CN102701090B - 一种变电站高层带电体防接近激光安全扫描报警器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站高层带电体防接近激光安全扫描报警器，包括高速激光测距传感器，所述的高速激光测距传感器通过RS232电缆与控制主板的RS232串口连接；所述的步进电机驱动器及执行机构与控制主板的步进驱动电路连接；所述的步进电机与激光传感器电源控制电路与控制主板连接；所述的无线遥控数据接收模块与控制主板连接；所述的讯响器及施工电源切除控制电路与控制主板连接；所述的电池电压检测及电源控制电路与控制主板相连。本发明能对作业的施工机械上升高度进行动态实时检测，一旦被检测施工机械超过激光安全扫描器的设定限高，则会声光报警，同时对电器的施工机械还可切断其工作电源，以保护作业人员和设备的安全。

Description

一种变电站高层带电体防接近激光安全扫描报警器

技术领域

本发明涉及一种变电站高层带电体防接近激光安全扫描报警器。尤其是一种变电站高层带电体防施工机械过分接近的激光安全扫描器。

背景技术

电力系统安全生产是电力企业的立身之本。运行变电站施工机械作业过程中防止误碰高层带电体是变电站安防管理工作的难点和空白点。传统的遮（围）栏只能解决施工机械或人员的前后左右水平面上的安全防护，而其作业点上方高层带电体如何防施工机械接近却是防护工作的难点。因此需要开发立体的防护装置以解决安全生产管理中的薄弱点。

从目前国内外了解的情况来看，变电站作业中对高层带电体的安防尚无行之有效的解决办法。因此，开发变电站高层带电体防接近报警系统是解决该存在问题的有效方法，同时也是一项具有科技创新和挑战的开发工作。项目的应用对提高电力企业的安全生产水平有着非常重要的意义。

典型的变电站内设备检修现场包括检修隔离遮（围）栏、检修设备、人员、吊车等，在该检修设备现场，被检修设备用安全遮（围）栏把被检修设备围住，仅在道路位置设置一进出入口，以控制人员或其他检修工机具进入到检修区域外邻近的带电设备上。被检修设备为已停电的设备，因此，只要人员不跑出该安全遮（围）栏，所开展的检修工作相对就是安全的。但是，往往有的时候被检修设备的上方还有带电母线在运行，正常情况下在检修该带电母线下方设备时，人与该上方带电母线的安全距离是可以得到保证的，即无发生触电的危险。但当该母线下方被检修设备需要吊车起吊作业，如被检修设备需更换时，由于吊车的吊臂上升时会接近上方的带电母线，如无法确认其与之接近的允许距离，有可能导致吊臂离带电母线过近而对吊臂发生放电，导致人身和设备重大事故。这就是目前电力设备检修作业中存在的非常大的隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种变电站高层带电体防接近激光安全扫描报警器，本发明可实现在现场检修设备上方有带电体时，对作业的施工机械上升高度进行动态实时检测，一旦被检测施工机械超过激光安全扫描器的设定限高，则该激光安全扫描器就会声光报警，提醒监护人员以及作业人员注意，同时对电器的施工机械还可切断其工作电源，以保护作业人员和设备的安全。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种变电站高层带电体防接近激光安全扫描报警器，包括：高速激光测距传感器，步进电机驱动器及执行机构，步进电机与激光传感器电源控制电路，电池电压检测及电源控制电路，无线遥控数据接收模块，讯响报警器及施工电源切除控制电路，高分贝讯响器，控制主板；其中所述的高速激光测距传感器通过RS232电缆与控制主板的RS232串口连接，接收和发送来自高速激光测距传感器的目标测量数据和发送来自控制主板的执行指令；所述的步进电机驱动器及执行机构与控制主板的步进驱动电路连接，接收控制主板的执行指令，且步进电机驱动器及执行机构与控制高速激光测距传感器相连，控制高速激光测距传感器的扫描范围，起始角度指令；所述的步进电机与激光传感器电源控制电路与控制主板连接，执行控制主板的步距指令，实现步距角调整信息；所述的无线遥控数据接收模块与控制主板连接，通过接收无线遥控指令，控制该激光安全扫描器的开、关机，测量距离、扫描范围以及角度调整的设定；所述的讯响器及施工电源切除控制电路与控制主板连接，接收来自控制主板的执行指令，当高速激光测距传感器检测到目标后，通过控制主板的判断，向讯响器及施工电源切除控制电路相连的高分贝讯响器发出声光报警指令，同时由开出空接点断开施工作业机械设备的电源；所述的电池电压检测及电源控制电路与控制主板相连，向整个系统供电的同时，实施检测电池电压，在电压低于设定的限值时，及时断开电源的工作。

本发明的有益效果为：本发明原有地面布置安全遮（围）栏措施的基础上，用激光安全扫描检测手段对施工作业机械对上层带电物体的限定允许高度进行实时检测和控制，实现了安全措施的全方位立体布置。变电站高层带电体防接近激光安全扫描报警器通过在施工机械作业区域内对设定高度水平面上90°或45°区域范围的空间进行连续不断的扫描，一旦当施工作业机械上升到该限定高度的扇形检测区域，就会发出声光报警或切除施工机械电源，从而保证了吊车类施工机械可能造成对上方带电体的距离检测，一旦吊车吊臂上升高度超过扫描区域，即可发出声光报警，对于电动施工机械则可通过该装置开出空接点来切断其电源，实现了对高层带电区域进行限高的安全防护，从而实现了施工作业的安全。本发明的设备科技含量较高，高速激光传感器与步进电机结合，采用激光雷达的水平面扫描原理，解决了被检测区域内的固有物体和出现目标物体的可靠区分，防止发生误报警的问题，同时安装相对简单，使用电池供电，可有效避免使用场所电磁干扰，使本发明的激光安全扫描器具备了使用范围广的特点，并可用于防盗、车辆、船舶防撞等其他应用领域。

附图说明

     图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的一种变电站高层带电体防接近激光安全扫描报警器，包括：高速激光测距传感器1，步进电机驱动器及执行机构2，步进电机与激光传感器电源控制电路3，电池电压检测及电源控制电路4，无线遥控数据接收模块5，讯响报警器及施工电源切除控制电路6，高分贝讯响器7，控制主板8；其中所述的高速激光测距传感器1通过RS232电缆与控制主板8的RS232串口连接，接收和发送来自高速激光测距传感器1的目标测量数据和发送来自控制主板8的执行指令；所述的步进电机驱动器及执行机构2与控制主板8的步进驱动电路连接，接收控制主板8的执行指令，且步进电机驱动器及执行机构2与控制高速激光测距传感器1相连，控制高速激光测距传感器1的扫描范围，起始角度指令；所述的步进电机与激光传感器电源控制电路3与控制主板8连接，执行控制主板8的步距指令，实现步距角调整信息；所述的无线遥控数据接收模块5与控制主板8连接，通过接收无线遥控指令，控制该激光安全扫描器的开、关机，测量距离、扫描范围以及角度调整的设定；所述的讯响器及施工电源切除控制电路6与控制主板8连接，接收来自控制主板8的执行指令，当高速激光测距传感器1检测到目标后，通过控制主板8的判断，向讯响器及施工电源切除控制电路6相连的高分贝讯响器7发出声光报警指令，同时由开出空接点断开施工作业机械设备的电源；所述的电池电压检测及电源控制电路4与控制主板8相连，向整个系统供电的同时，实施检测电池电压，在电压低于设定的限值时，及时断开电源，保证本设备能在正常范围内工作，确保无误报警。

所述的控制主板8采用嵌入式控制器为美国ATMEL公司生产的ATmega128高速控制器。该控制器的运行速度最高可达20MIPS,同时芯片又具有在线编程（ISP）和在线仿真功能。高速激光测距传感器1采用深圳精测科技有限公司生产的产品，虽然在性能，体积、重量上与进口的相比有着较大的差距，但通过合理的技术手段，能够在技术和性价比上达到一个很好的平衡点，使开发的产品具有较强的市场竞争力。

步进电机驱动器及执行机构2主要是对高速激光测距传感器1作扇形扫描运动。其由步进电机及相应的附属机械机构组成。步进电机采用两相混合式高扭矩步进电机，同时通过对步进电机进行高细分驱动来获得电机的平稳运行和步进角度，因此测量和扫描的精度得到了有效保障。系统的报警音响采用高分贝讯响器，当系统检测到水平扫描区出现物体时，通过输出控制保持信号使高强音报警音响连续鸣响。该保持信号只有通过人工才能进行复位。

无线遥控数据接收模块5采用深圳市运筹科技有限公司的YCR802WC-PC型接收模块，该模块采用最新微电脑编程技术,具有高保密性, 存储量大等特点, 且使用方便, 无需采用传统跳线式拨码开关编码, 只需将遥控器所发射的无线信号让该接受模块接收并存贮，即可实现配套使用。同时无线遥控模块也采用深圳市运筹科技有限公司的YCF8512A。该遥控模块可控制12路设备。

电池电压检测及电源控制电路4主要是通过嵌入式处理对电池电压进行不间断A/D采样检测，当电池电压降低到下限值时，由控制器判别后自动关断电源电路。

步进电机与激光测距传感器电源控制电路3主要是通过电源分路技术对高耗电的部件在不工作时进行电源控制。当系统在不监控状态时通过切断这部分高耗电设备使电池的使用时间得到延长。

本实施例在原有地面布置安全遮（围）栏措施的基础上，用激光安全扫描检测手段对施工作业机械对上层带电物体的限定允许高度进行实时检测和控制，实现了安全措施的全方位立体布置。首先通过控制主板8的设置执行指令，利用步进电机驱动器及执行机构2控制高速激光测距传感器1的扫描范围，起始角度指令；即变电站高层带电体防接近激光安全扫描报警器通过在施工机械作业区域内对设定高度水平面上90°或45°区域范围的空间进行连续不断的扫描，一旦当施工作业机械上升到该限定高度的扇形检测区域时，迅速检测到上升施工机械位置相对于激光传感器的距离数据，同时该距离数据由激光传感器串口高速送入控制主板8，控制主板8将获得的距离数据及该时刻步进电机所在的位置值与激光安全扫描报警器开机时第一次扫描获取的固有物体距离数据及位置值进行比较，一旦判别出该位置检测到的目标距离数据与同一位置固有物体的距离数据不相符，则由程序控制步进电机停止步进，并对该位置出现的目标再次进行连续多次测量，如果对目标多次连续测量获得的每一个数据都满足报警判据，则由程序通过控制主板8对讯响器及施工电源切除控制电路6进行控制，并通过高分贝讯响器7发出声光报警，同时由继电器开出的空接点切除施工机械电源。从而保证了吊车类施工机械可能造成对上方带电体的距离检测，一旦吊车吊臂上升高度超过扫描区域，即可发出声光报警，对于电动施工机械则可通过该装置开出空接点来切断其电源，实现了对高层带电区域进行限高的安全防护，从而实现了施工作业的安全。本实施例的设备科技含量较高，高速激光传感器与步进电机结合，采用激光雷达的水平面扫描原理，解决了被检测区域内的固有物体和出现目标物体的可靠区分，防止发生误报警的问题，同时安装相对简单，使用电池供电，可有效避免使用场所电磁干扰，使本发明的激光安全扫描器具备了使用范围广的特点，并可用于防盗、车辆、船舶防撞等其他应用领域。

Claims (1)

1.一种变电站高层带电体防接近激光安全扫描报警器，其特征在于包括：高速激光测距传感器（1），步进电机驱动器及执行机构（2），步进电机与激光传感器电源控制电路（3），电池电压检测及电源控制电路（4），无线遥控数据接收模块（5），讯响报警器与施工电源切除控制电路（6），高分贝讯响器（7），控制主板（8）；其中所述的高速激光测距传感器（1）通过RS232电缆与控制主板（8）的RS232串口连接，接收和发送来自高速激光测距传感器（1）的目标测量数据和发送来自控制主板（8）的执行指令；所述的步进电机驱动器及执行机构（2）与控制主板（8）的步进驱动电路连接，接收控制主板（8）的执行指令，且步进电机驱动器及执行机构（2）与高速激光测距传感器（1）相连，控制高速激光测距传感器（1）的扫描范围，起始角度指令；所述的步进电机与激光传感器电源控制电路（3）与控制主板（8）连接，执行控制主板（8）的步距指令，实现步距角调整信息；所述的无线遥控数据接收模块（5）与控制主板（8）连接，通过接收无线遥控指令，控制该激光安全扫描器的开、关机，测量距离、扫描范围以及角度调整的设定；所述的讯响报警器与施工电源切除控制电路（6）与控制主板（8）连接，接收来自控制主板（8）的执行指令，当高速激光测距传感器（1）检测到目标后，通过控制主板（8）的判断，向讯响报警器与施工电源切除控制电路（6）相连的高分贝讯响器（7）发出声光报警指令，同时由开出空接点断开施工作业机械设备的电源；所述的电池电压检测及电源控制电路（4）与控制主板（8）相连，向整个系统供电的同时，实施检测电池电压，在电压低于设定的限值时，及时断开电源的工作。