摘要：早期铺设的架空输电电路，普遍采用裸线形式以节省建设成本，存在较大的安全隐患。目前，电路系统普遍采用人工喷涂绝缘漆的方式进行施工，以提高裸露架空输电线路的绝缘性和安全性能。存在施工效率低下、施工安全性低、速度慢及绝缘效果一致性差的缺点。在电力线上意外挂有风筝及塑料布等杂物，及绝缘子上的集尘在暴风雨或大雨时形成的泥流容易造成高压电力线之间的短路，从而引发意外断电等事故。为解决以上问题，公司本着以人为本，安全第一的原则。基于智能设备安全生产的理念，研制一种多功能线路机器人平台，可实现机器人一次上线完成多种工作：影像传输、喷涂涂料、提高机器人工作效能，减轻工作人员的工作强度，保障工作人员的安全。实现机械化设备在线路中的智能应用。
关键词：配网线路；研发；应用
一、国内外研究状况
1、查询到山东电力公司有类似的理论研究，他们的理论是电机泵油漆抽动油漆到线路上，喷涂头采用双管双闭合装置在线路上不可操作，只有独轮驱动力量很差，很难挂到线路上；
2、目前，电网系统普遍采用人工喷涂绝缘漆形式以提高裸露架空输电线的绝缘性和安全性能。但存在效率低、速度慢及绝缘效果一致性差的缺点。
3、目前国内外尚无专门的配网线路自行智能工作平台绝缘漆自动喷绘的运用。
二、研究目的
针对配网架空线路采用人工喷涂的方式进行施工，施工效率低下、施工安全性低、速度慢及绝缘效果一致性差的缺点，研发了配网线路绝缘漆自行喷涂装置，以提高裸露架空输电线路的绝缘性和安全性能。
三、取得的主要成果
1）多功能线路机器人平台：直流无刷电机、驱动轮子、压紧轮、锂电池、机械手、摄像头及控制板等。
2）气动喷涂设备：主要组成：高压气瓶、电磁闸、喷涂罐等。
3）地上控制系统：电脑、控制软件、无线通信等。
四、研究内容
4.1总体结构
通过地面PC与控制主板建立通信。
1）控制主板通过PC指令给直流无刷电机使能运转，控制主动轮前进与后退；
2）控制主板通过PC指令打开高压气阀，给油漆罐充气；
3）控制主板通过PC指令让绝缘喷头就位；
4）控制主板通过PC指令让绝缘喷头就位，打开绝缘漆喷嘴；
5）控制主板通过PC指令控制数码摄像机，同时传输数据；
4.2主要技术依据及研发工具
1)机械设计
机械设计（machine design），根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
2)软件控制技术
地上控制系统的管理软件采用数据库系统，是数据的交换和处理中心，也是这套系统的控制中心。他控制了牵引车的前进后退、影像处理、高压气瓶的开闭、油漆罐的开闭、喷嘴的前进后退等。
3)无线数据传输
SM51USB微功率无线数传模块，微功率发射，最大发射功率17dbm(50mW) ；完全覆盖全球ISM频段工作频率，符合球ISM频段通信标准，无需申请频点：载频频率在80-650MHz，862-950MHz范围内，除标准产品以外，用户可选订制。多信道：SM51型微功率ISM全波段无线通信模块各种规格，均能提供多个信道通信，可以满足用户在全世界各个国家和地区都能选用符合当地无线电通信管理要求的频率点。完善的通讯协议，数据实时通信：半双工无线通信，实时收发通信。
传输距离远：在视距情况下，天线高度>2米，天线增益3dBi,可靠传输离距>1500m（BER=10-3/9600bps）；>1800m（BER=10-3/1200bps）；透明的数据传输： 提供透明的数据接口，能适应任何标准或非标准的用户协议。自动过滤掉空中产生的噪音信号及假数据（所发即所收）。
高抗干扰能力和低误码率：GFSK调制方式，采用高效前向纠错信道编码技术，提高了数据抗突发干扰和随机干扰的能力，在信道误码率为10-3时，可得到实际误码率10-6～10-7。
4）集成电路技术
本系统的智能锁具内镶嵌集成电路，用来识别、存储数据。集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。
4.3测试方案
1）测试方案概述
本方案基于产品需求、规范和产品简介，设计以系统测试为重点，采用实验室测试方法，兼顾用户体验、安全性、可靠性等方面的测试。
本次测试覆盖配网线路绝缘漆自行喷涂装置的所有相关功能。
2）测试环境
软件环境：包括Windows XP操作系统 & 智能铅封管理系统
硬件环境：笔记本1台、牵引车1台、油漆罐1台、高压气瓶1台
功能测试：对配网线路绝缘漆自行喷涂装置提交的功能进行测试。
用户体验测试：本系统用户体验主要从易安装性、易操作性、易学习性、界面友好等角度考虑；
3）喷涂实验
在地面站控制下，进行了配网线路绝缘漆自行喷涂装置测试和实验。其中，系统供电电压为直流24V。地面站操作系统为WinXP，运行使用C++开发的主控软件。
地面站通过UT-880 USB/RS232转换器、SM51高速无线数传模块及433 Mhz吸盘天线与机器人机载控制系统通信。机载控制系统异步通信格式为，4800波特率，8位数据位，1位停止位，无校验。
在地面站控制下，分别发送通信测试、速度设定、前进、停止、开始喷涂、停止喷涂、使能数据反馈及停止数据反馈等指令，机器人均稳定、高效执行了相应操作指令，完满完成实验和测试目的，无死机现象。
钢芯铝绞线S=240mm2
长度L=500m
绝缘漆厚度0.1mm
半径r＝ = =17.5mm
周长C=2πr=2X3.14X17.5=55mm
表面积M=CxL=0.055X500=27.5m2
绝缘漆体积＝27.5X0.0001=0.0027.5m3＝3L
针对目前部分配网导线采用裸线形式需进行绝缘喷涂防护的客观需求，设计了配网导线绝缘漆自动喷涂机器人系统。在地面站控制下，进行通信、速度设定、前进、停止、开始喷涂、停止喷涂、使能数据反馈及停止数据反馈等测试。结果表明，系统稳定、效率高，可圆满完成配网导线绝缘漆自动喷涂作业。
五、总结与展望
通过配网线路绝缘漆自行喷涂装置的应用，达到了预期的效果：
可实现机器人一次上线完成多种工作：影像传输、喷涂涂料、提高机器人工作效能，减轻工作人员的工作强度，保障工作人员的安全。实现机械化设备在线路中的智能应用。
论文作者:吴晓川
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/25
标签：网线论文; 测试论文; 数据论文; 绝缘漆论文; 地面站论文; 机器人论文; 通信论文; 《基层建设》2019年第24期论文;