換流站交流濾波器圍欄智能除草機器人的設(shè)計

楊蒙賓

（中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司曲靖局，云南 曲靖 655000）

0 引 言

換流站是高壓直流輸電系統(tǒng)中的重要樞紐，其安全穩(wěn)定的運行是電力系統(tǒng)的基本保障。為防止換流站內(nèi)因雜草過快生長促使帶電設(shè)備對雜草放電導(dǎo)致的設(shè)備跳閘，必須定時清理雜草。目前，每年因交流濾波器圍欄內(nèi)雜草生長過高導(dǎo)致設(shè)備非計劃停運5～6次，圍欄內(nèi)生長雜草時需要工作人員定期進行跟蹤記錄。交流濾波器圍欄內(nèi)空間狹小，雜草不易清理。通常，工作人員進入清理不便，且容易誤觸帶電設(shè)備造成人員傷亡和設(shè)備損壞。

為了解決上述問題，本文提出了一種換流站交流濾波器圍欄智能除草機器人。通過研制智能除草機器人，工作人員可在不進入帶電圍欄內(nèi)的情況下遙控機器人完成除草工作，避免了安全事故的產(chǎn)生；可第一時間清除交流濾波器圍欄內(nèi)的雜草，提高交流濾波器設(shè)備可用率；可節(jié)省工作人員對隱患進行跟蹤的時間。

1 硬件設(shè)計及工作原理

本文通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。一種換流站交流濾波器圍欄智能除草機器人，包括機架、位于機架兩側(cè)的履帶行走機構(gòu)以及遙控器。機架前端設(shè)有第一電機及安裝在第一電機轉(zhuǎn)軸上的鋸片；機架內(nèi)設(shè)置有用于驅(qū)動履帶行走機構(gòu)行走的第二電機、用于控制第一電機和第二電機轉(zhuǎn)動的控制器以及電源；第一電機、第二電機和控制器均與電源連接；控制器連接有無線接收模塊；遙控器設(shè)置有無線發(fā)射模塊和用于控制無線發(fā)射模塊的控制電路板；控制電路板設(shè)置有用于控制電機正轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)的除草按鈕、用于控制除草機器人轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向搖桿、用于控制履帶行走機構(gòu)開啟或停止的開關(guān)按鈕；無線接收模塊與無線發(fā)射模塊通信連接。

鋸片可實現(xiàn)對雜草的切割清除，履帶行走機構(gòu)可實現(xiàn)本機器人的移動；轉(zhuǎn)向搖桿可實現(xiàn)機器人的轉(zhuǎn)向。本機器人通過無線遠程操控，實現(xiàn)對換流站交流濾波器圍欄內(nèi)雜草的清除。

履帶行走機構(gòu)包括履帶、固定在第二電機轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動鏈輪和位于機架一側(cè)的從動輪。從動輪設(shè)置有若干個，履帶聯(lián)結(jié)在動輪與驅(qū)動鏈輪之間并實現(xiàn)聯(lián)動。

轉(zhuǎn)向搖桿設(shè)置有兩個。位于左側(cè)的轉(zhuǎn)向搖桿與位于機架前進方向左側(cè)的履帶行走機構(gòu)，實現(xiàn)無線聯(lián)動；位于右側(cè)的轉(zhuǎn)向搖桿與位于機架前進方向右側(cè)的履帶行走機構(gòu)，實現(xiàn)無線聯(lián)動。開關(guān)按鈕設(shè)置有兩個：位于左側(cè)的開關(guān)按鈕控制位于機架前進方向左側(cè)的履帶行走機構(gòu)的前進或后退，位于右側(cè)的開關(guān)按鈕控制位于機架前進方向右側(cè)的履帶行走機構(gòu)的前進或后退。除草按鈕設(shè)置有三個，分別為除草啟動停止按鈕、正轉(zhuǎn)除草按鈕和反轉(zhuǎn)除草按鈕，并遙控控制第二電機的轉(zhuǎn)向。

整套裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，模塊連接圖如圖2所示。

圖1 整套裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 模塊連接圖

2 軟件設(shè)計

本研究的處理器為STM32單片機，系統(tǒng)控制邏輯流程如圖3所示。

分別給遙控器和機器人小車供電后，首先完成相應(yīng)的自檢程序，保證設(shè)備初始化正常。正常工作時，軟件采用定時中斷的工作方式，即每隔2 ms對遙控器傳輸?shù)娇刂破鱏TM32的信號進行輪流采樣，通過數(shù)字濾波技術(shù)消除干擾進行數(shù)據(jù)處理。STM32接收到信號后，首先判斷是哪種信號，然后發(fā)出相應(yīng)的控制信號。相應(yīng)的驅(qū)動原件（第一電機、第二電機）接收到相應(yīng)控制信號后，完成相應(yīng)動作[1]。

3 結(jié) 論

本裝置根據(jù)換流站交流濾波器圍欄內(nèi)狹小空間清除雜草為研究基礎(chǔ)，開發(fā)了換流站交流濾波器圍欄智能除草機器人，實現(xiàn)了對換流站交流濾波器圍欄內(nèi)狹小空間除草的智能機械化，減少了工人的隱患跟蹤時間，大大提高了交流濾波器設(shè)備可用率，降低了檢修人員除草時誤觸帶電設(shè)備造成的人員傷亡和設(shè)備損壞率。

圖3 控制流程圖