摘要：电力铁塔倾斜检测是保障高压输电线路安全和稳定运行的重要手段,目前状态检测设备存在功耗高、依赖化学电池供电等问题。该研究设计了一种集成自供能铁塔倾角无线传感系统,通过电磁能量采集器收集高空铁塔风能,由低功耗能源管理电路进行能源存储与负载供电。该系统的性能经电磁仿真和实验验证,采集器可在2 m/s的风速下启动,在8 m/s的风速下,装置空载情况的电压为1.25 V,输出功率为8.2 mW。得到了用BQ25570芯片搭建低功耗能源管理电路,通过升压后输出3.3 V电压对倾角传感器进行供能测试。根据实验结果,此装置可以为铁塔倾角传感器或其他小型电气设备供电,这将为自供能物联网无线传感网络节点提供技术支持。

摘要：架空线路机器人自重影响机器人上线的难易程度及整体能耗。针对一种新型架空线路绝缘包覆机器人,采用拓扑优化与多目标优化组合实现机器人的轻量化设计。首先,介绍绝缘机器人的结构原理,提取影响机器人优化的相关因素。然后,建立关键部件的子结构拓扑模型,以灵敏度过滤后的二维分布结果作为多目标优化模型输入。其次,提出一种改进多目标粒子群算法,通过世代距离与非劣解间距评价了改进算法的优异性。最后,采用MATLAB-ANSYS耦合的改进多目标算法对整体模型进行模态频率与质量优化,其Pareto最优解表明优化后机器人的固有频率提高了16.5Hz,重量减少了40.2%。

摘要：环境风能具有多向性及不稳定性,为了实现平面各方向风能的收集,设计了基于压电圆管和圆柱梁的二维全向风能采集器。不同于传统的薄片梁结构,圆柱梁的对称特性使系统获得了多风向响应能力。基于系统结构和工作原理,进行了理论分析;建立了风能采集器的有限元模型,并进行了仿真分析。在1~8 m/s的风速激励下,对采集器的输出性能进行了风洞实验。结果表明,采集器的最佳匹配负载为2.2 MΩ;其启动风速约为2 m/s;在2~8 m/s的风速下,采集器的输出功率随着风速的增加而增加;在8 m/s的风速下,可有效采集二维平面360°范围的来流。文中所提出的多向风能采集器可以对二维平面内各方向的风能进行有效采集,提升了采集器的性能,具有很强的环境适应性,为多向风能的收集利用提供了新的设计思路,有利于促进风能采集器在自供电在线检测领域的实际应用。

摘要：为了自主越障巡线机器人能够安全可靠地完成各项线上工作任务,将其控制系统整合划分为三个子系统:机载控制系统、远程上位机、实时视频传输系统,通过各子系统之间的通信、配合来提高系统整体的稳定性与可靠性。机载控制系统负责电机驱动、电源管理、传感器数据采集、接收与处理远程上位机指令等任务;远程上位机负责发送控制指令、接收并处理机载系统传回的信息(传感器数据、电机状态、机器人状态等);实时视频传输系统负责将机载相机采集的原始或处理后的视频、图像传回后台,以便于远程巡检、控制、故障排查等的使用。在完成了各子系统的设计与软硬件实现后,针对各子系统的各项功能在架空输电线路上进行了多项验证实验,验证了设计的自主越障巡线机器人控制系统的可靠性与稳定性。

摘要：架空导线覆冰质量监测对维护输电线路安全稳定运行具有重要意义。由于导线的舞动,基于力学模型的传统覆冰质量测量方法往往存在较大的误差。为了降低导线覆冰质量的测量误差,基于模拟导线,构建了覆冰质量测量系统,通过测量模拟导线的覆冰质量间接监测实际导线的覆冰状况。由于测量系统的姿态晃动,测量系统在架空线路上易做不规则圆周运动,导致覆冰质量测量有较大误差;因此,基于应变式称重传感器测量质量的原理,建立圆周运动下覆冰质量测量模型,并针对采集数据的特点引入截尾均值算法以减小误差。设计覆冰质量测量实验验证系统的精度,实验结果表明:模拟导线的质量误差由0.9 g降到0.1 g,证明了该系统的有效性。

摘要：输电线路覆冰在秋冬季节较为常见,人工除冰效率低且危险性较高,而现有的除冰机器人设计上更注重于除冰的机械性能忽略了在覆冰初期主动除冰的重要性导致除冰效果不佳,本文设计一种主动除冰机器人后台监控系统能够在覆冰初期智能预测主动除冰作业,能大幅降低覆冰可能和除冰难度,实现智能化除冰。该系统由除冰机器人本体、数据采集装置、通信模块和数据处理后台组成。该系统实现了实时监控、覆冰预测和主动除冰的功能,有助于提高电网供电可靠性,减小覆冰造成的危害。

摘要：基于“防冰为主,除冰为辅”的理念,设计一台智能感知线路环境的输电线路主动防冰/除冰机器人。机器人包括机械系统、控制系统、电源系统、环境感知系统四部分。机械系统用于满足机器人线上运动和防冰/除冰需求;控制系统实现上位机遥感控制和下位机自主控制;电源系统采用自取电电源管理系统,保证机器人可长时间在线工作;环境感知系统收集电力线局部环境数据并通过无线传输发送回监控后台进行分析。提出一种可便于无人机吊装上下线的进线方式,研制实验样机并进行各功能试验,验证了设计方案的可行性和可靠性。

摘要：高压输电线路沿线地理环境复杂、线路长,经常穿越山河湖泊与密林,使得巡检难度大,耗费成本高。因此,针对110kV高压输电线路,设计了一种轻量化双臂巡线机器人,通过减少机器人整体自由度,减轻机器人自重,降低控制难度,从而使其更加稳定与节能。同时提出一种自主越障方式,能够跨越110kV输电线路上防振锤、跳线等障碍物。通过运用标准D-H法建立了巡线机器人的运动学模型,并在Robotic工具箱中对巡线机器人的越障过程进行建模仿真。通过仿真得到了越障过程中机器人越障臂各关节的运动参数曲线,验证了该巡线机器人连杆参数及越障步态设计的合理性。

摘要：针对现有电力铁塔攀爬机器人存在的结构复杂、稳定性差、越障能力不足等问题,这里设计了一种新型电力铁塔攀爬机器人并对其攀爬步态进行了分析。通过选取电力铁塔主材上的脚钉为夹持对象,采用机械电磁复合手爪夹持方式等创新性的方法,简化了攀爬机器人的结构,提高了夹持稳定性,解决了避障难题。然后使用Workbench对关键受力部件进行有限元分析并利用Robotics Toolbox对机器人的攀爬过程进行了建模仿真,仿真结果表明攀爬机器人机械结构及攀爬步态设计合理,验证了新型电力铁塔攀爬机器人在实际工作环境中应用的可行性。

摘要：严重的电力线覆冰会导致电线杆塔倾斜、倒塌等事故,给社会带来巨大的经济损失,因此对输电线路覆冰厚度进行测量、覆冰情况进行监测十分必要。本文针对传统单目视觉测量法中Hough直线检测易受背景影响,提出先对电力线覆冰区域分割,减小直线检测区域后再测量;而对于Hough直线检测的边缘直线不止两条的问题,提出用最小二乘法将多条直线拟合得到最终的一条覆冰电力线边缘;最后通过计算覆冰前与覆冰后的电力线尺寸差,得到覆冰的厚度。结果表明,该方法能够在背景复杂、对比度低、噪声多的图像中准确的检测出覆冰电力线的厚度。