一種姿態(tài)可自動(dòng)調(diào)整的導(dǎo)地線狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輸電線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種姿態(tài)可自動(dòng)調(diào)整的導(dǎo)地線狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置及其采集方法。
【背景技術(shù)】
[0002]輸電線路在線監(jiān)測裝置由于可以實(shí)現(xiàn)輸電線路運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知、監(jiān)視預(yù)警、分析診斷和評(píng)估預(yù)測，已在電網(wǎng)的狀態(tài)管理、防災(zāi)減災(zāi)及智能電網(wǎng)的建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。用于輸電導(dǎo)地線的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)有導(dǎo)線溫度監(jiān)測、導(dǎo)線風(fēng)偏監(jiān)測、導(dǎo)線舞動(dòng)監(jiān)測及微風(fēng)振動(dòng)監(jiān)測等，但線上監(jiān)測用傳感器的設(shè)計(jì)及安裝存在一些問題，導(dǎo)致安裝困難，安裝精度低，運(yùn)行穩(wěn)定性差，進(jìn)而導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性差等問題，嚴(yán)重影響導(dǎo)線類的輸電線路在線監(jiān)測裝置在工程中的應(yīng)用效果。
[0003]目前常用的導(dǎo)地線狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置的安裝緊固件復(fù)雜，存在安裝不合理、傳感器宜松動(dòng)，部分監(jiān)測用的傳感器對安裝要求很高，安裝不合適導(dǎo)致測量結(jié)果誤差大，運(yùn)行不穩(wěn)定；同時(shí)，還存在現(xiàn)場安裝不方便、容易損壞等問題，如微風(fēng)振動(dòng)傳感器測量點(diǎn)要求嚴(yán)格，同時(shí)傳感器需要處于導(dǎo)線的正上方，風(fēng)偏角度傳感器安裝位置在長期運(yùn)行后發(fā)生姿態(tài)偏移，都將會(huì)對測量結(jié)果帶來很大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有的導(dǎo)地線狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置存在安裝困難、安裝精度不夠、姿態(tài)無法自動(dòng)調(diào)整等問題，提出本發(fā)明申請一種姿態(tài)可自動(dòng)調(diào)整的導(dǎo)地線狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置，根據(jù)指令在導(dǎo)線上移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，具備姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整功能，也進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，克服了原有線上監(jiān)測單元安裝不精確、姿態(tài)發(fā)生變化導(dǎo)致監(jiān)測不準(zhǔn)確等缺點(diǎn)，提高了裝置的安裝精度和測量準(zhǔn)確性。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種姿態(tài)可自動(dòng)調(diào)整的導(dǎo)地線狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置，包括殼體、導(dǎo)地線狀態(tài)量監(jiān)測單元、設(shè)置在所述殼體里的裝置姿態(tài)監(jiān)測單元、裝置姿態(tài)調(diào)整單元、數(shù)據(jù)處理單元、遙控單元、鎖緊機(jī)構(gòu)和以所述殼體軸線為中心，設(shè)有將所述殼體分為上下兩個(gè)對稱半球的用于放置所述導(dǎo)地線的安裝槽；
[0006]所述導(dǎo)地線狀態(tài)量監(jiān)測單元包括設(shè)置在所述殼體外的用于測量所述導(dǎo)地線狀態(tài)量參數(shù)的傳感器測量元件和設(shè)置在所述安裝槽的內(nèi)壁上的用于測量所述導(dǎo)地線狀態(tài)量參數(shù)的傳感器測量元件；
[0007]所述裝置姿態(tài)監(jiān)測單元包括設(shè)置在所述安裝槽的內(nèi)壁中，正對著的安裝槽壁上的用于測量所述導(dǎo)地線狀態(tài)量參數(shù)的傳感測量元件的用于測量所述采集裝置的姿態(tài)傳感器測量元件；
[0008]所述裝置姿態(tài)調(diào)整單元根據(jù)所述裝置姿態(tài)監(jiān)測單元反饋來的監(jiān)測信號(hào)調(diào)整所述采集裝置與所述導(dǎo)地線的相對位置；所述裝置姿態(tài)調(diào)整單元包括設(shè)置在所述殼體中心，與所述導(dǎo)地線上下左右相接觸的四個(gè)萬向輪；所述萬向輪通過舵機(jī)與姿態(tài)控制電路相連；所述姿態(tài)控制電路控制左右萬向輪驅(qū)使所述采集裝置沿著導(dǎo)地線進(jìn)行移動(dòng)；所述姿態(tài)控制電路控制上下萬向輪使得所述傳感器測量元件相對所述導(dǎo)地線無偏移；
[0009]所述數(shù)據(jù)處理單元平行于所述裝置監(jiān)測單元設(shè)置在所述安裝槽的內(nèi)壁中，用于對所述導(dǎo)地線狀態(tài)監(jiān)測單元的數(shù)據(jù)及所述姿態(tài)監(jiān)測單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并與所述遙控單元一起負(fù)責(zé)與外部輸電鐵塔進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；所述姿態(tài)控制電路連接數(shù)據(jù)處理單元；
[0010]所述遙控單元平行于所述裝置監(jiān)測單元設(shè)置在所述安裝槽的內(nèi)壁中，用于與所述輸電鐵塔上的數(shù)據(jù)集中器進(jìn)行無線通信和遙控；
[0011]所述鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述安裝槽的兩側(cè)，用于將兩個(gè)半球外殼鎖緊。
[0012]所述用于測量所述導(dǎo)地線狀態(tài)量參數(shù)的傳感器測量元件包括微風(fēng)振動(dòng)傳感器、舞動(dòng)傳感器和導(dǎo)線風(fēng)偏傳感器；所述舞動(dòng)傳感器和導(dǎo)線風(fēng)偏傳感器對應(yīng)的分別設(shè)置在任意一個(gè)外殼半球的所述安裝槽的內(nèi)壁上；所述微風(fēng)振動(dòng)傳感器設(shè)置在所述殼體外部；當(dāng)所述鎖緊機(jī)構(gòu)對所述外殼進(jìn)行鎖緊時(shí)，所述用于測量所述導(dǎo)地線狀態(tài)量參數(shù)的傳感器測量元件緊貼在被測導(dǎo)地線的表面上進(jìn)行測量；在所述舞動(dòng)傳感器和所述的裝置姿態(tài)監(jiān)測單元之間與所述導(dǎo)線風(fēng)偏傳感器和所述的裝置姿態(tài)監(jiān)測單元之間分別設(shè)置用于傳感器走線的空心圓管。
[0013]所述用于測量所述采集裝置的姿態(tài)傳感器測量元件包括三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和三軸電子羅盤，通過低功耗ARM數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)算法分析，輸出所述采集裝置的包括偏轉(zhuǎn)角和角速度的參數(shù)，通過比較所述采集裝置的姿態(tài)預(yù)設(shè)值，輸出需要調(diào)整的方位、角度和速度到所述所述裝置姿態(tài)調(diào)整單元。
[0014]所述裝置姿態(tài)調(diào)整單元還包括可伸縮套筒和支座；所述支座、可伸縮套筒、舵機(jī)和任意一個(gè)萬向輪依次連接；所述支座設(shè)置在所述安裝槽的內(nèi)壁中，平行于所述裝置監(jiān)測單元設(shè)置；當(dāng)所述采集裝置進(jìn)行鎖緊時(shí)，而所述導(dǎo)地線表面不平整，使得所述萬向輪和所述導(dǎo)地線接觸時(shí)可彈性收縮。
[0015]所述舵機(jī)通過減速齒輪和萬向輪連接；所述萬向輪采用90度結(jié)構(gòu)瑞典輪；與所述導(dǎo)地線左右相接觸的兩個(gè)萬向輪的輪子軸線和安裝槽軸線垂直；與所述導(dǎo)地線上下相接觸的兩個(gè)萬向輪的輪子軸線和安裝槽軸線平行；與所述導(dǎo)地線左右相接觸的兩個(gè)萬向輪沿導(dǎo)線軸向滾動(dòng)，與所述導(dǎo)地線上下相接觸的兩個(gè)萬向輪沿導(dǎo)線旋轉(zhuǎn)。
[0016]所述數(shù)據(jù)處理單元包括信號(hào)放大濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器及存儲(chǔ)模塊。
[0017]所述遙控單元包括ZigBee模塊。
[0018]所述鎖緊機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)卡銷、內(nèi)螺紋圓柱孔、電機(jī)、錐型齒輪和安裝座；設(shè)置在同一個(gè)半球的外殼的所述安裝座、電機(jī)、錐型齒輪和旋轉(zhuǎn)卡銷依次連接；所述旋轉(zhuǎn)卡銷與另一半球的外殼的內(nèi)螺紋圓柱孔通過彼此相匹配的螺紋進(jìn)行鎖緊；所述安裝座設(shè)置在所述安裝槽的內(nèi)壁中；所述電機(jī)通過所述錐型齒輪帶動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)卡銷在內(nèi)置螺紋孔里進(jìn)行螺旋運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)所述采集裝置的鎖死和解鎖。
[0019]在所述安裝槽內(nèi)部鑲嵌有絕緣耐磨橡膠，用于隔離各個(gè)部件。
[0020]當(dāng)所述傳感器測量元件相對所述導(dǎo)地線位置左右偏轉(zhuǎn)時(shí)，控制上下兩個(gè)萬向輪正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)；當(dāng)所述傳感器測量元件相對所述導(dǎo)地線位置前后偏轉(zhuǎn)時(shí)，控制左右兩個(gè)萬向輪以相反的轉(zhuǎn)向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0021]和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果
[0022]1、本發(fā)明技術(shù)方案直接采用姿態(tài)傳感器對裝置姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，具備裝置姿態(tài)監(jiān)測準(zhǔn)確、測量方式簡單易行；
[0023]2、本發(fā)明技術(shù)方案利用舵機(jī)和萬向輪對裝置姿態(tài)進(jìn)行上下、左右、前后進(jìn)行調(diào)整，可根據(jù)指令使裝置在導(dǎo)線上前后移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)裝置姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整功能，克服了裝置姿態(tài)不能自動(dòng)調(diào)整的不足，消除傳感器姿態(tài)變化帶來的誤差影響，最終使導(dǎo)地線狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果更加精確；
[0024]3、本發(fā)明技術(shù)方案采用螺紋旋轉(zhuǎn)鎖緊及解鎖原理，利用電機(jī)帶通旋轉(zhuǎn)卡銷進(jìn)行正反旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了裝置的自動(dòng)鎖緊，防止裝置在運(yùn)行時(shí)姿態(tài)發(fā)生偏移；
[0025]4、本發(fā)明技術(shù)方案采用電機(jī)旋轉(zhuǎn)原理的自動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)所需的硬件和裝置姿態(tài)調(diào)整的部分硬件相同，因此一套硬件實(shí)現(xiàn)兩種相互獨(dú)立的電機(jī)控制，元件利用率高，結(jié)構(gòu)緊湊。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例采集裝置的正面剖視圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)施例采集裝置的的左面剖視圖；
[0028]圖3為本發(fā)明實(shí)施例采集裝置的電路原理框圖示意圖；
[0029]其中，1-舞動(dòng)傳感器，2-導(dǎo)線風(fēng)偏傳感器，3-微風(fēng)振動(dòng)傳感器，4-裝置姿態(tài)監(jiān)測單元，5-萬向輪，6-舵機(jī)，7-可伸縮套筒，8-支座，9-空心圓管，10-姿態(tài)控制電路，11-電機(jī)，12-錐型齒輪，13-旋轉(zhuǎn)卡銷，14-內(nèi)螺紋圓柱孔，15-安裝座，16-數(shù)據(jù)處理單元，17-遙控單
J L ο
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合實(shí)施例對發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0031]實(shí)施例1:
[0032]本例的發(fā)明提供一種姿態(tài)可自動(dòng)調(diào)整的導(dǎo)地線狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置，如圖1和圖2所示，裝置包括導(dǎo)地線狀態(tài)量監(jiān)測單元、裝置姿態(tài)監(jiān)測單元4、裝置姿態(tài)調(diào)整單元、數(shù)據(jù)處理單元16、遙控單元17及鎖緊機(jī)構(gòu)。
[0033]所述的導(dǎo)地線狀態(tài)量監(jiān)測單元包括微風(fēng)振動(dòng)傳感器3、舞動(dòng)傳感器I (加速度計(jì))、導(dǎo)線風(fēng)偏傳感器2 (角度傳感器)，其中微風(fēng)振動(dòng)傳感器3由于測量原理多為懸臂梁式，為準(zhǔn)確測量89_測量點(diǎn)的振動(dòng)，微風(fēng)振動(dòng)傳感器3的探頭設(shè)置在裝置的外部，導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器I和導(dǎo)線風(fēng)偏傳感器2設(shè)置在裝置的內(nèi)部的傳感器安裝槽內(nèi)壁，當(dāng)裝置鎖緊時(shí)，傳感器可以緊貼在被測導(dǎo)地線的表面上。
[0034]所述的裝置姿態(tài)監(jiān)測單元4由三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和三軸電子羅盤組成，通過低功耗ARM數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)算法分析，輸出裝置主體的偏轉(zhuǎn)角和角速度等參數(shù)，通過比較裝置姿態(tài)預(yù)設(shè)值，輸出需要調(diào)整的方位、角度和速度。
[0035]所述的裝置姿態(tài)調(diào)整單元由萬向輪5、舵機(jī)6、可伸縮套筒7、支座8、姿態(tài)控制電路10組成，姿態(tài)控制數(shù)據(jù)來自數(shù)據(jù)處理單元16和遙控單元17，采用的萬向輪5為90度結(jié)構(gòu)瑞典輪，其中兩個(gè)輪子對稱分部在裝置中心左右兩側(cè)，輪子的軸線和安裝槽軸線垂直；另外兩個(gè)輪子對稱分部在裝置中心上下兩側(cè)，輪子的軸線和安裝槽軸線平行；左右分布的輪子負(fù)責(zé)沿導(dǎo)線軸向滾動(dòng)，上下分布的輪子負(fù)責(zé)沿導(dǎo)線旋轉(zhuǎn)。舵機(jī)6安裝在固定支座上，舵機(jī)6通過減速齒輪和萬向輪5連接，姿態(tài)控制電路10分別連接數(shù)據(jù)處理單元16和舵機(jī)6，裝置姿態(tài)調(diào)整模塊內(nèi)置有彈簧結(jié)構(gòu)，當(dāng)導(dǎo)線表面不平整以及裝置鎖緊時(shí)，實(shí)現(xiàn)萬向輪5和導(dǎo)線接觸時(shí)可彈性收縮。
[0036]所述的數(shù)據(jù)處理單元16包括信號(hào)放大濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器及存儲(chǔ)模塊，用于對導(dǎo)地線狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)及姿態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并