科技论坛 ・３９・ 超高压输电线路智能巡检机器人的研究 张存鹰尹飞凰 （河南职业技术学院机电系，河南郑州 Ｉ４５０００６） 摘要：超高压输电线路巡捡机器人主要用于对超高压输电线路进行检测和维护，是输电工程技术发展的重要内容 本文研究设计 的巡检机器人系统能够控制和引导巡检机器人本体在超高压输电线路上自主地行走，跨越障碍，将检测到的图像信号传回地而工作站， 接受地而工作站的遥控操作。采用机器人对超高压输电线路进行巡检将减轻输电维护人员的劳动强度与难度，提高巡检效率与质量，保 证线路质量，对输电工程的安全可靠运行具有重要意义： 关键词：超高压输电：线路巡检；机器人 １带电输电线路检查的状况 （无线遥控）／自动变焦（ＺＯＯＭ、白 机 人系统 超高压输电线路（导线、绝缘子等）南丁长期在室外环境下运行，在 平衡、自动光圈）等功能。视觉 巨大的张力、气温变化，闪电、飞行物撞击以及老化、锈蚀等影响下，会 视任务包括：ａ．导线的位置实时榆 出现输电线破损、绝缘子破坏、间隔棒脱离等情况，若不及时发现和修 测与跟踪，川于云台位置反馈控 Ｉ感｛ｊ＝｛ ＝＝＝二 — 枥 复处理，最终会导致输电线路的破断，造成大面积停电和巨大的经济损 制，以保持载体对观测对象的相 失。因此，超高压输电线路的巡检是输电工程运行与维护的重要工作。 对稳定性。ｂ．对可疑问题点进行 到目前为止，高压输电线路主要依靠人工步行巡枪或乘坐导线滑车和 图像和位置 录： ．杆塔跨越的视 航测进行巡检。对输电线导线进行检测的方法，国内外主要有两种：目 觉位置测量。 蓖穆 测法和航测法。 ３．３电磁兼容设计。巡枪机器 ｉ 地面站系统 １ １．１目测法。在视距中用人眼直接观测或用望远镜对导线进行观 人运行存５０Ｏｋ＼ 超高压输电线图１超高压电线路巡检机器人系统 测。沿着输电线行走，这种方法看起来简便易行。但实际应用巾，由于地 路的架空避雷线上，超高压输电线路运行过程巾存其线路附近形成很 理、气候等条件的限制，给巡检＿［人造成很大的困难；线路检查和与预 强的工频电磁场，为使机器人能正常 作，必须考虑上述电磁场的影 防陛的维护等高空作业的劳动强度非常大，而且有很多地方不能观测 响，即必须解决好巡检机器人在超高压环境巾的电磁兼容问题。５００ｋＶ 到或无法准确观测。 超高压输电线路几种典 杆塔的电场分布情况如下：ａ超高压输电线路 １ｌ２航测法。用直升机巡检。使直升机沿输电线路飞行，检测设备一 周同 问的电磁场：５００ｋＶ超高压输电线路正常运行时线电压是 般采用热像仪和摄像机来记录输电线路设施的发热情况：这项技术在 ５００ｋＶ，导线距离避甫线最近９．１７ｍ，最远２５．８１Ｉｎ因为这种电压和电流 美国、加拿大、德国、以及法国等罔家取得了巨大的进展。我同从２０世 的频率不高，可以将其视为似稳电场或静电场。ｈ．巡检机器人电磁屏蔽 纪８０年代开始尝试采用直升机进行高压级输电线路巡检的尝试ｌ 作。 材料的选择。机器人对于电磁场的屏蔽包括对静电电场的屏蔽和对电 ２巡检机器人系统的技术现状 磁场的屏蔽。用丁电场屏蔽的材料可以为金属铜，但铜较软，不利于外 日本Ｊｕｎ Ｓａｗａｄａ等人存１ ９８８年开始巡检轻便机器人的研制。它 壳支撑，因此可采 Ｌ｝ｊ＿铜铝双层结构，既具有屏蔽功能又满足强度要求。 主要能沿着６６ｋＶ单根架空地线行走、并具有能自动跨过杆塔的功能； 电磁场的屏蔽原则是在机器人的外壳形成低阻抗磁路，避免电磁场进 控制器与机器人有线连接、利用Ｉｃ卡将程序调人机器人、利用ＶＴＲ磁 入机器人内部电路。选川铁磁ｆ生材料，如坡莫合金、镍钢或矽钢等。在电 带记录损伤数据。 磁屏蔽设计一中，要求机器人的外壳肜成一个电和磁的良导体。凶此，减 文献报道国内武汉水利大学对自动越障红外线测线小车的研究。 少外壳结构中的孔和缝的数量及其尺寸是＿卜分必要的。１２．机＿器人与避雷 它应用车载红外线探头、分析仪、记录仪作为主要的检测装置。由于具 线之间的电位关系。考虑避雷线接地运行和绝缘运行两种方式，相应 有断 温度较周围高的特 ，利用红外线传感器对温度的梯度敏感的 地，机器人与避雷线之间地电位关系可以分为两种情况：与避雷线绝缘 栈 来检测导线的破损情况，并在故障点处发…信号。 或与避雷线短接一机器人位于架空避雷线』二，如机器人与避雷线绝缘， 国内外研究的方法可以分为两种方式：空中沿线飞行方式和本体 则机器人与避雷线之间存在等效电容Ｃ１，机器人ｌ卜导线之间存在等效 沿线行走方式，可以看出空中沿线飞行方式缺点是对隐患检测不准确、 电容ｃ２。由于机器人与避雷线之间的距离很近，而距动力线相对较远， 操作难度大、经济费用高。从国内外的研究现状与现有应用技术的发展 按电容分压规律估算，则机器人上将可能感应出较高的电势。机器人数 趋势看，本体沿线行走方式是一种可行的方式。 传电台天线和微波通小天线露在屏蔽层的外面，天线上积累的静电荷 ３巡检机器人系统与功能 有可能击穿天线， 通过控制电路放电。导敛控制电路的损坏。因此设 ３．１巡检机器人系统结构。超高压输电线路巡检的作业环境为强电 汁机器人时要求机器人与避雷线处于等电位状态运行： 场、复杂的线路设施、多种背景、室外作业等条件。需要完成大跨度杆塔 ４结论 跨越，克服输电线及架空地线的晃动对视觉图像采集的影响，希望移动 输电线路的自动化巡检是电力系统亟待解决的一个重要问题。而 载体体积小重量轻和便于安装携带。根据上述囚素，我们设计的超高压 实现自动 丛榆重要途径是研制具有局部Ｆｊ主和遥控遥测能力的巡检 输电线路巡检机器人系统具备的结构与功能如冈１所示：ａ移动载体采 机器人系统。这对提高巡枪效率与质量，提高电力供应的安全运行能 用悬挂式机构，具有前进、后退；加紧装置；爬斜坡装置；越过障碍物等功 力，提供稳定的社会经济能源保障具有特别重要的意义？输电线路巡检 能；具有防静电、抗恶劣电磁环境『生能 ｂ．嵌入式控制系统，可以实现远 机器人系统由于作业环境、条件、行为、检测对象与内容具有随机性和 程无线遥控和基于传感器信息处理的自主控制。ｃ．视觉观测系统：云台 多样性，技术条件与要求苛刻，因此研制具有相当的难度。日前国际上 操作方式的图像采集与单向微波传输。ｄ地面站系统：可实现行走巡检 尚尢自动巡榆机器人系统的应用报道。其实际麻用体现了相关科学技 状态的控制指令与状态信号双向无线传输。接收观测视频信号，记录和 术的发展水平。 存储输电线路观测图像，处理分析输电线路及设施损坏的类型、地点、 参考文献 时间等数据。ｅ．电源：长时间丁作的大功率电源。 …梁唯溪，等．高压输电线涡流检测机器人的研制ｌＪ１．无损检测，２０００，ｌ０． ３＿２视觉监视系统的设汁要求。视觉监视对象为输电导线、绝缘子、 １ ２Ｉ李向东，等．基于变电站巡检机器人的远程红外捡测系统ｌ Ｊ１．山东电力 压接管、引流线夹、间隔捧、换相塔等。要求观察范同为７～２５ｍ，要求看 技术，２００４，５． 清每根导线的每一股 架空地线与三组输电线的距离足９．１７米、ｌ４．３６ 『３１于俊清，等．自动越障红外线测线小车的研究ｌ Ｊ＿．武汉水利电力大学学 米、２５．８１米，室外环境。监视对象（导线等）在成像画面上所占比率应满 报，１９９９，２３（４）． 足人眼观察和图象处理对目标物体成像尺寸比例和清晰度的要求。由 Ｉ４１章毓晋．图像处理和分析『 ．北京：清华大学出版社，２００２． 于监视对象的距离不同和室外作业，相机作冈像采集时，需要川到于动 Ｉ５１唐栎，等．基于分布式专家系统的超高压输电线路巡 （下转１８２页） ・ｌ８２・ 科教文化 分析职业中学对学生音乐素养的培养 周文芳 （惠东职业中学，广东惠州５１６０００） 摘要：随着现代教育的快步发展，音乐作为德智体关劳教育中的一个模块，受到不少学校的重视。在教育发展的前期，音乐素养的 培养没有得到人们的重视，只注重其他学科的理论知识，使得学生教育知识发展不平衡，没有的到全面发展。目前教育部已经把音乐素养 培养纳入到学生课程中的一门必修课。本文将简单分析职业中学对学生音乐素养的培养。 关键词：职业中学；学生音乐素养；培养 音乐素养的培养有利于发展个人的素质，塑造健全的人格，陶 行艺术实践，表现音乐的重要手段，是音乐教学中的重要内容。在唱 冶个人情趣，增加生括色彩。学校要对学生进行全方面的教育，就必 歌教学过程中，包含了音乐表现能力，感受能力和鉴赏能力的培养， 须要根据学生的实际情况，制定出有效的教学方案。调动学生的学 包含了识谱能力，唱歌技巧的学习和运用，整个唱歌教学是通过艺 习兴趣的同时，也要提高教师的职业的专业知识，使老师充分的做 术形象的感染，对学生进行思想教育情操陶冶的过程，唱每一首歌 好指导工作。本文将简要分析职业中学培养学生音乐素养的发放， 曲是完成教育任务，培养学生审美能力的有力手段，唱歌是音乐教 并对进行音乐素养的培养作用进行研究。 学中易于被学生接受、喜爱、理解的艺术形式之一。教师应通过范唱 １职业中学培养学生音乐素养的方法 使学生感到歌曲的完整艺术形象，培养较强的艺术表现力以及对歌 学校重视学生音乐素养的培养，提高学生的个人综合素质，培 曲的分析能力。同时加强对学生发声练习、练声的方法对学生进行 养学生音乐素养的方法是多种多样的，要采取有效的教育方法，提 训练，那么将会给学生唱歌带来事半功倍的效果。第二，培养学生音 高教育质量。第一，不断提高教师自身的音乐修养。老师不仅要钟爱 乐欣赏能力的素质。音乐欣赏教学的目的不是给学生欣赏音乐，而 有灵性、有悟性、音乐素质高的学生，对那些“五音不全”、悟性较差、 是使学生会欣赏音乐，用审美的态度享受音乐，并在审美教育中得 音乐素质较低的学生也要爱，不能出现偏心的不良现象，要尊重学 到智、情、意、行上的潜移默化，是音乐欣赏的最高目标。音乐欣赏是 生，培养学生。老师应具备较高的素质教育理论水平，要善于引导学 培养学生对音乐的爱好兴趣，增强学生对音响艺术感性或理性的认 生，让他们发现学习音乐的好处，提高学习兴趣，增强他们学习的主 识。提高审美趣味，重要的是要理解、感受音乐的表现手段。要注意 动性、积极性。同时老师应有扎实的专业素养和一专多能的本领，在 音乐作品本身的形式美，一旦离开标题和解说，很难把握音乐作品 音乐欣赏方面，要能扩大学生音乐视野，发展他们形象思维和欣赏 的内涵、意境和风格特点，因此要加强对学生音乐表现手段的学习， 分析能力，教师要开拓视野，广泛涉猎，挖掘音乐的深层内涵。第二， 学习音乐表现手段的作用，使学生审美直觉能力的进一步提高，听 采用丰富多彩的课堂教学形式培养学生的音乐兴趣。通过用心的、 赏音乐也不必要沉醉其问，不由自主，也需要有些客观的态度。理想 充分的备课，深研教材，挖掘教材的思想因素，要注重将思想教育渗 的聆听者是既能进人音乐又能超脱音乐，时而为它所陶醉，时而又 透于音乐教学之中，注重教学艺术和思想教育相结合，让学生在轻 能对它进行冷静的评议。培养学生音乐欣赏能力，要抓住学生的想 松愉快的心境中置身于音乐学习之中。调节课堂气氛，良好的课堂 象力，又要抓住音乐表现手段的理解，这样才能提高学生音乐素质 气氛是教学工作开展的重要前提，教师在课堂上的主导地位是不会 和音乐欣赏能力的根本途径。第二三，培养学生学习乐器的音乐素质 改变的，但在具体实施教案时，学生都不予配合，课堂气氛无法调动 乐器是音乐艺术巾表现丁具之一，声音各不同，且种类繁多，乐器的 起来，其原因主要在于教师不善于调动课堂的气氛，要调节、保持良 性能、构造和音色不同．技能也就不可能完全一样。它们除了具有共 好的课堂气氛就应做到教师与学生建立良好的师生关系。要提高教 同因素之外，对于人的心理特点也有不同的要求。正确的使用音乐 师自身素质，增强临时应变能力等。培养学生的音乐兴趣，让学生带 工具对于培养学生独力认谱能力，听觉能力，掌握正确的音准与节 着兴趣，学习音乐、感受音乐之美，从而达到音乐教学之目的。第三， 奏感，强化理论知识的记忆，获得音乐语言的基本知识与刨造性的 通过音乐欣赏课帮助学生树立正确的人生观和价值观。音乐欣赏教 思维发展等方面都具有重要的意义。对学生传授音乐知识的理论， 学是实施美育的重要手段，是培养学生德智体美劳，全面贯彻发展 这是保障音乐演奏的前提，并结合教学内容与其他实践活动，贯穿 教育方针的重要组成部分。音乐欣赏教育对青少年思维力、创造力 教学当中，提高乐器教学质量，丰富教学内容。扩大音乐视野，加强 潜能的激发，以及对事物的认识能力和意志力等方面有着极其良好 学生的全面音乐素质修养，无疑是十分有益的。 的促进作用。从音乐审美体验中获得了真善美。第四、丰富的音乐课 ３总论 外活动的开展能够促进学生优秀品德的养成。音乐教育不仅在课堂 音乐最终目的是教育人，音乐能感动人，一个懂得音乐的人会 上，而且还要延续到课外音乐活动。课外音乐活动既是课堂活动的 有多重方面的体验和感受，它对人的思想和灵魂起着潜移默化的作 延续，也是发现、培养和造就音乐人才的好园地。这样既可丰富和活 用，能使人在品格、情操等方面起变化。因此，我们要充分利用音乐 跃校园文化生活，培养学生的审美能力，提高学生的艺术素养，陶冶 课和德育相结合，培养学生各方面的音乐才能和创造性的思维去研 学生的情操，而且在活动中还可发现和培养人才。根据学生对某一 究、去探讨，这对于提高学生各方面的音乐素质很重要。 方面的兴趣的特长，组织音乐兴趣小组，如舞蹈队、合唱队、乐器队， 参考文献 这些兴趣小组在教师的指导下，定时开展活动。多种形式的课外活 ｆ１１鲁人．音乐家的价值ＩＪ】．中国高新区，２００９． 动，可以培养学生音乐表演能力，激发他们学习音乐的兴趣，促进教 【２］顾明远终身教育．世纪最重要的教育思潮『Ｊｌ＿职业技术教育， 学质鼍的进一步提高；还可以促进学生的智力发展，推动其他学科 ２００１，８． 的学习等。也为将来的就业奠定好的基础。 【３】孟繁华．赏识你的学生［Ｍ１．海口：海南出版社，２００３，６． ２对学生进行音乐素养培养的作用 【４］孟令涛．素质教育应叫素养教育…．民主，２００９，８． 在当代，为何学校会加强对学生进行音乐素养培养呢，主要是 ［５】联合国教科文组织国际教育发展委员会．学会教育世界的今天和 因为以下几个方面，第一，能培养学生音乐能力素质。唱歌是学生进 明天［Ｍ１．北京：教育科学出版社，２０００，６． （上接３９页）检机器人控制系统的研究【ＪＪ．机器人，２００４，５． ［８￣ｈａｎｇ Ｔｉｅ，Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｐａｔｒｏｌ ｒｏｂｏｔ，Ｐｒｏ— 【６］崔巍，等．基于双目视觉的机器人避障控制策略ｆｃｌ２００２中国控制与决 ｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２００４ Ｉｎｔｅｒｍａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｍｅｃｈａ— 策学术年会论文集． ｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｃｈｉｎａ Ａｕｇｑ￣ｓｔ ２００４． 【７Ｊ杨延西，等．图像反馈机器人视觉伺服系统仿真ｌＪ１．系统仿真学报， 作者简介：张存鹰（１９８２～），女，汉，硕士，研究方向为机电一体化系 ２００３．１２． 统。