換流站交流濾波器圍欄智能除草機器人的設計

楊蒙賓

（中國南方電網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中的重要樞紐，其安全穩定的運行是電力系統的基本保障。為防止換流站內因雜草過快生長促使帶電設備對雜草放電導致的設備跳閘，必須定時清理雜草。目前，每年因交流濾波器圍欄內雜草生長過高導致設備非計劃停運5～6次，圍欄內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，且容易誤觸帶電設備造成人員傷亡和設備損壞。

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的情況下遙控機器人完成除草工作，避免了安全事故的產生；可第一時間清除交流濾波器圍欄內的雜草，提高交流濾波器設備可用率；可節省工作人員對隱患進行跟蹤的時間。

1 硬件設計及工作原理

本文通過以下技術方案實現。一種換流站交流濾波器圍欄智能除草機器人，包括機架、位于機架兩側的履帶行走機構以及遙控器。機架前端設有第一電機及安裝在第一電機轉軸上的鋸片；機架內設置有用于驅動履帶行走機構行走的第二電機、用于控制第一電機和第二電機轉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；遙控器設置有無線發射模塊和用于控制無線發射模塊的控制電路板；控制電路板設置有用于控制電機正轉或翻轉的除草按鈕、用于控制除草機器人轉向的轉向搖桿、用于控制履帶行走機構開啟或停止的開關按鈕；無線接收模塊與無線發射模塊通信連接。

鋸片可實現對雜草的切割清除，履帶行走機構可實現本機器人的移動；轉向搖桿可實現機器人的轉向。本機器人通過無線遠程操控，實現對換流站交流濾波器圍欄內雜草的清除。

履帶行走機構包括履帶、固定在第二電機轉軸上的驅動鏈輪和位于機架一側的從動輪。從動輪設置有若干個，履帶聯結在動輪與驅動鏈輪之間并實現聯動。

轉向搖桿設置有兩個。位于左側的轉向搖桿與位于機架前進方向左側的履帶行走機構，實現無線聯動；位于右側的轉向搖桿與位于機架前進方向右側的履帶行走機構，實現無線聯動。開關按鈕設置有兩個：位于左側的開關按鈕控制位于機架前進方向左側的履帶行走機構的前進或后退，位于右側的開關按鈕控制位于機架前進方向右側的履帶行走機構的前進或后退。除草按鈕設置有三個，分別為除草啟動停止按鈕、正轉除草按鈕和反轉除草按鈕，并遙控控制第二電機的轉向。

整套裝置結構示意圖如圖1所示，模塊連接圖如圖2所示。

圖1 整套裝置結構示意圖

圖2 模塊連接圖

2 軟件設計

本研究的處理器為STM32單片機，系統控制邏輯流程如圖3所示。

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

3 結 論

本裝置根據換流站交流濾波器圍欄內狹小空間清除雜草為研究基礎，開發了換流站交流濾波器圍欄智能除草機器人，實現了對換流站交流濾波器圍欄內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備可用率，降低了檢修人員除草時誤觸帶電設備造成的人員傷亡和設備損壞率。

圖3 控制流程圖