輸電線路新型電動(dòng)剪枝鋸設(shè)計(jì)

沈亮++李國平++胡偉++趙振雄

摘 要：針對(duì)輸電線路專用剪枝工具缺乏的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一種新型電動(dòng)剪枝鋸。該電動(dòng)剪枝鋸采用竹節(jié)式可插拔導(dǎo)電桿，方便增長或縮短鋸桿長度，適應(yīng)不同高度的剪枝作業(yè)。其次在鋸頭處采用無線視頻監(jiān)視與近電感應(yīng)預(yù)警技術(shù)，實(shí)時(shí)回傳高空作業(yè)區(qū)圖像給地面操作人員，并且當(dāng)鋸頭接近架空線路時(shí)及時(shí)預(yù)警，共同指導(dǎo)操作人員完成高空剪枝操作，有效的避免了對(duì)輸電線路及操作人員的傷害。

關(guān)鍵詞：輸電線路；剪枝工具；視頻監(jiān)控；近電預(yù)警

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.131

0 引言

高壓線路走廊的樹枝是導(dǎo)致線路跳閘停電的重要隱患源[1]。在電力線路通道樹木的砍伐清理工作中，由于環(huán)境法、林業(yè)法等法律條文對(duì)樹木砍伐的限制，使得電力線路通道走廊中的超高樹木無法徹底砍伐掉，這些樹枝如果不及時(shí)處理將嚴(yán)重影響電力線路的安全運(yùn)行和可靠供電，為了避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，供電企業(yè)只能將樹木的超高或接近導(dǎo)線部分的上枝或樹梢割掉。而在實(shí)際的工作環(huán)境中，有些樹木沒有可供攀爬的樹杈或者是樹杈比較細(xì)小，工作人員借助梯子也難以工作，這給樹枝砍伐帶來了很多的困難。目前市場上的修枝鋸多針對(duì)普通的樹枝修剪，對(duì)于電力線路的剪枝工作，并沒有一種能夠保證安全、高效作業(yè)的剪枝工具。本文旨在設(shè)計(jì)一種針對(duì)電力線路剪伐的高枝鋸，通過對(duì)傳統(tǒng)工具的改造，提高輸電線路剪枝作業(yè)的效率。

1 剪枝鋸現(xiàn)狀

市場上目前存在手動(dòng)修枝、燃油式修枝以及電動(dòng)式修枝三種工作方式的高空剪枝鋸，現(xiàn)對(duì)這三種工作方式的優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行比較。

1.1 手動(dòng)修枝

手動(dòng)修枝多為高枝剪等器具，使用時(shí)通過手持端施加工作動(dòng)力，通過剪切，往復(fù)式移動(dòng)等方式進(jìn)行修枝工作。該種工作方式的高枝剪優(yōu)勢在于能夠?qū)^高的樹木進(jìn)行剪枝工作且便于攜帶，但缺點(diǎn)在于能夠修剪的樹枝較細(xì)，且工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

1.2 燃油式修枝

燃油式高枝修枝工具多采用汽油機(jī)作為動(dòng)力源，通過桿機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力至鋸頭鏈鋸刀，帶動(dòng)鏈鋸刀進(jìn)行修枝工作。油鋸工作時(shí)動(dòng)力強(qiáng)勁，且續(xù)航時(shí)間久，可修剪樹枝直徑較大，但工作時(shí)產(chǎn)生的尾氣排放以及噪聲對(duì)工人身心健康的影響亦不可忽視。

1.3 電動(dòng)式修枝

電動(dòng)式高空修枝鋸可分為直流、交流兩種動(dòng)力源。電動(dòng)式修枝鋸共有的優(yōu)點(diǎn)在于工作噪聲小，體積較輕，且動(dòng)力充沛。交流修枝鋸距現(xiàn)在僅能在可以提供交流電源的地區(qū)工作。而直流修枝鋸則突破了地點(diǎn)的限制，更加便于操作。

2 新型電動(dòng)剪枝鋸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 新型電動(dòng)剪枝鋸的研制

本項(xiàng)目研發(fā)一個(gè)新型剪枝鋸，主要包括剪枝鋸、支撐裝置和樹枝收集裝置三大部分主成。剪枝鋸本體通過插拔式連接桿實(shí)現(xiàn)不同高度的剪枝作業(yè)，鋸頭部分安裝無線紅外攝像頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)高空作業(yè)區(qū)的觀察；安裝近電預(yù)警器，以避免鋸頭靠近電纜，損壞電纜并保障工作人員的安全。支撐三腳架可為長時(shí)間高空工作提供支點(diǎn)，使高空剪枝操作更加輕便，降低工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。三腳架頂部安裝有顯示屏，接收紅外攝像頭傳送的作業(yè)區(qū)圖像，使操作人員更清楚的了解作業(yè)區(qū)情況。樹枝收集裝置可收集散落的樹枝。

2.1.1 剪枝鋸本體的設(shè)計(jì)

該新型電動(dòng)剪枝鋸如圖1所示由手柄部分、導(dǎo)電連接桿、鋸頭、無線紅外攝像頭和近電預(yù)警器組成。電鋸采用可充電電池供電，減小剪枝鋸的體積，增加工作的靈活性，同時(shí)工作噪音較小，工作時(shí)間長，攜帶方便。

針對(duì)電鋸用途的專一性，鑒于無線可視化視頻監(jiān)控技術(shù)[2]以及近電預(yù)警裝置的發(fā)展，該新型電鋸還設(shè)計(jì)有近電預(yù)警裝置，根據(jù)工作地點(diǎn)的輸電線路電壓等級(jí)的不同可設(shè)置不同的電壓靈敏度區(qū)間，從而保證電鋸與線路之間具有安全的作業(yè)空間。因?yàn)殇忣^作業(yè)環(huán)境多為樹葉遮蔽，為保障操作者的安全操作，避免視線盲區(qū)，設(shè)計(jì)了無線紅外攝像裝置。無線紅外攝像頭可傳輸實(shí)時(shí)工作畫面至操作者手持終端。

如圖2所示為導(dǎo)電連接桿剖面圖，設(shè)計(jì)的導(dǎo)電連接桿采用插拔連接，螺紋緊固，通過內(nèi)部走線的方式避免線路受損，電鋸可根據(jù)不同的剪枝作業(yè)高度靈活選擇導(dǎo)電連接桿的節(jié)數(shù)，可手持或高空作業(yè)。桿與桿連接處絕緣，從而實(shí)現(xiàn)電鋸與電線之間的絕緣。

當(dāng)具有兩節(jié)以上導(dǎo)電延長桿時(shí)，插接緊固，使用緊固套筒旋緊即可。如圖3所示為兩節(jié)以上連接桿插裝部位剖面示意圖。

2.1.2 支撐裝置設(shè)計(jì)

支撐裝置作為剪枝作業(yè)的輔助設(shè)備如圖4所示，主要由三角支架和可拆卸顯示屏組成。當(dāng)作業(yè)高度較高時(shí)，即可啟用支撐裝置。將剪枝鋸懸掛于三腳架側(cè)面，如圖1所示，借助手柄與鋸頭的杠桿作用，搖動(dòng)電鋸手柄即可進(jìn)行剪枝作業(yè)。三腳架各個(gè)支架均具備自由伸縮的結(jié)構(gòu)，使剪枝鋸具有各種地形環(huán)境下良好的作業(yè)能力?？刹鹦讹@示器可實(shí)時(shí)顯示鋸頭工作畫面，保障高空作業(yè)順利開展。

2.2 新型電鋸使用方式

新型電動(dòng)剪枝鋸?fù)ㄟ^采用可逐節(jié)伸縮的方式，根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)的需要，在不受電力輸送導(dǎo)線限制的情況下，任意改變鋸桿的長度，使得剪枝鋸可以在不同的高度空間作業(yè)。新型電動(dòng)剪枝鋸當(dāng)手柄部分和鋸頭部分之間不加導(dǎo)電延長桿時(shí)，可配合背帶做手持用途；當(dāng)需要修剪高空的樹枝時(shí)，適當(dāng)增加導(dǎo)電延長桿后，將電鋸懸掛固定于三腳架側(cè)面，操作手柄即可進(jìn)行剪枝工作。近電預(yù)警器可保障鋸頭與電線之間的安全工作距離，當(dāng)距離減小時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)聲。通過顯示器可了解鋸頭的工作情況。樹枝收集裝置放置于工作點(diǎn)下方，工作完畢即可方便清理掉落的樹枝，避免枯枝造成山火災(zāi)害。

3 新型電鋸的工作效果

新型電動(dòng)剪枝鋸制作完成后，凈重僅3.5kg并進(jìn)行了實(shí)地剪枝試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中，新型電鋸工作高度大致在3-4m，可對(duì)直徑小于8cm的樹枝快速修剪，并且對(duì)不同電壓等級(jí)線路的安全距離區(qū)分明顯，無線紅外攝像頭傳輸流暢，剪枝作業(yè)干凈利落。實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)功能。

4 結(jié) 論

新型電動(dòng)剪枝鋸，針對(duì)電力線路架設(shè)過程中樹木普遍較高的情況，不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)較高樹木樹枝的剪伐，還能通過支撐裝置上的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)桿體的任意角度轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)方向樹枝的修剪。鋸頭部分安裝近電感應(yīng)預(yù)警器和無線攝像頭，解決了誤觸輸電線路和視線盲區(qū)的問題。極大地方便了工人的工作，并且降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。采用可充電電源的設(shè)計(jì)不僅解決了傳統(tǒng)燃油式剪枝鋸噪聲巨大的問題，還減少了尾氣排放，節(jié)能環(huán)保。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐志翔，吳功平，劉席洲.架空高壓輸電線路走廊樹枝修剪機(jī)器人研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2015（09）：204-207.

[2]秦升平，鄭來波，張國偉等.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能識(shí)別可視化視頻監(jiān)控系統(tǒng)[J].信息技術(shù)與信息化，2014（02）：96-98.endprint