一种用于高压铁塔线路检修的登塔装置
阅读说明：本技术 一种用于高压铁塔线路检修的登塔装置 (Tower climbing device for line maintenance of high-voltage iron tower ) 是由 高昆鹏 靳航 韩旭 杨东辉 刘阔 马志 刘琦 李瑞鹏 兰帅峰 赵龙 李雪奎 孙 于 2020-11-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于高压铁塔线路检修的登塔装置,属于电力检修技术领域。其包括无人机,设置在所述无人机下方的悬吊机构,与所述悬吊机构通过绳索连接的电动小飞人,以及与所述电动小飞人连接的提升机构；所述悬吊机构通过所述无人机安装在高压铁塔的横担上,所述悬吊机构包括安装架,设置在所述安装架上的伺服电机和滑轮架,设置在所述安装架侧面的固定模块,以及设置在所述滑轮架上的定滑轮,所述绳索中部挂设在所述定滑轮上。本发呢能够提高检修人员悬吊过程中安全稳定性和舒适性。(The invention discloses a tower climbing device for line maintenance of a high-voltage iron tower, and belongs to the technical field of electric power maintenance. The unmanned aerial vehicle comprises an unmanned aerial vehicle, a suspension mechanism arranged below the unmanned aerial vehicle, an electric small flying man connected with the suspension mechanism through a rope, and a lifting mechanism connected with the electric small flying man; suspend in midair the mechanism and pass through unmanned aerial vehicle installs on high tension tower's cross arm, suspend in midair the mechanism and include the mounting bracket, set up servo motor and pulley yoke on the mounting bracket set up the fixed module of mounting bracket side, and set up fixed pulley on the pulley yoke, hang in the middle part of the rope and establish on the fixed pulley. The haircut can improve safety stability and comfort of a maintainer in a suspension process.)
技术领域
本发明涉及电力检修技术领域，具体是一种用于高压铁塔线路检修的登塔装置。
背景技术
随着时间的迁移，特高压交直流线路逐渐发展壮大，铁塔高度不断增加，以河南省境内特高压线路为例普遍在80米以上，人员登塔体力大大增加，现有的检修人员使用“小飞人”提升装置可以节省人员登塔体力，缩短作业时间，同时解决了部分塔型无法满足作业安全组合间隙进入强电场的困难。现有的检修人员在对高压铁塔线路检修时，通常使用无人机将绳索挂在铁塔或者电缆上，然后将“小飞人”提升装置安装在绳索上，通过“小飞人”将检修人员提升至高压铁塔线路待检修处，但是，“小飞人”在爬绳过程中，绳索会在电缆上持续摩擦，易产生破损，甚至断裂，存在巨大的安全隐患。另外，目前在带电作业使用“小飞人”中等电位人员上下过程需要单手环抱力臂，控制身体垂直避免发生倾斜。由于“小飞人”在设计上无脚蹬装置，双腿成放松状态人体重心向后倾斜。增加了上升过程中人员体力对安全产生巨大影响。
公布号为CN 105958376 A的专利文献公开了一种输电线路无人机及电动提升装置组合式带电作业方法：利用无人机携带绝缘绳并将绝缘绳悬挂于导线，再通过绝缘绳牵引半静力绳将半静力绳悬挂在导线，等电位电工通过操作小飞人进入强电场并到达带电线路进行消除缺陷作业。步骤：设置无人机与绝缘绳，检查无人机，无人机抛绳，牵引半静力绳索，安装半静力绳索，安装小飞人与缓冲自锁器，等电位电工检查、连接，小飞人提升等电位电工并完成电位转移、挂硬质绝缘梯头、转位，进入等电位挂延长绳消除缺陷，退出等电位。作业人员使用小飞人升起，进入带电线路缺陷位置，不用攀登铁塔、攀爬软梯进出强电场，安全风险小，工作效率高，操作简单。但是，其仅能完成挂延长绳、电位转移等弱操作带电作业，无法解决在类似于绝缘套管出线等强操作的需要人工处理的问题。
公布号为CN 110086119 A的专利文献公开了一种高压线路检修组合装置及其带电作业方法，高压线路检修组合装置包括无人机、搭挂件、高强度绝缘绳、升降组件以及定位绝缘绳。其中无人机，连接抛绳器或辅助挂钩；搭挂件，用于挂设于高压导线上；高强度绝缘绳，至少设置两条，每条高强度绝缘绳的一端与搭挂件相连；升降组件，与高强度绝缘绳相连，并且可承载检修人员进行检修作业；定位绝缘绳，至少设有两条，每条定位绝缘绳的一端与搭挂件相连，另一端固定于地面。该发明提供的高压线路检修组合装置及其带电作业方法，通过搭挂件的设置，能够防止对高压导线的磨损；另外将定位绝缘绳固定于地面，可有效的防止高压导线的摆动以及滑动，便于检修人员的检修以及安全。但是，该发明的搭挂件挂在电缆上使用，而不能固定在高压铁塔横担上，不能用于电缆与绝缘子连接处的故障检修。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供的一种能够提高检修人员悬吊过程中安全性和稳定性的用于高压铁塔线路检修的登塔装置。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种用于高压铁塔线路检修的登塔装置，包括无人机，设置在所述无人机下方的悬吊机构，与所述悬吊机构通过绳索连接的电动小飞人，以及与所述电动小飞人连接的提升机构；所述悬吊机构通过所述无人机安装在高压铁塔的横担上，所述悬吊机构包括安装架，设置在所述安装架上的伺服电机和滑轮架，设置在所述安装架侧面的固定模块，以及设置在所述滑轮架上的定滑轮，所述绳索中部挂设在所述定滑轮上。
进一步的，所述固定模块包括设置在伺服电机输出轴上的第一齿轮，设置在所述安装架一侧的螺杆，以及设置在所述螺杆上的第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮相互啮合，所述安装架的侧板上设有第一螺孔，所述第二齿轮上设置第二螺孔，所述螺杆穿设于所述第一螺孔和第二螺孔内。
进一步的，所述安装架上设置无线传输模块，所述无线传输模块与所述伺服电机通过信号线连接，所述无线传输模块与地面人员的遥控终端无线信号互联。
进一步的，所述第一齿轮两侧均设置限位板，所述螺杆一端设置垫板，所述垫板上设置行程开关，所述行程开关与所述伺服电机串联。
进一步的，所述提升机构包括座板、侧板、背板和脚蹬，所述座板两侧均设置一所述侧板，所述座板后侧设置所述背板，所述座板下部设置两所述脚蹬。
进一步的，两所述侧板上均设置第一圆环，所述背板上设置两个第二圆环，相邻的所述第一圆环和第二圆环之间穿设有保护带，两所述保护带上均连接一挂环，两所述挂环均与所述电动小飞人连接，两所述侧板的前侧均设置连接带，第一侧板的连接带上设置插头，第二侧板的连接带上设置插块。
进一步的，所述脚蹬包括竖板和脚踏板，所述座板下固定设置两个所述竖板，两所述竖板上均设置凹槽，所述凹槽内底部设置弹簧，所述脚踏板的后部位于所述凹槽内，并且与所述弹簧固定连接。
进一步的，所述凹槽两侧均设有多个卡槽，所述脚踏板内设置滑轨，所述滑轨上设置两个电动滑块，两所述电动滑块反向运动，两所述电动滑块上均固定一卡块，所述脚踏板两侧均设置供所述卡块伸出的开孔，所述脚踏板顶面设置用于控制两所述电动滑块的按压开关。
进一步的，所述无人机下设置连接架，所述连接架与所述滑轮架活动连接。
进一步的，所述连接架包括“门”型框架，以及设置在所述“门”型框架的两侧板内侧的电磁铁，两所述电磁铁通电后吸附于所述滑轮架两侧，两所述电磁铁均与所述遥控终端无线信号互联。
本行业技术人员在对高压铁塔线路进行检修时，基于安全性和技术成本的考虑，通常容易想到采用吊臂将检修人员移送至高空，或者采用无人机挂绳的方式，将绳索搭在铁塔横担或者电缆上，再使用小飞人提升装置通过爬绳的方式将检修人员带至检修位，或者采用无人机进行检修，如公布号为CN 110086119 A专利文献公开的一种高压线路检修组合装置及其带电作业方法，高压线路检修组合装置包括无人机、搭挂件、高强度绝缘绳、升降组件以及定位绝缘绳。其中无人机，连接抛绳器或辅助挂钩；搭挂件，用于挂设于高压导线上；高强度绝缘绳，至少设置两条，每条高强度绝缘绳的一端与搭挂件相连；升降组件，与高强度绝缘绳相连，并且可承载检修人员进行检修作业；定位绝缘绳，至少设有两条，每条定位绝缘绳的一端与搭挂件相连，另一端固定于地面。又如公布号为CN 105958376 A的专利文献公开了一种输电线路无人机及电动提升装置组合式带电作业方法：利用无人机携带绝缘绳并将绝缘绳悬挂于导线，再通过绝缘绳牵引半静力绳将半静力绳悬挂在导线，等电位电工通过操作小飞人进入强电场并到达带电线路进行消除缺陷作业。步骤：设置无人机与绝缘绳，检查无人机，无人机抛绳，牵引半静力绳索，安装半静力绳索，安装小飞人与缓冲自锁器，等电位电工检查、连接，小飞人提升等电位电工并完成电位转移、挂硬质绝缘梯头、转位，进入等电位挂延长绳消除缺陷，退出等电位。因此，本申请采用无人机悬挂并固定悬吊机构，通过悬吊机构与电动小飞人提升检修人员，设计舒适安全的提升机构的技术方案，对本领域技术人员来说是不容易想到的。另外，在高空无人为操作的情况下，如何将悬吊机构可靠安装在横担上，以保证起吊时的安全性；如何使悬吊机构、电动小飞人和提升机构相互配合，如何设计提升机构的结构以保证检修人员起吊过程的舒适性等，对本领域技术人员来说是难以实现的。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明用于高压铁塔线路检修的登塔装置，无人机将悬吊机构移动到高压铁塔上，并将其固定在高压铁塔的横担上，悬吊机构上挂设有绳索，绳索上安装电动小飞人，检修人员坐在提升机构上，并通过电动小飞人向上移动，达到检修工位，在此过程中，由于悬吊机构固定在高压铁塔的横担上，从而能够避免绳索出现摩擦受损的问题，提高吊运安全性和稳定性。
另外，悬吊机构通过无人机移动至高压铁塔上时，安装架放置在横担上后，地面人员通过制遥控终端控制伺服电机启动，第一齿轮带动第二齿轮转动，进而螺杆转动，在转动过程中，螺杆能够向安装架内侧移动，从而使垫板与横担侧面紧密接触，使得安装架固定在横担上，当垫板与横担接触时，行程开关触发断开，伺服电机停止转动。
另外，提升机构的两侧板均与背板通过保护带连接，两保护带分别围护检修人员的双肩，两保护带上的挂环与电动小飞人连接，能够使检修人员悬吊过程更加稳定，两侧板前侧设置的连接带，通过插头与插块的连接，提高保护效果；另外，座板下的竖板设置凹槽，凹槽底部设置弹簧，脚踏板与弹簧连接，凹槽两侧设置多个卡槽，脚踏板内设置可滑动的卡块，控制卡块滑动进、出脚踏板的按压开关设置在脚踏板顶面，当不同身高的检修人员坐在座板上时，为了获得舒适的坐姿，检修人员可通过脚踏按压开关，使得两卡块进入脚踏板内，当踩到一定程度时，再次脚踏按压开关，使两卡块伸出脚踏板，并卡固在卡槽内。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是本发明实施例一中悬吊机构的结构示意图；
图3是本发明实施例二中提升机构的结构示意图；
图4是本发明实施例三中脚蹬的结构示意图；
图5是本发明实施例三中脚踏板的俯视剖视图；
图6是本发明实施例四中悬吊机构的结构示意图；
其中，1-无人机，2-绳索，3-电动小飞人，4-提升机构，5-横担，6-安装架，7-伺服电机，8-滑轮架，9-定滑轮，10-第一齿轮，11-螺杆，12-第二齿轮，13-限位板，14-垫板，15-行程开关，16-竖板，17-脚踏板，18-凹槽，19-弹簧，20-卡槽，21-滑轨，22-电动滑块，23-卡块，24-“门”型框架，25-电磁铁，41-座板，42-侧板，43-背板，44-脚蹬，45-第一圆环，46-第二圆环，47-保护带，48-挂环，49-连接带，50-插头，51-插块。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。
实施例一
如图1~2所示，一种用于高压铁塔线路检修的登塔装置，包括无人机1，设置在所述无人机1下方的悬吊机构，与所述悬吊机构通过绳索2连接的电动小飞人3，以及与所述电动小飞人3连接的提升机构4；所述悬吊机构通过所述无人机1安装在高压铁塔的横担5上，所述悬吊机构包括安装架6，设置在所述安装架6上的伺服电机7和滑轮架8，设置在所述安装架6侧面的固定模块，以及设置在所述滑轮架8上的定滑轮9，所述绳索2中部挂设在所述定滑轮9上。
具体的，所述固定模块包括设置在伺服电机7输出轴上的第一齿轮10，设置在所述安装架6一侧的螺杆11，以及设置在所述螺杆11上的第二齿轮12，所述第一齿轮10与所述第二齿轮12相互啮合，所述安装架6的侧板上设有第一螺孔，所述第二齿轮12上设置第二螺孔，所述螺杆11穿设于所述第一螺孔和第二螺孔内。
所述安装架6上设置无线传输模块，所述无线传输模块与所述伺服电机7通过信号线连接，所述无线传输模块与地面人员的遥控终端无线信号互联。
所述安装架6包括板体，所述板体下设置两个所述侧板，所述螺杆11设置在左侧板上，右侧板底部设置固定板。
所述第一齿轮10两侧均设置限位板13，所述螺杆11一端设置垫板14，所述垫板14上设置行程开关15，所述行程开关15与所述伺服电机7串联。
本发明实施例的用于高压铁塔线路检修的登塔装置，使用时，无人机将悬吊机构移动到高压铁塔上，并将其固定在高压铁塔的横担上，悬吊机构上挂设有绳索，绳索上安装电动小飞人，检修人员坐在提升机构上，并通过电动小飞人向上移动，达到检修工位；悬吊机构通过无人机移动至高压铁塔上时，安装架放置在横担上后，地面人员通过制遥控终端控制伺服电机启动，第一齿轮带动第二齿轮转动，进而螺杆转动，在转动过程中，螺杆能够向安装架内侧移动，从而使垫板与横担侧面紧密接触，使得安装架固定在横担上，当垫板与横担接触时，行程开关触发断开，伺服电机停止转动。
实施例二
如图1~3所示，一种用于高压铁塔线路检修的登塔装置，包括无人机1，设置在所述无人机1下方的悬吊机构，与所述悬吊机构通过绳索2连接的电动小飞人3，以及与所述电动小飞人3连接的提升机构4；所述悬吊机构通过所述无人机1安装在高压铁塔的横担5上，所述悬吊机构包括安装架6，设置在所述安装架6上的伺服电机7和滑轮架8，设置在所述安装架6侧面的固定模块，以及设置在所述滑轮架8上的定滑轮9，所述绳索2中部挂设在所述定滑轮9上。
具体的，所述固定模块包括设置在伺服电机7输出轴上的第一齿轮10，设置在所述安装架6一侧的螺杆11，以及设置在所述螺杆11上的第二齿轮12，所述第一齿轮10与所述第二齿轮12相互啮合，所述安装架6的侧板上设有第一螺孔，所述第二齿轮12上设置第二螺孔，所述螺杆11穿设于所述第一螺孔和第二螺孔内。
所述安装架6上设置无线传输模块，所述无线传输模块与所述伺服电机7通过信号线连接，所述无线传输模块与地面人员的遥控终端无线信号互联。
所述安装架6包括板体，所述板体下设置两个所述侧板，所述螺杆11设置在左侧板上，右侧板底部设置固定板。
所述第一齿轮10两侧均设置限位板13，所述螺杆11一端设置垫板14，所述垫板14上设置行程开关15，所述行程开关15与所述伺服电机7串联。
本发明实施例的用于高压铁塔线路检修的登塔装置，与实施例一的不同之处在于：
所述提升机构4包括座板41、侧板42、背板43和脚蹬44，所述座板41两侧均设置一所述侧板42，所述座板41后侧设置所述背板43，所述座板41下部设置两所述脚蹬44。
两所述侧板42上均设置第一圆环45，所述背板43上设置两个第二圆环46，相邻的所述第一圆环45和第二圆环46之间穿设有保护带47，两所述保护带47上均连接一挂环48，两所述挂环48均与所述电动小飞人3连接，两所述侧板42的前侧均设置连接带49，第一侧板的连接带上设置插头50，第二侧板的连接带上设置插块51。
实施例三
如图1~5所示，本发明实施例的用于高压铁塔线路检修的登塔装置，与实施例一、二的不同之处在于：所述脚蹬44包括竖板16和脚踏板17，所述座板41下固定设置两个所述竖板16，两所述竖板16上均设置凹槽18，所述凹槽18内底部设置弹簧19，所述脚踏板17的后部位于所述凹槽18内，并且与所述弹簧19固定连接。
所述凹槽18两侧均设有多个卡槽20，所述脚踏板17内设置滑轨21，所述滑轨21上设置两个电动滑块22，两所述电动滑块22反向运动，两所述电动滑块22上均固定一卡块23，所述脚踏板17两侧均设置供所述卡块23伸出的开孔，所述脚踏板17顶面设置用于控制两所述电动滑块22的按压开关。
本发明实施例的用于高压铁塔线路检修的登塔装置，其使用方法，包括以下步骤：（1）检修人员操控无人机将悬吊机构提升至高压铁塔横担上，并使横担位于两个侧板之间，横担的右侧卡在挡板、右侧板和板体形成的凹槽内，然后通过遥控终端控制伺服电机启动，第一齿轮和第二齿轮转动，同时带动螺杆向右移动，使垫板与横担侧面紧密接触，从而将悬吊机构固定在横担上；
（2）悬吊机构的定滑轮上挂设有绳索，绳索的两端垂至地面，将电动小飞从安装于绳索上，提升机构与电动小飞人连接，检修人员乘坐在提升机构上，通过电动小飞人提升至高压铁塔检修位；
（3）检修完毕，电动小飞人将检修人员下降至地面，操控伺服电机反转，卸下悬吊机构，并通过无人机将悬吊机构取下。
本发明实施例中，座板下的竖板设置凹槽，凹槽底部设置弹簧，脚踏板与弹簧连接，凹槽两侧设置多个卡槽，脚踏板内设置可滑动的卡块，控制卡块滑动进、出脚踏板的按压开关设置在脚踏板顶面，当不同身高的检修人员坐在座板上时，为了获得舒适的坐姿，检修人员可通过脚踏按压开关，使得两卡块进入脚踏板内，当踩到一定程度时，再次脚踏按压开关，使两卡块伸出脚踏板，并卡固在卡槽内，从而便于身高不同的检修人员使用，而且能够在高空中更加便利地控制脚踏板的高度，使检修人员腿部更加舒适。
实施例四
如图6所示，本发明实施例的用于高压铁塔线路检修的登塔装置，与实施例一、二、三的不同之处在于：
所述无人机1下设置连接架，所述连接架与所述滑轮架8活动连接。
所述连接架包括“门”型框架24，以及设置在所述“门”型框架24的两侧板内侧的电磁铁25，两所述电磁铁25通电后吸附于所述滑轮架8两侧，两所述电磁铁25均与所述遥控终端无线信号互联。
本发明实施例中，当无人机将悬吊机构放置在横担上后，通过遥控终端审控制电磁铁断电，使无人机与悬吊机构分离，无人机飞至一侧，地面人员通过无人机的摄像头观察悬吊机构的安装情况，确保悬吊机构稳固安装在横担上，保证悬吊机构的安全性，在检修人员悬吊过程中，也可通过无人机在横担上挂设另一绳索，作为安全绳，起到双重保险的作用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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