基于多旋翼無人機平臺帶電作業(yè)用傳遞滑車的研制

摘 要：本文針對輸電線路帶電作業(yè)懸掛絕緣軟梯過程中，在帶電導(dǎo)線不易懸掛跟頭滑車的難題，進行現(xiàn)狀調(diào)查，優(yōu)缺點分析，介紹一種基于多旋翼無人機平臺的帶電作業(yè)用傳遞滑車的設(shè)計構(gòu)成和其在帶電作業(yè)項目中應(yīng)用的操作步驟，有效解決輸電線路帶電作業(yè)懸掛絕緣軟梯傳遞滑車的難題，同時提出在輸電檢修人員在沒有防墜落裝置的桿塔上下塔提供一種登塔保護策略。

關(guān)鍵詞：多旋翼；無人機；帶電作業(yè)；傳遞滑車

0 引言

輸電線路帶電作業(yè)是指在設(shè)備上不停電進行檢修、測試的一種作業(yè)方法。電氣設(shè)備在長期運行中需要經(jīng)常測試、檢查和維修。帶電作業(yè)是避免檢修停電，保證正常供電的有效措施。在輸電線路帶電作業(yè)懸掛絕緣軟梯過程中，存在著在帶電導(dǎo)線懸掛傳遞滑車的難題。

本文介紹一種基于多旋翼無人機平臺帶電作業(yè)用傳遞滑車的設(shè)計構(gòu)成，作業(yè)人員在地面通過操作多旋翼無人機即能把懸掛在無人機下的傳遞滑車鉤掛在需要放置的掛點位置，無需作業(yè)人員在登塔時背負沉重滑輪及傳遞繩索，極大的降低了作業(yè)人員的勞動強度，提高了作業(yè)效率，保證了作業(yè)人員的安全。

1 輸電線路帶電作業(yè)絕緣軟梯懸掛傳遞滑車工作現(xiàn)狀

對于輸電線路采用“軟梯法”帶電作業(yè)時，需首先在導(dǎo)、地線上懸掛傳遞滑車，然后通過傳遞滑車將絕緣軟梯懸掛在導(dǎo)線上。由于導(dǎo)線距地面較高，人工懸掛難度大。傳統(tǒng)的懸掛傳遞滑車的方式主要有3種：

（1）登塔懸掛法。對距離鐵塔較近的位置，輸電檢修人員攜帶直徑較細的絕緣傳遞繩上塔，使用絕緣操作桿將絕緣傳遞繩懸掛在導(dǎo)線上。對距離鐵塔較遠的位置，輸電檢修人員上塔后將一頭帶有重物的絕緣繩拋過導(dǎo)線，落至地面。地面人員連接絕緣繩、拉住絕緣繩滑移至需要安裝絕緣軟梯的位置。

（2）魚竿拋扔法。輸電檢修人員用魚竿拋扔的方法將魚線拋過導(dǎo)線，用魚線帶著細絕緣繩越過導(dǎo)線，使用跟頭傳遞滑車將絕緣繩掛在導(dǎo)線上。

（3）射繩器法。使用以火藥為動力的射繩槍或以壓縮空氣為動力的射繩器發(fā)射彈體將細絕緣繩帶過導(dǎo)線。

2 多旋翼無人機在輸電線路作業(yè)中的優(yōu)勢

多旋翼無人機起飛降落方便，技術(shù)操作相對簡單，成本低廉，其作為先進生產(chǎn)工具和作業(yè)手段，近年來在輸電線路巡檢中得到廣泛推廣運用。與傳統(tǒng)輸電線路運維方式相比具有以下優(yōu)勢：

（1）不受地形限制，效率極大提高，無人機有一定的攜帶載重量，能夠完成高空拍攝、高空懸掛等簡單動作，降低人工勞動強度，減少作業(yè)風(fēng)險。

（2）吊艙等多任務(wù)平臺種類豐富。無人機根據(jù)種類的不同，可負載的重量不同，可懸掛多種設(shè)備，例如可見光相機、紅外鏡頭、懸掛檢測器具，懸掛傳遞工具等。目前，在拍攝方面可見光、紅外應(yīng)用較多，紫外和X光拍攝剛剛起步。在檢修方面，無人機噴火消除異物的應(yīng)用相對廣泛，基于無人機平臺的檢修工器具開發(fā)還處于起步階段。

（3）攜帶、運輸方便、靈活。多旋翼無人機可由作業(yè)人員隨身攜帶到達作業(yè)現(xiàn)場，并且不受起飛場地限制。

3 基于多旋翼無人機平臺帶電作業(yè)用傳遞滑車的構(gòu)成

該成果主要包括3個部分：多旋翼無人機平臺包括無人機本體和飛行控制系統(tǒng)，通信系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)傳輸和視頻傳輸系統(tǒng)，地面站系統(tǒng)包括飛行控制和功能檢測等軟硬件，任務(wù)系統(tǒng)包括特制的傳遞滑車和懸掛系統(tǒng)。其中任務(wù)系統(tǒng)是核心，傳遞滑車雙側(cè)采取加裝導(dǎo)向裝置的，一側(cè)方便在導(dǎo)線上懸掛，另一側(cè)便于和無人機上的吊環(huán)懸掛和分離。

4 多旋翼無人機平臺帶電作業(yè)用傳遞滑車關(guān)鍵點

多旋翼無人機平臺懸掛傳遞系統(tǒng)研究的關(guān)鍵點包括以下幾個方面：

（1）多旋翼無人機的選型。包括機體的型號、尺寸、最大負載量、電池、電機的選擇等。

（2）多旋翼無人機的精確定點懸停。穩(wěn)定的飛控系統(tǒng)，便于無人機操控手對無人機的精確控制。

（3）懸掛傳遞系統(tǒng)中快速鉤掛滑車與掛點位置相結(jié)合的控制。為保證鉤掛滑車與掛點位置能準確對位，牢固連接，無人機能安全飛行，要確定懸掛傳遞系統(tǒng)與掛點位置的最佳距離及如何控制無人機完成掛點的連接。

（4）機載無人機監(jiān)控畫面的傳輸。采用無線一對一無線傳輸模式，支持雙控模式。

（5）懸掛平臺及快速鉤掛滑車的選擇。使用較輕的絕緣牽引繩和絕緣鉤掛滑車，通過地面無人機操控手的控制，按照作業(yè)要求連接掛點。

5 多旋翼無人機平臺帶電作業(yè)用傳遞滑車的操作步驟

（1）工作前準備。無人機飛行前的安全性檢查（電量、GPS、云臺、相機鏡頭、數(shù)據(jù)傳輸情況等飛行要求）、懸掛系統(tǒng)（快速鉤掛滑車，牽引繩的絕緣性能測量）等。

（2）無人機根據(jù)作業(yè)人員需要選擇掛點位置。利用多旋翼無人機平臺懸掛快速鉤掛滑車上端，無人機操作手安全起飛后，在所確定的掛點上空懸停。

（3）傳遞滑車就位。多旋翼無人機操作手控制無人機緩慢下降，使其下端逐漸靠近導(dǎo)線或牢靠的構(gòu)件上，傳遞滑車下端的延長引導(dǎo)棒在搭上導(dǎo)線或牢固構(gòu)件后，無人機在下降的同時，傳遞滑車通過自身重力卡住導(dǎo)線或指定掛點。

（4）無人機與傳遞滑車脫離。當(dāng)傳遞滑車在掛點位置安全固定后，無人機繼續(xù)下降高度，懸掛系統(tǒng)的牽引繩將順著傳遞滑車上端延長引導(dǎo)棒自動脫離。

（5）傳遞滑車拆除。多旋翼無人機操作手控制無人機，使其懸掛平臺的牽引繩順著傳遞滑車上端引導(dǎo)棒進入鉤槽。無人機繼續(xù)上升高度，拉起傳遞滑車使其順著下端引導(dǎo)棒退出掛點位置，無人機返回地面。

6 結(jié)論

利用多旋翼無人機開展超、特高壓輸電線路技改大修及帶電作業(yè)，是無人機即巡檢、測量、輔助消缺后一種全新領(lǐng)域的嘗試。地面通過操作多旋翼無人機即能把懸掛在無人機下的傳遞滑車鉤掛在需要放置的掛點位置，無需作業(yè)人員在登塔時背負沉重滑輪及傳遞繩索，有效解決輸電線路帶電作業(yè)懸掛絕緣軟梯傳遞滑車的難題，極大的降低了作業(yè)人員的勞動強度，提高了作業(yè)效率，保證了作業(yè)人員的安全。同時，這種傳遞滑車和方式還可以擴展到在鐵塔頂部角鋼上設(shè)置供檢修人員的上下塔安全防護裝置，并為輸電檢修人員在沒有防墜落裝置的桿塔上下塔提供一種登塔保護策略。

參考文獻

[1]佚名.架空輸電線路無人機巡檢技術(shù)[M].中國電力出版社，2016.

[2]王振華，黃宵寧，梁焜，等.基于四旋翼無人機的輸電線路巡檢系統(tǒng)研究[J].中國電力，2012，45（10）：50-53.

（作者單位：1.國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司；2.國網(wǎng)河南省電力公司）