本技術(shù)涉及電網(wǎng)絕緣子除冰，尤其是指一種基于無人機的電網(wǎng)絕緣子除冰系統(tǒng)及除冰方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電力工業(yè)的發(fā)展，高壓輸電線路在惡劣氣候條件下尤其是高寒地區(qū)運行時，經(jīng)常面臨冰、雪覆蓋所引起的絕緣子表面結(jié)冰問題。絕緣子結(jié)冰會引起導線絕緣性能下降，增加線路閃絡(luò)概率，從而對電網(wǎng)安全運行造成潛在威脅。

2、傳統(tǒng)的除冰方法包括人工攀高敲擊、使用加熱設(shè)備或利用防冰涂層等。然而，這些方法在實際應(yīng)用中均存在一定的局限性和風險。一方面，人工高空作業(yè)存在較大安全隱患。人工除冰通常需要專業(yè)人員攜帶工具爬上高壓桿塔，不僅增加了人身安全風險，還受到天氣、時段與地形的限制。另一方面，采用固定加熱源或防冰涂層方式往往難以根據(jù)現(xiàn)場情況靈活調(diào)整，前期投入成本較高，且在冰層已形成后除冰效率有限。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本技術(shù)的目的在于提供一種基于無人機的電網(wǎng)絕緣子除冰系統(tǒng)及除冰方法，其可以提高絕緣子除冰作業(yè)的安全性，并能提升絕緣子除冰作業(yè)的效率和可靠性。

2、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采用如下的技術(shù)方案：

3、本技術(shù)提供一種基于無人機的電網(wǎng)絕緣子除冰系統(tǒng)，該電網(wǎng)絕緣子除冰裝置包括：加熱毯、掛載無人機和加熱毯掛載機構(gòu)；加熱毯包括發(fā)熱材料或發(fā)熱層，加熱毯沿加熱毯長度方向的相對兩端分別設(shè)有掛耳；加熱毯掛載機構(gòu)安裝于掛載無人機上，加熱毯掛載機構(gòu)包括至少兩個舵機脫鉤器，每個舵機脫鉤器分別連接有舵機，每個舵機脫鉤器用于掛取或釋放掛耳，加熱毯掛載機構(gòu)釋放加熱毯后，加熱毯覆蓋在電網(wǎng)絕緣子上。

4、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，電網(wǎng)絕緣子除冰裝置還包括：噴淋無人機和加熱毯噴淋機構(gòu)，加熱毯噴淋機構(gòu)安裝于噴淋無人機上，加熱毯噴淋機構(gòu)包括儲液容器、噴管和噴頭，儲液容器用于儲存融冰劑，儲液容器連接噴管，噴管連接噴頭，在加熱毯已懸掛于目標絕緣子上方時，加熱毯噴淋機構(gòu)對加熱毯表面或絕緣子表面噴淋融冰劑，以使得加熱毯放熱并使得絕緣子表面冰層消融。

5、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，電網(wǎng)絕緣子除冰裝置還包括：遠程操控與監(jiān)測模塊，遠程操控與監(jiān)測模塊包括：地面控制終端、圖像采集與傳輸裝置、飛行控制器以及定位與感知傳感器；圖像采集與傳輸裝置、飛行控制器以及定位與感知傳感器搭載于掛載無人機和/或噴淋無人機上；圖像采集與傳輸裝置、飛行控制器以及定位與感知傳感器與地面控制終端之間通過無線信號傳輸；圖像采集與傳輸裝置用于采集掛載無人機和/或噴淋無人機周圍的圖像，并將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛婵刂平K端；地面控制終端控制飛行控制器，以控制無人機位置和姿態(tài)、控制加熱毯掛載機構(gòu)和/或加熱毯噴淋機構(gòu)動作；定位與感知傳感器用于檢測無人機位置和姿態(tài)。

6、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，圖像采集與傳輸裝置包括高清攝像頭和紅外成像儀，定位與感知傳感器包括激光測距傳感器和gps定位模塊；高清攝像頭用于實時監(jiān)測加熱毯與絕緣子的相對位置、冰層融解情況及掛載無人機和/或噴淋無人機的飛行狀態(tài)；紅外成像儀用于監(jiān)測加熱毯表面及絕緣子表面溫度分布，以判斷放熱效率和冰層融化程度；激光測距傳感器與gps定位模塊用于確定絕緣子和無人機相對坐標位置。

7、本技術(shù)還提供一種基于無人機的電網(wǎng)絕緣子除冰方法，該電網(wǎng)絕緣子除冰方法包括：

8、掛載無人機在安全地面區(qū)域平穩(wěn)放置，將加熱毯的掛耳掛裝于加熱毯掛載機構(gòu)的舵機脫鉤器上，并檢查連接可靠性；

9、操作人員于地面控制終端操作界面，依據(jù)任務(wù)規(guī)劃與環(huán)境因素，為掛載無人機設(shè)定飛行軌跡、懸停坐標、高度、速度、轉(zhuǎn)向速率，并完成系統(tǒng)全面自檢與通信鏈路連通性測試，確保設(shè)備與系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)；

10、掛載無人機依預設(shè)航線自動起飛，憑借gps定位模塊與慣性導航系統(tǒng)協(xié)同導航，飛抵距目標絕緣子水平距離的安全初始懸停點；

11、操作人員依據(jù)地面控制終端實時接收的高清攝像頭采集的圖像、激光測距傳感器反饋的距離數(shù)據(jù)，操控掛載無人機姿態(tài)與位置，使得掛載無人機飛行至絕緣子一側(cè)；

12、通過地面控制終端觸發(fā)加熱毯掛載機構(gòu)，加熱毯掛載機構(gòu)一端舵機脫鉤器開啟，將加熱毯一端掛耳掛接于絕緣子對應(yīng)側(cè)的預設(shè)掛點上，掛接瞬間檢測并反饋掛接狀態(tài)信號；

13、操作人員操控掛載無人機提升速率緩慢升高高度，并依絕緣子結(jié)構(gòu)與周邊環(huán)境，適時通過調(diào)整轉(zhuǎn)向角速度微調(diào)掛載無人機橫向位置，確保加熱毯中段平穩(wěn)、準確跨越絕緣子頂部，該過程中持續(xù)依據(jù)高清攝像頭、激光測距傳感器和gps定位模塊反饋數(shù)據(jù)保持加熱毯與絕緣子相對位置的精度，直至加熱毯另一端抵達絕緣子另一側(cè)預定掛點上方；

14、地面控制終端依設(shè)定邏輯自動發(fā)出指令，加熱毯掛載機構(gòu)另一端舵機脫鉤器松開掛耳，加熱毯在自重與掛載無人機姿態(tài)微調(diào)配合下，自然下垂并緊密貼覆于絕緣子表面，形成以絕緣子軸線為中心的對稱、穩(wěn)固懸掛狀態(tài)，該過程中實時監(jiān)測并上傳掛毯狀態(tài)信息，確保掛毯作業(yè)一次成功、無偏差；

15、加熱毯放熱并使得絕緣子表面冰層消融；

16、經(jīng)紅外成像儀與高清攝像頭協(xié)同確認冰層融解達預期效果后，掛載無人機依指令自安全待機位置平穩(wěn)靠近絕緣子，于距絕緣子邊精準懸停；

17、利用掛載無人機搭載的高清攝像頭、激光測距傳感器，捕捉加熱毯兩端掛耳位置，然后控制加熱毯掛載機構(gòu)兩端舵機脫鉤器依次動作，先將一端掛耳鉤住并緩慢上提，同時微調(diào)掛載無人機機身姿態(tài)與位置，使加熱毯勻速、平穩(wěn)地從絕緣子表面分離，該過程中保持加熱毯與絕緣子相對距離穩(wěn)定，避免碰撞損傷；

18、待加熱毯完全脫離絕緣子后，進一步提升掛載無人機高度并調(diào)整姿態(tài)，將加熱毯完整、無損取回至初始掛載狀態(tài)，并懸于掛載無人機機體下方，檢測并確認加熱毯取回狀態(tài)正常，掛載無人機準備返程；

19、完成除冰任務(wù)后，掛載無人機依預設(shè)安全航線自動返航，降落至指定地面回收區(qū)域。

20、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，電網(wǎng)絕緣子除冰方法還包括：

21、噴淋無人機充裝融冰劑至儲液容器；

22、操作人員于地面控制終端操作界面，依據(jù)任務(wù)規(guī)劃與環(huán)境因素，為噴淋無人機設(shè)定飛行軌跡、懸停坐標、高度、速度、轉(zhuǎn)向速率，以及噴淋無人機的噴淋壓力、噴霧模式、流量，并完成系統(tǒng)全面自檢與通信鏈路連通性測試，確保設(shè)備與系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)；

23、噴淋無人機在掛載無人機完成掛毯并保持安全間距后，依預設(shè)路徑迅速飛至絕緣子上方距加熱毯表面的噴淋作業(yè)位置，對加熱毯表面或絕緣子表面噴淋融冰劑，以使得加熱毯放熱并使得絕緣子表面冰層消融；

24、除冰過程中，地面控制終端持續(xù)接收并分析高清攝像頭的冰層消融視覺影像與紅外成像儀的溫度變化數(shù)據(jù)，運用智能算法實時評估除冰效果，操作人員據(jù)此依專業(yè)經(jīng)驗與預設(shè)策略，靈活適時微調(diào)噴淋量、噴流強度及噴霧角度、垂直角度，確保加熱除冰過程持續(xù)高效、均勻推進，使絕緣子表面冰層快速、全面消融，直至冰層殘留厚度低于安全閾值或達到預設(shè)除冰目標；

25、完成除冰任務(wù)后，噴淋無人機依預設(shè)安全航線自動返航，降落至指定地面回收區(qū)域。

26、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，電網(wǎng)絕緣子除冰方法還包括：在輕度結(jié)冰工況或特定任務(wù)需求下，于地面安全作業(yè)區(qū)將加熱毯平置于特制防滲、保溫預熱墊上，使用灌注設(shè)備緩慢將加熱毯澆透適量融冰劑，該過程中實時監(jiān)測加熱毯溫度與濕度變化，確保預熱均勻適度、無局部過熱或積液風險，預觸發(fā)微量放熱達穩(wěn)定預熱狀態(tài)；

27、掛載無人機掛載預熱后加熱毯并快速飛至絕緣子處掛裝加熱毯，利用預熱熱量初步融解冰層，冰層薄時可獨立完成除冰；

28、冰層厚時，清洗無人機依冰層實際情況補充噴淋融冰劑以優(yōu)化除冰效果。

29、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，電網(wǎng)絕緣子除冰方法還包括：當實際情況為復雜工況時，實施掛載無人機和噴淋無人機雙機協(xié)同分工，復雜工況包括惡劣氣象、超高桿塔、絕緣子群多點同時除冰；

30、掛載無人機和噴淋無人機雙機協(xié)同分工包括：掛載無人機執(zhí)行加熱毯掛放與取回任務(wù)，通過高精度定位導航系統(tǒng)與執(zhí)行預設(shè)規(guī)劃路徑，以保障掛毯穩(wěn)定性與取毯安全性；

31、清洗無人機執(zhí)行噴淋作業(yè)與影像監(jiān)控任務(wù)，清洗無人機通過圖像采集與傳輸裝置實時采集傳輸現(xiàn)場影像數(shù)據(jù)，為操作人員提供決策依據(jù)，依指令調(diào)控噴淋參數(shù)實現(xiàn)絕緣子除冰；

32、掛載無人機和噴淋無人機通過地面控制終端協(xié)同調(diào)度，依實時工況分配任務(wù)負載、優(yōu)化飛行路徑與作業(yè)順序。

33、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，噴淋無人機的噴頭根據(jù)絕緣子外形和掛載位置實時調(diào)整噴霧角度和噴流強度，以保證水霧均勻分布于加熱毯和絕緣子表面，從而促進加熱毯放熱和冰層融解；噴淋無人機通過地面控制終端遠程操控，以使得操作人員依據(jù)實時影像和現(xiàn)場因素適時調(diào)節(jié)噴灑參數(shù)。

34、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，電網(wǎng)絕緣子除冰方法還包括：

35、掛載無人機和噴淋無人機降落至指定地面回收區(qū)域后，操作人員迅速上前檢查掛載無人機和噴淋無人機外觀與部件狀況，記錄設(shè)備運行數(shù)據(jù)與任務(wù)執(zhí)行參數(shù)；

36、操作人員對取回的加熱毯，即刻進行全面檢查，檢查內(nèi)容包括加熱毯外觀完整性、發(fā)熱性能測試、掛耳磨損狀況，隨后使用清潔設(shè)備與溫和清洗劑輕柔清洗加熱毯表面污漬、殘留鹽分雜質(zhì)，在清潔、干燥、恒溫的室內(nèi)環(huán)境自然晾干或低溫烘干，經(jīng)檢測設(shè)備確認加熱毯性能達標后，包裝加熱毯并存放入儲存設(shè)施；

37、確保掛載無人機和噴淋無人機處于良好備用狀態(tài)，為下次電網(wǎng)絕緣子除冰任務(wù)隨時待命，且定期對掛載無人機和噴淋無人機各部件進行保養(yǎng)維護與性能校準測試，保障系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠運行。

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果在于：

39、本技術(shù)通過掛載無人機攜帶加熱毯至電網(wǎng)絕緣子位置，實現(xiàn)了遠程、高效的除冰作業(yè)。無人機作為空中平臺，具有靈活性和快速響應(yīng)的特點，能夠迅速到達作業(yè)現(xiàn)場。加熱毯內(nèi)置發(fā)熱材料或發(fā)熱層，通過加熱融化絕緣子上的覆冰。這種設(shè)計避免了傳統(tǒng)人工敲擊或機械震動除冰可能帶來的設(shè)備損傷和安全隱患。加熱毯掛載機構(gòu)采用舵機脫鉤器，能夠精準地掛取和釋放加熱毯。這種機構(gòu)設(shè)計不僅提高了作業(yè)的自動化程度，還確保了加熱毯在覆蓋絕緣子時的穩(wěn)定性和準確性。

40、傳統(tǒng)的人工除冰作業(yè)需要人員登高作業(yè)，存在較大的安全風險。而本技術(shù)通過無人機進行遠程作業(yè)，大大減少了人工參與，降低了作業(yè)風險。加熱毯的柔軟性和貼合性使其能夠緊密覆蓋在絕緣子上，避免了傳統(tǒng)除冰方法可能帶來的設(shè)備損傷。同時，加熱毯的加熱方式也更加溫和，不會對絕緣子造成熱沖擊或熱損傷。本技術(shù)適用于各種類型和規(guī)格的電網(wǎng)絕緣子，無需針對不同絕緣子進行特殊設(shè)計或改造。這大大提高了系統(tǒng)的通用性和適應(yīng)性。

41、本技術(shù)的操作相對簡便，操作人員只需通過遙控器控制無人機的飛行和加熱毯的掛載與釋放即可。這種操作方式降低了對操作人員技能的要求，提高了作業(yè)效率。系統(tǒng)可以配備智能化監(jiān)控設(shè)備，實時監(jiān)測加熱毯的工作狀態(tài)和絕緣子的除冰效果。這有助于及時發(fā)現(xiàn)和處理潛在問題，確保作業(yè)的安全和順利進行。系統(tǒng)還可以記錄每次除冰作業(yè)的數(shù)據(jù)，包括作業(yè)時間、加熱毯溫度、除冰效果等。這些數(shù)據(jù)可以用于后續(xù)的分析和優(yōu)化，進一步提高系統(tǒng)的性能和效率。

42、該系統(tǒng)能夠高效、快速地清除電網(wǎng)絕緣子上的覆冰，減少了因覆冰導致的設(shè)備故障和停電事故。這有助于降低電網(wǎng)的維護成本和提高供電可靠性。覆冰是影響電網(wǎng)供電穩(wěn)定性的重要因素之一。該系統(tǒng)的應(yīng)用有助于減少因覆冰導致的停電事故，提高電網(wǎng)的供電穩(wěn)定性和可靠性。該系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用推動了無人機技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷進步和完善，該系統(tǒng)有望在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣。

43、綜上所述，本技術(shù)提供的基于無人機的電網(wǎng)絕緣子除冰系統(tǒng)具有技術(shù)創(chuàng)新、高效性、安全性提升、操作便捷與智能化以及經(jīng)濟效益與社會效益等多方面的有益效果。