，在其他时间用不上，因此需要拆卸下来减少能量的消耗。使其能在需要时安装和拆卸，导致其设计比一般的要复杂。如何保证其拆装方便且在工作时安全有效，是我们一直在研究的问题。目前的设计方案是：将破冰器分为均匀的两半，并在两边各加入一个凸起的小槽，再用一个特制齿轮将它们两个合起来。该齿轮既起到固定除冰器的作用，又起到带动其旋转的作用。

该机器人是结合目前一些现有的问题进行改良设计而成，由于时间并不充分，还存在一些问题需要改进。一是除冰刀镶嵌的部分，用齿轮固定会比较牢固，但由于齿轮是在内部运作，拆卸十分不便，且齿轮由于转动频率较高，会发生摩擦，对两部分的磨损都比较高，器件老化较快。二是充电部分，如何设计充电桩外形与功能，是本项目正在研究的方向。

本研究设计的巡检除冰机器人能减少部分人力物力，减少电力事故的发生，为人民使用更优质和稳定的电能作出贡献。研究还没有完毕，还有部分功能未达到预期的目标，后续还将继续研究，争取尽早完成本次研究。鉴于此，对一些成果与功能并没有充分展示，我们会对遇到的问题进行研究改进，努力做出更优质的成果。

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