一种电杆上设备监测及自动除草的装置与方法与流程

1.本技术涉及电杆维护设备技术领域，尤其涉及一种电杆上设备监测及自动除草的装置与方法。


背景技术：

2.在电力系统中，使用架空线路传送电能占所有传输方式的95％以上；为此，电网运维人员需定期巡视架空线路，定期登杆对设备逐一测温，测负荷。
3.而由于大部分电力线路穿设于郊区，易受到速生类和高杆类植物威胁，每年因此类植物生长过高，接触架空裸导线，造成的电网短路和停电事故时有发生。同时，速生类植物生长太过密集，容易隐藏蛇虫鼠蚁等小动物，因此速生类植物还存在造成运维人员被叮咬中毒的安全隐患。故登杆作业前必须清除电杆周围速生类和高杆类植物。
4.现行的运维方式为运维人员定期开车巡视，对电杆周边植物进行定期手持电锯清除，之后手持仪器对设备逐一测温、测负荷，而这种方式人力成本较高，且安全隐患发现不及时。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术的目的是提供一种电杆上设备监测及自动除草的装置与方法，用于解决现有的电杆维护方式耗费人力且无法及时发现安全隐患的问题。
6.为达到上述技术目的，本技术第一方面提供一种电杆上设备监测及自动除草的装置，包括：主控器、除草模块与监测模块；
7.所述除草模块包括支撑机构、驱动机构与割草机构；
8.所述支撑机构包括：内环、外环与摆臂；
9.所述内环沿竖直方向可滑动安装于所述电杆上；
10.所述外环沿水平方向可转动套接于所述内环上；
11.所述摆臂沿竖直方向可转动设置于所述外环上；
12.所述割草机构设置于所述摆臂上，用于除草；
13.所述驱动机构与所述支撑机构连接，用于驱动所述内环滑动，还用于驱动所述外环转动以及用于驱动所述摆臂转动；
14.所述监测模块设置于所述支撑机构上，包括：故障传感系统与图像采集系统；
15.所述故障传感系统用于感应电杆上设备的温度与失压情况；
16.所述图像采集系统用于采集电杆四周图像；
17.所述主控器内部设置有定位件，且与所述驱动机构、监测模块均电连接，用于控制所述驱动机构以及获取所述监测模块的监测信息。
18.进一步地，所述割草机构包括：锯条与推柱；
19.所述锯条设置于所述摆臂侧部；
20.所述推柱可滑动设置于所述摆臂上，用于推动所述锯条伸出所述摆臂外或缩入所
述摆臂内；
21.所述驱动机构与所述割草机构连接，用于驱动所述锯条转动和驱动所述推柱滑动。
22.进一步地，所述割草机构还包括：压力传感器；
23.所述压力传感器与所述主控器连接，用于感应所述锯条的压力。
24.进一步地，所述推柱包括外推柱与多个内推柱；
25.所述摆臂上设置有多个供所述外推柱和内推柱滑动的滑道；
26.所述锯条为闭合锯条，环绕设置于所述摆臂的外周；
27.所述锯条环绕成的平面于竖直面垂直；
28.多个所述内推柱沿着所述锯条环绕方向，均匀设置于所述锯条内；
29.所述外推柱设置于所述锯条外。
30.进一步地，所述驱动机构包括均与所述主控器连接的第一电机、第二电机、第三电机、第四电机与第五电机；
31.所述第一电机与所述内环连接，用于驱动所述内环沿竖直方向滑动；
32.所述第二电机与所述外环连接，用于驱动所述外环绕所述内环转动；
33.所述第三电机与所述摆臂连接，用于驱动所述摆臂沿竖直方向转动；
34.所述第四电机与所述锯条连接，用于驱动所述锯条转动；
35.所述第五电机与所述推柱连接，用于驱动所述推柱沿所述滑道滑动。
36.进一步地，所述故障传感系统包括：红外传感器与变压监测传感器；
37.所述红外传感器用于监测电杆上设备的温度；
38.所述变压监测传感器用于监测线路与变压器的失压情况。
39.进一步地，所述故障传感系统还包括：光学传感器；
40.所述光学传感器用于配合所述红外传感器监测电杆上设备的温度。
41.进一步地，所述故障传感系统还包括：雷达探测器；
42.所述雷达探测器用于探测是否有生物体靠近所述锯条。
43.本技术第二方面提供一种电杆上设备监测及自动除草方法，应用于上述任一项所述的电杆上设备监测及自动除草装置，包括监测程序与除草程序；
44.所述监测程序包括以下步骤：
45.s11、获取电杆上的变压器油层、开关、连接金具、高压接线柱与低压接线柱的温度以及获取线路与变压器的失压情况；
46.s12、执行第一判断、第二判断与第三判断，所述第一判断为：判断变压器油层、开关或连接金具的温度是否超过预设温度值，所述第二判断为：判断高压接线柱与低压接线柱的温差是否超过预设温差值，所述第三判断为：判断线路与变压器是否失压，若第一判断、第二判断与第三判断三者中至少一者的判断结果为是，则向运行人员发送故障信息；
47.所述除草程序包括以下步骤：
48.s21、获取电杆四周图像；
49.s22、执行第四判断，所述第四判断为：根据四周图像判断电杆四周植物是否需要清理，若所述第四判断结果为是，则驱动所述割草机构进行割草。
50.进一步地，所述电杆上设备监测及自动除草装置包括除草模块与监测模块；
51.所述除草模块包括：割草机构；
52.所述割草机构包括锯条与压力传感器；
53.所述除草程序步骤s22包括：
54.s221、执行第四判断，若所述第四判断结果为是，则驱动所述割草机构到达切割位置，所述切割位置由图像采集系统采集的电杆四周图像计算得到；
55.s222、驱动所述锯条转动并驱动外环沿正向转动，同时获取所述锯条的压力；
56.s222、执行第五判断，所述第五判断为：判断所述锯条的压力是否超过第一预设压力值，所述第五判断结果为是，则驱动所述外环沿反向转动；
57.s223、执行第六判断，所述第六判断为：判断所述锯条的压力是否超过第二预设压力值，若第六判断结果为是，则发送故障信息。
58.从以上技术方案可以看出，本技术提供一种电杆上设备监测及自动除草的装置与方法，可以实时监测电杆上的设备运行情况，从而判断电杆上的设备是否故障并在出行故障时定位报送故障信息，使得运维人员可以及时得知电杆上设备是否存在安全隐患并作出反应；同时，还可以监视电杆周围速生类和高杆类植物的生长状况，若检测到植物生长的高度已经达到预定标准，会自动对杆塔周围的速生类植物进行清除作业，保障登杆人员作业登杆条件。
附图说明
59.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
60.图1为本技术实施例提供的一种电杆上设备监测及自动除草的装置安装于电杆上的俯视立体图；
61.图2为本技术实施例提供的一种电杆上设备监测及自动除草的装置安装于电杆上的仰视立体图；
62.图3为本技术实施例提供的一种电杆上设备监测及自动除草的装置装杆前示意图；
63.图4为本技术实施例提供的一种电杆上设备监测及自动除草的装置的锯条展开时示意图；
64.图5为本技术实施例提供的一种电杆上设备监测及自动除草的装置的锯条收起时示意图；
65.图中：1、支撑机构；11、内环；111、滚轮；12、外环；13、摆臂；131、滑道；2、割草机构；21、锯条；22、推柱；221、外推柱；222、内推柱；23、压力传感；3、通讯模块；4、电杆；5、故障传感系统；51、红外传感器；52、变压监测传感器；53、光学传感器；54、雷达探测器；6、图像采集系统；7、警示灯。
具体实施方式
66.下面将结合附图对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述
的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术所请求保护的范围。
67.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
68.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
69.本技术实施例公开了一种电杆上设备监测及自动除草的装置。
70.请参阅图1，本技术实施例中提供的一种电杆上设备监测及自动除草的装置，包括：主控器(图中未示)、除草模块与监测模块。
71.其中，除草模块包括支撑机构1、驱动机构(图中未示)与割草机构2；支撑机构1包括：内环11、外环12与摆臂13；内环11沿竖直方向可滑动安装于电杆4上；外环12沿水平方向可转动套接于内环11上；摆臂13沿竖直方向可转动设置于外环12上。割草机构2设置于摆臂13上，用于除草；驱动机构2与支撑机构1连接，用于驱动内环11滑动，还用于驱动外环12转动以及用于驱动摆臂13转动。
72.具体来说，内环11上可以设置有多个滚轮111，通过驱动机构驱动滚轮111转动，从而带动内环11沿竖直方向滑动；外环12可以通过轴承套接于内环11上，并通过驱动机构驱动实现可沿水平方向转动；摆臂13可以通过电动齿轮等可以驱动的转动件连接于外环12上。
73.需要说明的是，本实施例中，内环11沿竖直方向滑动是基于电杆4沿竖直方向设置，水平方向则对应为电杆4的径向；实际应用，若电杆4为倾斜设置，则支撑机构1可以根据电杆4的倾斜方向适应性调整。
74.其中，割草机构2用于割草的方式可以有多种，例如可以为割刀，通过摆臂13与外环12带动其移动从而割断植物，也可以是多个转动刀齿，多个转动刀齿沿摆臂周向设置，通过驱动机构可以控制转动刀齿转动从而割断植物。
75.实际应用时，请参阅图3，外环12与内环11可以是可拆开的结构，二者可以沿圆周方向拆开从而安装于电杆4上。具体来说，外环12可以是多个金属块，多个金属块均可沿内环11滑动，在内环11为完整圆环时，驱动金属块滑动可以带动整个外环12沿内环11转动；在需要安装上电杆4上时，可以将滑动多个金属块使得其间距缩小，之后打开内环11套接于电杆4上，安装在电杆4上之后再调整金属块的间距使得多个金属块沿内环11均匀分布即可。同时，由于实际应用中存在部分电杆上下端的粗细不等的情况，因此内环11可以具备弹性，从而内环11在沿竖直方向滑动过程中可以随着电杆的直径调节自身的直径，保持与电杆的贴合。
76.在本实施例中，割草机构2包括：锯条21与推柱22；锯条21设置于摆臂13侧部；推柱22可滑动设置于摆臂13上，用于推动锯条21伸出摆臂13外或缩入摆臂13内；驱动机构与割草机构2连接，用于驱动锯条21转动和驱动推柱22滑动。
77.其中，推柱22包括外推柱221与多个内推柱222；摆臂13上设置有多个供外推柱221和内推柱222滑动的滑道131；锯条21为闭合锯条，环绕设置于摆臂13的外周；锯条21环绕成的平面于竖直面垂直，便于锯条21进行切割。多个内推柱222沿着锯条21环绕方向，均匀设置于锯条21内；外推柱221设置于锯条21外。同时，锯条21可以包括多条，多条锯条21在摆臂13上呈上下对齐排布。
78.具体来说，请参阅图3，当锯条21完全伸出摆臂13外时，外推柱221与多个内推柱222均位于滑道131的外侧；当锯条21收缩仅摆臂13内时，外推柱221与多个内推柱222均位于滑道131的内侧。需要割草时，驱动机构推动各推柱均往滑道131外侧滑道，内推柱221推动锯条21向外；不需要割草时，割草机构2进入收纳状态，驱动机构推动各推柱均往滑道131内侧滑道，外推柱222推动锯条往内部收缩。
79.进一步地，割草机构2还包括：压力传感器23；压力传感器23与主控器连接，用于感应锯条21的压力。
80.在本实施例中，驱动机构包括多个电机与所述主控器连接的电机，分别为第一电机、第二电机、第三电机、第四电机与第五电机。
81.第一电机与内环11连接，用于驱动内环11沿竖直方向滑动，具体可以是驱动内环11上的滚轮转动进而带动内环11滑动。
82.第二电机与外环12连接，用于驱动外环12绕内环11转动，驱动方式例如可以是第二电机驱动齿轮等传动部件，且齿轮与外环12传动连接的方式，实现对外环12的驱动。
83.第三电机与摆臂13连接，用于驱动摆臂13沿竖直方向转动，驱动方式例如摆臂13可以通过电动齿轮或电动转轴等连接到外环12上，第三电机通过驱动电动齿轮或电动转轴带动摆臂13转动。
84.第四电机与锯条21连接，用于驱动锯条21转动，驱动方式例如可以是在摆臂13上设置传动齿轮，锯条21在往摆臂13外至展开状态时，会与传动齿轮啮合连接，通过驱动传动齿轮带动锯条21转动。
85.第五电机与推柱22连接，用于驱动推柱22沿滑道131滑动。
86.监测模块则设置于支撑机构1上，具体可以设置于摆臂13上或外环12上，不作限制。监测模块包括：故障传感系统5与图像采集系统6；故障传感系统5用于感应电杆4上设备的温度与失压情况；图像采集系统6用于采集电杆四周图像；
87.具体来说，故障传感系统包括：红外传感器51与变压监测传感器52；红外传感器51用于监测电杆4上设备的温度；变压监测传感器52用于监测线路与变压器的失压情况。
88.进一步地，故障传感系统还可以包括：光学传感器53与雷达探测器54；光学传感器53用于配合红外传感器51监测电杆上设备的温度。雷达探测器54用于探测是否有生物体靠近锯条21。
89.主控器内部设置有定位件，可以在需要时，如发现设备故障的时候发送定位信息，且与驱动机构、监测模块均电连接，用于控制驱动机构以及获取监测模块的监测信息。
90.具体来说，主控器通过光学传感器53与红外传感器51监测电杆上设备的温度，通
过变压监测传感器52监测线路与变压器的失压情况，并在检测到温度超出设定范围时或线路与变压器失压时向运维人员的手机、操作终端等通过通讯模块3发生故障信息。主控器还可以通过图像采集系统6采集电杆四周图像，并通过将采集的图像与预设的资料库数据对比等方式判断电杆四周的植物是否需要修剪，若需要，则通过驱动机构控制支撑机构1升降与转动至合适位置后，控制锯条21启动切割植物，同时通过压力传感器23感应锯条的压力，在锯条21压力超过设定值时控制锯条21反向转动，避免锯条卡死，在锯条21完成植物修剪后，则通过驱动机构控制锯条21收纳仅摆臂13内。主控器还可以通过雷达探测器54探测是否有生物体靠近锯条21，当探测到生物体与锯条21的距离小于设定的安全值时，则通过驱动机构控制锯条21停止转动。
91.需要说明的是，监测模块还可以包括警示灯7，在夜晚的时候主控器可以开启警示灯7起到防撞作用；在发现设备故障的时候可以开启警示灯7表示需要维护，且可以在不同状况下显示不同的颜色的警示灯7。
92.以上为本技术实施例提供的实施例一，以下为本技术提供的实施例二。
93.一种电杆上设备监测及自动除草的方法，应用于上述实施例一的电杆上设备监测及自动除草装置，包括监测程序与除草程序；
94.所述监测程序包括以下步骤：
95.s11、获取电杆上的变压器油层、开关、连接金具、高压接线柱与低压接线柱的温度以及获取线路与变压器的失压情况；
96.其中，变压器油层、开关、连接金具、高压接线柱与低压接线柱均为电杆上的设备，实际应用中，运维人员可以对监测部位进行调整。
97.s12、执行第一判断、第二判断与第三判断，所述第一判断为：判断变压器油层、开关或连接金具的温度是否超过预设温度值，所述第二判断为：判断高压接线柱与低压接线柱的温差是否超过预设温差值，所述第三判断为：判断线路与变压器是否失压，若第一判断、第二判断与第三判断三者中至少一者的判断结果为是，则向运行人员发送监测故障信息；
98.具体来说，光学传感器53与红外传感器51可以设置感应时间间隔，安装设定的感应时间间隔对各个部位进行温度感应。并在第三判断的判断结果为是时，表述电杆4上的设备断电，此时主控器可以控制备用电源启动。
99.其中，监测故障信息可以包括主控器所在的定位信息与具体部件温度信息以及线路与变压器的失压情况信息。
100.所述除草程序包括以下步骤：
101.s21、获取电杆4四周图像；
102.具体来说，主控器通过图像采集系统6采集电杆4四周的图像。
103.s22、执行第四判断，所述第四判断为：根据四周图像判断电杆四周植物是否需要清理，若第四判断结果为是，则驱动割草机构2进行割草。
104.具体来说，第四判断可以是将步骤s21获取的电杆4四周图像与数据库中储存的图像进行对比，也可以是通过电杆4四周图像判断电杆4四周植物的高度，当电杆4四周植物的高度找过设定高度值时，则表示电杆四周植物需要清理。
105.需要说明的是，在第四判断结果为是之前，也即在第四判断结果保持为否的时候，
主控器可以控制支撑机构1上升至电杆4的高点，位于靠近电杆上设备的位置，在第四判断结果为是之后，再控制支撑机构1下降至靠近植物。
106.进一步地，电杆4上设备监测及自动除草装置包括除草模块与监测模块；除草模块包括：割草机构2；割草机构2包括锯条21与压力传感器23；
107.除草程序步骤s22包括：
108.s221、执行第四判断，若所述第四判断结果为是，则驱动割草机构2到达切割位置；
109.具体来说，切割位置可以是主控器根据图像采集系统6采集的电杆4四周图像计算得到，例如可以是植物高度往下预设长度的位置；切割位置也可以是提前设置好的位置，例如切割位置位于电杆离地20cm的高度位置。
110.s222、驱动所述锯条转动并驱动外环沿正向转动，同时获取所述锯条的压力；
111.具体来说，在到达切割位置后，主控器通过驱动机构带动锯条21转动，并驱动外环21沿正向转动，其中正向转动可以顺时针也可以是逆时针，仅为了便于表示与反向转动的方向相反。
112.s222、执行第五判断，所述第五判断为：判断所述锯条的压力是否超过第一预设压力值，所述第五判断结果为是，则驱动所述外环沿反向转动；
113.s223、执行第六判断，所述第六判断为：判断所述锯条的压力是否超过第二预设压力值，若第六判断结果为是，则发送故障信息。
114.具体来说，当通过压力传感器23感应到的锯条21压力超过第一预设压力值时，表示当初方向阻力过大，则控制外环12反向转动。当锯条21压力超过第二预设压力值时，表示通过锯条21无法完成切除，则割草机构进入收纳状态，向系统或运维人员发送故障信息后，返回监测程序。其中，故障信息可以包括切割受阻的情况与定位信息。
115.本技术提供的电杆上设备监测及自动除草的装置与方法，能够大大提高电力员工工作效率，降低人力成本，将智能城市配电网与城市云服务联通，及时发现设备故障隐患，清除速生类与高杆植物对电力设备威胁，提高登杆作业人员安全与效率，保护环境。
116.以上为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。