CN105067964A - 一种基于电脉冲的安全防护检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电脉冲的安全防护检测方法和装置，该方法步骤为：在事故多发地带安装防护网线路，在防护网线路一端接入一个脉冲发生器和一个脉冲接收器，脉冲发生器按设定的频率往防护网线路输入一脉冲波；脉冲波在线路末端或故障点处被反射，脉冲接收器接收上述反射波，并将反射波送入计算机，反射波信号中包括线路中反射回来的波电流和波电压的变化以及接收信号时间差；计算机根据上述信息得到故障发生的位置和类型。本发明中如果有人触碰到防护网线路，那么在这一处的波阻抗就会发生突变，同时反射回来的波形被接收器接收，通过计算机的快速处理可分析出发生事故的位置及类型，监控人员可根据指示去采取相应措施，避免安全事故的发生。

Description

一种基于电脉冲的安全防护检测方法和装置

技术领域

本发明涉及安全防护检测领域，特别涉及一种基于电脉冲的安全防护检测方法和装置。

背景技术

对于安全防护的问题，特别是一些重要场所(例如监狱等)的安全防护问题，一直是都是研究的热点。如何及时有效地反馈出事故类型及事故地点是其中一个研究难点。

针对这一问题，本领域人员已做了大量研究。但普遍采用的技术手段还是物防、摄像头检测和人为巡逻等，这类方法普遍存在会出现死角或人力不足等问题，另外一个比较突出的问题是反馈不及时，会造成实施措施的延迟，从而带来重大的损失。

因此，寻求一种具有反应速度快、反应准确、且可识别事故类型及事故地点的安全防护检测方法和装置具有重要研究意义。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于电脉冲的安全防护检测方法，该方法基于电脉冲的反馈信号，能够快速的识别事故类型及事故地点，且能自动对外报警。

本发明的另一目的在于提供一种实现上述基于电脉冲的安全防护检测方法的装置。

本发明的其中一个目的通过以下的技术方案实现：一种基于电脉冲的安全防护检测方法，步骤为：在事故多发地带安装防护网线路，在防护网线路一端接入一个脉冲发生器和一个脉冲接收器，脉冲发生器、脉冲接收器分别与一计算机连接；所述脉冲发生器按设定的频率往防护网线路输入一脉冲波；脉冲波在线路末端或故障点处被反射，脉冲接收器接收上述反射波，并将反射波送入计算机，反射波信号中包括线路中反射回来的波电流和波电压的变化以及接收信号时间差；所述脉冲发生器的瞬时信号也被传入计算机，计算机内部存储有当前脉冲波正常情况下对应的目标反射波信号，将实际反射波信号和目标反射波进行比对，得到故障发生的位置和类型。如果有人触碰到防护网线路，那么在这一处的波阻抗就会发生突变，同时反射回来的与正常状态下不一样的波形被接收器接收，通过计算机的快速处理分析出发生事故的位置及类型，监控人员可根据指示去采取相应措施，避免安全事故的发生。

优选的，所述脉冲发生器输入的脉冲波为频率设定的规则脉冲信号。如矩形脉冲信号。

具体的，所述故障发生的位置的确定方法如下：在一段线路中，设导线单位长度的电感为L₀，电容为C₀，则波在线路中的传播速度是：

$v=1/\sqrt{L_0{C}_0};$

如果从发射脉冲波到接收到返回来的与正常情况下不同的反射波需要的时间为t，则异常点距离发射源的线路长度x为：

x＝vt/2；

进而得到故障发生的具体位置。

具体的，所述故障发生的类型为两种，一种是有人触碰防护网，另一种是防护网发生断裂损坏，区分二者的方法如下：

脉冲波在波阻抗发生突变的位置发生发射，设在突变前后波阻抗分别为Z₁和Z₂，则反射系数为：

β＝(Z₂-Z₁)/(Z₁+Z₂)；

反行波电压为：

u_1b＝βE；

其中，E是输入脉冲波电压；

接收点电压为：

u＝E+u_1b；

脉冲波电流为：

i_1f＝E/Z₁；

反行波电流为：

i_1b＝-u_1b/Z₁；

接收点电流为：

i＝i_1f+i_1b；

当有人触碰到防护网时，相当于故障点接地，Z₂＝0，β＝-1，故而返回到接收点时电压降为0，而电流相对发射时提高了一倍；当防护网某处发生断裂时，Z₂趋向无穷大从而β＝1，故而返回接收点时电压比发射时提高了一倍，而电流降为0，从而区分得到故障类型(这种情况的电压和电流变化和正常情况相同，只是信号的接收时间发生变化)。

优选的，所述计算机内部存储的当前脉冲波正常情况下对应的目标反射波信号可进行修正，修正的方法是：根据故障和维护等原因后实际线路的布置，通过在正常情况下实测波形来确定计算机内部存储的目标反射波，同时通过实测修正时间差。

本发明的另一个目的通过以下的技术方案实现：一种实现上述基于电脉冲的安全防护检测方法的装置，包括防护网线路、脉冲发生器、脉冲接收器、计算机、报警器，所述防护网线路设置在事故多发地带，防护网线路一端接入脉冲发生器、脉冲接收器，脉冲发生器、脉冲接收器分别与一计算机连接，计算机与报警器相连。

优选的，所述防护网线路正常情况下对地架空绝缘，整条线路布置成覆盖状但没交点并且末端悬空。

优选的，所述计算机与两个报警器相连，其中一个报警器用于在判断有人触碰防护网时报警，另一个报警器用于在判断防护网发生断裂损坏时对外报警。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明特别适用于一些重要场合的安全防护检测，通过对电脉冲的反馈信号进行判断，能够快速的识别事故类型及事故地点，便于工作人员及时进行处理。

2、本发明还设置了自动对外报警功能，在计算机判断了故障类型和地点后可以及时对外报警，提醒工作人员做出快速反应。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

其中：1—触摸防护网的人、2—防护网线路、3—脉冲接收器、4—计算机、5—报警器、6—断裂处。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，本实施例所述的基于电脉冲的安全防护检测装置，包括防护网线路2、脉冲发生器、脉冲接收器3、计算机4、报警器5，脉冲发生器和脉冲接收器可以是同一台机器，也可以是两台机器设置在同一位置。防护网线路正常情况下对地架空绝缘，整条线路布置成覆盖状但没交点并且末端悬空。脉冲发生器、脉冲接收器均设置在防护网线路一端，脉冲发生器用于按设定的频率往防护网线路输入一脉冲波，脉冲接收器用于采集脉冲波在线路末端或故障点处被反射后得到的反射波。脉冲发生器、脉冲接收器均与计算机相连，脉冲发生器用于将当前脉冲波信号发送到计算机，这样计算机就可以调出该脉冲波正常情况下对应的目标反射波信号，脉冲接收器用于将实际采集的反射波送入计算机，计算机将实际反射波信号和目标反射波进行比对，进行相应的信号处理分析，得到故障发生的位置和类型。计算机判断发生故障后即刻控制报警器对外报警，这里可以设置两个报警器，其中一个用于在判断有人触碰防护网时报警，另一个用于在判断防护网发生断裂损坏时对外报警。也可以根据实际设置一个或多个。

基于上述装置，在进行检测时，脉冲发生器按设定的频率往防护网线路输入一脉冲波，脉冲波为电流波和电压波，在电流波和电压波到达事故发生源的时候，由于波阻抗的突变，将反射回来一个不正常的波形，或者由于断裂而接收到信号的时间差变短，计算机根据上述信息判断出异常情况，最后经过报警器发出警报，完成整个检测过程。这个过程相当迅速，保证当事故发生时能在第一时间检测到并采取安全措施，避免安全事故的发生。

在安全防护检测领域，判断故障距离和类型是研究的重点，本实施例中计算机所接收到的反射波信号中包括线路中反射回来的波电流和波电压的变化以及接收信号时间差，根据上述信息即可得到故障距离和类型，具体说明如下。

在一段线路中，设导线单位长度的电感为L₀，电容为C₀，则波在线路中的传播速度是：

$v=1/\sqrt{L_0{C}_0};$

如果从发射脉冲波到接收到返回来的与正常情况下不同的反射波需要的时间为t，则异常点距离发射源的线路长度x为：

x＝vt/2；

进而得到故障发生的具体位置。

所述故障发生的类型为两种，一种是有人触碰防护网，例如图中的1所表示的触摸防护网的人，另一种是防护网发生断裂损坏，例如图中的6所示。区分二者的方法如下：

脉冲波在波阻抗发生突变的位置发生发射，设在突变前后波阻抗分别为Z₁和Z₂，则反射系数为：

β＝(Z₂-Z₁)/(Z₁+Z₂)；

反行波电压为：

u_1b＝βE；

其中，E是输入脉冲波电压；

接收点电压为：

u＝E+u_1b；

脉冲波电流为：

i_1f＝E/Z₁；

反行波电流为：

i_1b＝-u_1b/Z₁；

接收点电流为：

i＝i_1f+i_1b；

当有人触碰到防护网时，相当于故障点接地，Z₂＝0，β＝-1，故而返回到接收点时电压降为0，而电流相对发射时提高了一倍；当防护网某处发生断裂时，Z₂趋向无穷大从而β＝1，故而返回接收点时电压比发射时提高了一倍，而电流降为0，从而区分得到故障类型(这种情况的电压和电流变化和正常情况相同，只是信号的接收时间发生变化)。

所述计算机内部存储的当前脉冲波正常情况下对应的目标反射波信号，会因故障和维护等原因出现变化，可以进行修正。修正的方法是：根据故障和维修等原因后实际线路的布置，通过正常情况下实测波形来确定计算机内部存储的目标反射波，同时通过实测修正时间差。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于电脉冲的安全防护检测方法，其特征在于，步骤为：在事故多发地带安装防护网线路，在防护网线路一端接入一个脉冲发生器和一个脉冲接收器，脉冲发生器、脉冲接收器分别与一计算机连接；所述脉冲发生器按设定的频率往防护网线路输入一脉冲波；脉冲波在线路末端或故障点处被反射，脉冲接收器接收上述反射波，并将反射波送入计算机，反射波信号中包括线路中反射回来的波电流和波电压的变化以及接收信号时间差；所述脉冲发生器的瞬时信号也被传入计算机，计算机内部存储有当前脉冲波正常情况下对应的目标反射波信号，将实际反射波信号和目标反射波进行比对，得到故障发生的位置和类型。

2.根据权利要求1所述的基于电脉冲的安全防护检测方法，其特征在于，所述脉冲发生器输入的脉冲波为频率设定的规则脉冲信号。

3.根据权利要求1所述的基于电脉冲的安全防护检测方法，其特征在于，所述故障发生的位置的确定方法如下：在一段线路中，设导线单位长度的电感为L₀，电容为C₀，则波在线路中的传播速度是：

$v=1/\sqrt{L_0{C}_0};$

如果从发射脉冲波到接收到返回来的与正常情况下不同的反射波需要的时间为t，则异常点距离发射源的线路长度x为：

x=vt/2；

进而得到故障发生的具体位置。

4.根据权利要求1所述的基于电脉冲的安全防护检测方法，其特征在于，所述故障发生的类型为两种，一种是有人触碰防护网，另一种是防护网发生断裂损坏，区分二者的方法如下：

脉冲波在波阻抗发生突变的位置发生发射，设在突变前后波阻抗分别为Z₁和Z₂，则反射系数为：

β=（Z₂-Z₁)/(Z₁+Z₂)；

反行波电压为：

u_1b=βE；

其中，E是输入脉冲波电压；

接收点电压为：

u=E+u_1b；

脉冲波电流为：

i_1f=E/Z₁；

反行波电流为：

i_1b=-u_1b/Z₁；

接收点电流为：

i=i_1f+i_1b；

当有人触碰到防护网时，相当于故障点接地，Z₂=0，β=-1，故而返回到接收点时电压降为0，而电流相对发射时提高了一倍；当防护网某处发生断裂时，Z₂趋向无穷大从而β=1，故而返回接收点时电压比发射时提高了一倍，而电流降为0，从而区分得到故障类型。

5.一种实现权利要求1-4任一项所述的基于电脉冲的安全防护检测方法的装置，其特征在于，包括防护网线路、脉冲发生器、脉冲接收器、计算机、报警器，所述防护网线路设置在事故多发地带，防护网线路一端接入脉冲发生器、脉冲接收器，脉冲发生器、脉冲接收器分别与一计算机连接，计算机与报警器相连。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述防护网线路正常情况下对地架空绝缘，整条线路布置成覆盖状但没交点并且末端悬空。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计算机与两个报警器相连，其中一个报警器用于在判断有人触碰防护网时报警，另一个报警器用于在判断防护网发生断裂损坏时对外报警。