CN102607399A - 一种准确判断施工机械与高压带电体距离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种准确判断施工机械与高压带电体距离的方法，所述方法是先确定一个已知距离为d的参考目标，用磁场传感器测得其磁场强度B并传输到微型计算机，再用磁场传感器测得实际高压带电体的磁场强度数据B1并传输到所述微型计算机，所述微型计算机依据公式出实际距离d1。本发明与现有方法相比，本方法通过设定参考目标，能求出以往很难确定的空气中的磁导率和线路运行电流，因此可以准确求出与高压带电体距离，准确性及测量速度大幅提高。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种准确判断施工机械与高压带电体距离的方法。
【背景技术】
高压线传输在电网中发挥着十分重要的作用。随着城市化进程的加快，基础设施的蓬勃开展与电力传输线路安全之间的矛盾凸显，经常发生高压线路遭施工机械破坏的事故。此类事故在危害施工人员生命安全的同时，高压线的破坏很容易影响大面积电网的供电，造成较大的经济损失。
传统判断与高压带电体距离的方法，是先测量到感应电压，再根据感应电压大小判断与带电体的距离，但由于受环境、气候以及带电设备负载电流等因素影响，感应电压变化较大，因此依据这种感应电压判断与高压带电体距离的方法很不准确。
【发明内容】
本发明的目的之一是提供一种不受环境、气候等外界因素影响，能准确判断施工机械与高压带电体距离的方法，本发明的另一目的是提供应用上述方法进行监测的装置。
本发明的技术方案是：一种准确判断与高压带电体距离的方法，包括以下步骤：
先确定一个已知距离为d的参考目标，用磁场传感器测得其磁场强度B 并传输到微型计算机，再用磁场传感器测得实际高压带电体的磁场强度数据B1并传输到所述微型计算机，所述微型计算机依据公式 
求出实际距离d1。
一种使用上述方法进行距离监测的高压线施工安全监控装置，包括以下模块：
检测模块，由第一磁场传感器、第一信号处理器和第一无线通信模块组成，所述第一磁场传感器用于测量高压线的磁场强度，所接收的信号经所述第一信号处理器进行放大、整流、滤波、AD转换，得到实际磁场强度数据送至第一无线通信模块；
智能监控模块，由第二磁场传感器、第二信号处理器、微型计算机、第二无线通信模块组成，第二磁场传感器用于测量参考目标的磁场强度，所得信号经第二信号处理器的放大、整流、滤波、AD转换后得到参考磁场强度数据并传输到所述微型计算机；所述第二无线通信模块用于接收所述检测模块发送的实际磁场强度数据并传输到所述微型计算机，所述微型计算机将所述实际磁场强度数据与参考磁场强度数据进行对比计算，得到与所述高压线的实际距离，并与预先设定好的安全距离进行比较，决定是否发送报警信号；当此距离不大于设定安全距离时发送报警信号；当此距离大于设定安全距离时则不发送报警信号；
报警模块，所述报警模块包括声光报警装置、无线报警通信模块，通过无线报警通信模块接收所述智能监控模块发送过来的报警信号，触发声光报警装置动作进行报警。
本发明的优点在于：与现有方法相比，本方法通过设定参考目标，能求出以往很难确定的空气中的磁导率和线路运行电流，因此可以准确求出与高压带电体距离，准确性及测量速度大幅提高。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述：
图1为本发明装置系统结构组成与信号传输示意图，
图2是本发明实施方式示意图。
【具体实施方式】
理论说明：输电高压线路运行时，由于电流的存在，会在其周围产生磁场。高压线周围的工频磁感应强度B主要与线路运行电流I有关。根据毕奥-萨伐尔定律 
可得公式变形 
式中，k为环境参数，空气数值通常为1×10-7H/m，与湿度、温度、污染物含量等一定关系，无特殊情况(如钢、铁、镍等金属微粒含量过高时)，波动范围＜1％；I为导线中电流，在实际运行条件下，高压线中电流波动较大，波动范围＞20％。从公式中可以看出，k和I均与d成正比关系，因此这两个因子的波动直接反映为计算距离d的误差。μ0为空气中的磁导率。高压线周围的工频磁感应强度B除与线路运行电流有关外，杆塔结构、相序排列方式等都会对磁场分布产生影响。但在安全距离范围内，每根相线在周围所产生的磁感应强度主要与电流I相关，在工程上可以近似认为符合毕奥-萨伐尔定律。
因此，根据已知参考模块所处位置离高压线的距离d、参考模块所测得工频磁感应强度幅度B、检测模块所测得工频磁感应强度幅度B1，可以计算出检测模块所处位置离高压线的距离d1，计算方法如下：
参考节点与高压线距离d为已知定值，因此可得到：kI＝d1×B1＝d×B，从而得出待测距离 
式中B和B1均为实时测量的磁场值，完全 消除了k和I的误差影响。
参见图1和图2，一种使用上述方法进行距离监测的高压线施工安全监控装置，包括以下模块：
检测模块1，由第一磁场传感器、第一信号处理器和第一无线通信模块组成，所述第一磁场传感器用于测量高压线的磁场强度，所接收的信号经所述第一信号处理器进行放大、整流、滤波、AD转换，得到实际磁场强度数据B1送至第一无线通信模块；
智能监控模块，由第二磁场传感器、第二信号处理器、微型计算机、第二无线通信模块组成，第二磁场传感器用于测量参考目标的磁场强度，所得信号经第二信号处理器的放大、整流、滤波、AD转换后得到参考磁场强度数据B并传输到所述微型计算机；所述第二无线通信模块用于接收所述检测模块发送的实际磁场强度数据并传输到所述微型计算机，所述微型计算机将所述实际磁场强度数据与参考磁场强度数据以及参考目标的距离d代入公式 
进行计算，得到与所述高压线的实际距离d1，并与预先设定好的安全距离进行比较，决定是否发送报警信号；
本发明的高压线施工安全智能监控装置由检测模块1、参考模块2、视频模块3、报警模块4组成。该检测模块1包括第一磁场传感器、第一信号处理器、第一无线通信模块，检测模块1优先安装在移动施工机械的最高点处，或其他最有可能接近高压线8的位置。检测模块1可以得到所处位置的磁感应强度，并将数据经无线传输至参考模块2。
该参考模块2包括第二磁场传感器、第二信号处理器、微型计算机、第二无线通信模块。参考模块2优先固定安装在杆塔9上离高压线较近的位置。参考模块2可以得到参考目标所处位置的磁感应强度，并接收检测模块1发 送过来的施工机械磁感应强度数据，微型计算机根据上述两个磁感应强度数据，得到检测模块1所处位置离高压线8的距离，并与预先设定的安全距离比如2米进行比较，当上述距离小于等于2米时发送报警信号；当此距离大于2米时则不发送报警信号。
视频模块3由摄像头5、视频服务器6、太阳能电池7组成，视频服务器6与微型计算机通过线路或GPRS网络连接，太阳能电池7为摄像头5供电。该视频模块3只有在接收参考模块2发送过来的报警信号后进行动作。视频服务器6可以将摄像头5接收的视频数据通过GPRS网络远程传输至监控室。该视频模块3优先安装在杆塔9较高位置处，或其他有利于获取移动施工机械目标视频数据的任意位置。
报警模块4由声光报警器和无线通信模块组成。无线通信模块通过接收参考模块发送过来的报警信号触发声光报警器动作进行报警。该报警模块4优先安装在移动施工机械操作室内，或其他有利于获取机械操作人员注意的任意位置。
下面以实例说明本发明的技术效果：发明人分别就220KV高压线路在上午8:00(用电低谷，电流较小)、中午14:00(用电高峰，电流较大)两个时段，和阴雨天气(湿度较大)和晴朗天气(湿度较小)两种环境下，进行了相关实验测试，论证理论说明，测试结果如下表所示。
根据测量结果，从表1可以看出，参考节点的设置大大降低了测量误差，并有效消除了时间、环境等众多因素对距离测定的影响。
表1：不同时间和环境下设置参考节点前后的距离测算
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种准确判断施工机械与高压带电体距离的方法，其特征在于包括以下步骤：先确定一个已知距离为d的参考目标，用磁场传感器测得其磁场强度B并传输到微型计算机，再用磁场传感器测得实际高压带电体的磁场强度数据B1并传输到所述微型计算机，所述微型计算机依据公式求出实际距离d1。
2.一种使用权利要求1所述方法进行距离监测的高压线施工安全监控装置，其特征在于该装置包括以下模块：
检测模块，由第一磁场传感器、第一信号处理器和第一无线通信模块组成，所述第一磁场传感器用于测量高压线的磁场强度，所接收的信号经所述第一信号处理器进行放大、整流、滤波、AD转换，得到实际磁场强度数据送至第一无线通信模块；
智能监控模块，由第二磁场传感器、第二信号处理器、微型计算机、第二无线通信模块组成，第二磁场传感器用于测量参考目标的磁场强度，所得信号经第二信号处理器的放大、整流、滤波、AD转换后得到参考磁场强度数据并传输到所述微型计算机；所述第二无线通信模块用于接收所述检测模块发送的实际磁场强度数据并传输到所述微型计算机，所述微型计算机将所述实际磁场强度数据与参考磁场强度数据进行对比计算，得到与所述高压线的实际距离，并与预先设定好的安全距离进行比较，决定是否发送报警信号；当此距离不大于设定安全距离时发送报警信号；当此距离大于设定安全距离时则不发送报警信号；
报警模块，所述报警模块包括声光报警装置、无线报警通信模块，通过无线报警通信模块接收所述智能监控模块发送过来的报警信号，触发声光报警装置动作进行报警。
3.根据权利要求2所述一种使用权利要求1所述方法进行距离监测的高压线施工安全监控装置，其特征在于该装置还包括视频模块，该视频模块包括摄像头、视频服务器、太阳能电池，所述视频服务器与微型计算机通过线路或GPRS网络连接，所述太阳能电池为所述摄像头供电；所述视频服务器将所述摄像头接收的视频数据通过GPRS网络远程传输至监控室。
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- 2012-03-14 CN CN2012100766740A patent/CN102607399A/zh active Pending
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