一種新型的高壓線巡檢除冰設備

梁顯濤 廖梓杰 林俞先

（天津農學院工程技術學院，天津 300380）

1 原因及分析

高壓電線是一個相對而言電阻比較小的輸電設備，通過電阻，它會在通電的條件下會產生一定的熱量。當雪下到電線上時，在電線有溫度的情況下雪就會從固態形式轉化為液態形式（所謂的融化成水了）。然而在冬天的氣候中，往往室外溫度一般都定低零度，而那一點微不足道的熱量會被周圍的低溫立刻吸收，在高壓電線放熱速度比凝固速度慢的情況下就會凝結成冰，在不斷的融雪結冰中，電線上所結的冰就會越來越多，當電線承受不住重量時 就會斷裂或者倒塌，發生事故。

保證供電的穩定、暢通是電力公司最為重要的任務之一。當供電發生故障時，會對供應地區造成難以估計的損失，甚至會出現人員傷亡。因此，巡檢是必不可少的工作。巡檢的工作量大，跨度的時間長，工作繁瑣，攜帶的工具多，目前基本上還是靠人力來操作。并且，不同位置的桿塔巡檢的難度也有所不同。在城市附近的桿塔能通過電力車到達現場，而且裝備也充足，但是在山區或者山上的桿塔就麻煩許多，有些地方甚至要人背著設備走十幾公里的山路，十分辛苦。

2 巡檢除冰機器人

現在市場上除冰設備有不少，但效果并不是非常理想，且缺點也是十分明顯的。一些電力公司的電力車上會有加熱裝置，可以對電線進行加熱，以達到除冰的效果。但是，大部分電線都在深山等一些車輛難以到達的地方，導致電力車無法到達。還有一些安裝在電線上的除冰設備，用加熱和震動的原理進行除冰，但是效果不明顯，而且速度慢，一旦遇到暴雪，甚至連這個設備都可能被凍住。因此，目前大部分除冰都是人工操作。

對此，本文介紹了一個巡檢機器人來解決這些問題。該巡檢機器人還可隨時加裝一個除冰的部分，以上描述的問題都能通過這個機器人得到解決。該機器人以STM32單片機為控制核心制成，具有價格低、性能好、能耗低、延展性好等優點。而且，該單片機可以與北斗導航配套使用，為該機器人實現遠程信息交換提供保障。

該機器人是集巡檢、除冰、天氣信息收集、預警、反饋為一體的多功能機器人，含有多種傳感器包括：雨滴檢測模塊、溫濕度系統、空氣質量檢測模塊等。機器人工作時在高壓線上來回走動，檢測電線的運行情況，檢測電線桿塔附近的天氣情況，向控制中心作出反饋。當有多個這種機器人在不同電線上工作時，就可連成一張檢測網反映該地區的天氣。還可以將數據實時反饋給控制中心，作為一個小型的檢測站使用。

該機器人的特點是除冰部分：該除冰器的前端是一個由四個刀片組成的類似螺旋槳的破冰器，刀片比較寬，鋒利一邊帶有鋸齒，尖端向上稍彎曲，這樣更有利于破冰。該裝置區別于家用刀片（類似豆漿機）的是其中間是空的，因為中間要穿過電線。這樣就不能用一般那種刀片，電機直接帶動轉動。其需做成圓環狀，靠齒輪與電動機相連使其轉動。

該裝置的另一個特點是：有一個活動的裝置，因為除冰部分只需要在冬天使用，在其他時間用不上，因此需要拆卸下來減少能量的消耗。使其能在需要時安裝和拆卸，導致其設計比一般的要復雜。如何保證其拆裝方便且在工作時安全有效，是我們一直在研究的問題。目前的設計方案是：將破冰器分為均勻的兩半，并在兩邊各加入一個凸起的小槽，再用一個特制齒輪將它們兩個合起來。該齒輪既起到固定除冰器的作用，又起到帶動其旋轉的作用。

3 存在問題

該機器人是結合目前一些現有的問題進行改良設計而成，由于時間并不充分，還存在一些問題需要改進。一是除冰刀鑲嵌的部分，用齒輪固定會比較牢固，但由于齒輪是在內部運作，拆卸十分不便，且齒輪由于轉動頻率較高，會發生摩擦，對兩部分的磨損都比較高，器件老化較快。二是充電部分，如何設計充電樁外形與功能，是本項目正在研究的方向。

4 結束語

本研究設計的巡檢除冰機器人能減少部分人力物力，減少電力事故的發生，為人民使用更優質和穩定的電能作出貢獻。研究還沒有完畢，還有部分功能未達到預期的目標，后續還將繼續研究，爭取盡早完成本次研究。鑒于此，對一些成果與功能并沒有充分展示，我們會對遇到的問題進行研究改進，努力做出更優質的成果。