CN106546987A - 一种基于电场、雷达相结合的带电体距离测算与报警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电场、雷达相结合的带电体距离测算与报警装置。述的检测部分包括电场强度测量模块、雷达测距模块、信号调理电路、第一单片机、无线数据发送模块，所述的报警部分包括无线数据接收模块、第二单片机、声光报警模块；装置实时测量所处位置的电场强度和装置与周围物体的距离，并分别与阀值比较，判别是否需要报警以及报警等级，并进行声光报警，提醒工作人员注意。该发明安装简单，判断快速准确，可以有效保护作业车辆及工作人员的安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种带电体距离测算与报警装置，特别是一种基于电场、雷达相结合的带电体距离测算与报警装置。
背景技术
高空施工机械过于靠近架空输电线路会引起线路短路跳闸事故，有些还会造成大面积的停电，使国民经济生产遭受严重损失，对人们生活与社会活动带来极大影响。究其发生原因，除了操作人员的大意外，输电线路是否带电、施工设备是否进入高场强区、是否接近规程规定的最小安全距离，均没有应有的提示。特别是，电力系统外的施工人员往往没有在高压电力设备附近施工一定要有安全距离的概念，因此发生事故就不可避免了。
目前，在高压线附近的吊车施工作业时，很少应用防碰撞高压线装置，仅有的措施多数是在施工前制定好详尽的安全施工方案，设置竹排保护屏障并限制塔机的回转方向，塔机只能由一个方向转动。显然这种办法费时费力，对于多数的吊车施工作业是很不适合的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种可向现场操作人员、监护人员等持续地、实时地传送作业车辆与架空输电线路的距离是否满足规程规定的安全距离，使在最大程度上避免触电事故的发生，特别是出现疲劳操作时，或现场作业人员因作业过程过长而出现麻痹时的一种基于电场、雷达相结合的带电体距离测算与报警装置，
一种基于电场、雷达相结合的带电体距离测算与报警装置，包括检测发射部分和报警部分，所述的检测发射部分包括电场强度测量模块、雷达测距模块、信号调理电路、第一单片机、无线数据发送模块，所述的报警部分包括无线数据接收模块、第二单片机、声光报警模块；所述的电场强度测量模块通过信号调理电路与第一单片机连接，所述的雷达测距模块与第一单片机连接，第一单片机与无线数据发送模块连接，所述的无线数据接收模块与第二单片机连接，第二单片机与声光报警模块连接。
所述的电场强度测量模块为三维电场感应探头，用于实时测量装置所处位置的电场强度。
所述的三维电场感应探头包括测量电极、绝缘材料和取样电容，测量电极是六个紫铜材质圆球面分布在球形探头的上下、左右、前后，两两相对构成三组电容，球面的剩余部分为聚乙烯树脂绝缘材料，使每个电极间绝缘，取样电容通过导线连接在每对测量电极之间。测量电极在电场中表面产生感应电荷，取样电容上产生微小电压，通过测量此电压，可计算出相应电场强度。
所述的信号调理电路包括缓冲输入级、滤波电路和电平抬升电路，用于对测量的电场强度信号进行滤波整形处理。
所述的雷达测距模块为四个超声波测距传感器及一个四选一开关，用于测量装置与周围物体的距离，四选一开关用于分时选通四个超声波测距传感器。
所述的第一单片机用于对各模块起控制作用，根据所选电压等级选择三级报警的阀值，将电场强度信号和距离信号分别与各自对应的三个等级报警阀值比较，判别报警等级，发送报警等级信号至无线数据发送模块。
电场强度方法和雷达测距方法各自有三个等级的报警阀值，一级、二级和三级，电场强度方法的报警阀值为电场强度值，雷达测距方法的报警阀值为距离值，电场强度信号依次与对应的三级、二级、一级报警阀值比较，当判别需要进行三级报警时，则不需要再与二级和一级报警阀值比较，当判别需要进行二级报警时，则不需要再与一级报警阀值比较，距离信号依次与对应的三级、二级、一级报警阀值比较，当判别需要进行三级报警时，则不需要再与二级和一级报警阀值比较，当判别需要进行二级报警时，则不需要再与一级报警阀值比较，当电场强度方法和雷达测距方法判别所得的报警等级不同时，以更高的报警等级，三级高于二级，二级高于一级为准。
所述的无线数据发送模块用于发送报警信号。
所述的无线数据接收模块用于接收报警信号。
所述的第二单片机用于根据报警信号控制声光报警模块。
所述声光报警模块包括闪光报警器和语音报警器，实现多级告警，在装置靠近带电导线时，达到一级报警距离时给予“有电”提示，在达到二级报警距离时给出“注意”提示，在达到三级报警距离时给出“停止操作”的命令，语音报警器工作的同时闪光报警器提供光报警。
综上所述的，本发明相比现有技术如下优点：
1） 本发明应用电场强度测量技术和超声波测距技术，实现双重防护，全方位保护，提高了装置的可靠性，结合单片机进行计算比较，完成复杂环境下的监控和报警，向现场操作人员、监护人员等持续地、实时地传送作业车辆与架空输电线路的距离是否满足规程规定的安全距离，使在最大程度上避免触电事故的发生，保障人身、电网和设备安全，减少线路停电次数，有效提高供电可靠性，特别是出现疲劳操作时，或现场作业人员因作业过程过长而出现麻痹时，它将是一种极为有效的安全保护措施；
2） 本发明实现多级告警，在装置靠近带电导线时，达到有可能威胁安全时给予“有电”提示，在达到规程规定的一般距离时给出“注意”提示，在达到规程规定的最小安全距离时给出“停止操作”的命令；
3） 本发明采用闪光报警和语音报警相结合的报警模式，使工作人员看得见、听得见，提高报警的效果，避免危险的发生；
4） 本发明体积小巧，可安装在起重机械顶端，安装拆卸方便。
附图说明
图1是本发明的检测发射部分原理框图。
图2是本发明的报警部分原理框图。
图3是三维电场感应探头外观结构图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。
实施例1
图1显示了本发明的结构原理框图。该装置主要包含检测发射部分和报警部分，所述的检测发射部分包括电场强度测量模块、雷达测距模块、信号调理电路、第一单片机、无线数据发送模块，所述的报警部分包括无线数据接收模块、第二单片机、声光报警模块；所述的电场强度测量模块通过信号调理电路与第一单片机连接，所述的雷达测距模块与第一单片机连接，第一单片机与无线数据发送模块连接，所述的无线数据接收模块与第二单片机连接，第二单片机与声光报警模块连接。
所述的电场强度测量模块为三维电场感应探头，用于实时测量装置所处位置的电场强度；所述的三维电场感应探头包括测量电极、绝缘材料和取样电容，测量电极是六个紫铜材质圆球面分布在球形探头的上下、左右、前后，两两相对构成三组电容，球面的剩余部分为聚乙烯树脂绝缘材料，使每个电极间绝缘，取样电容通过导线连接在每对测量电极之间。测量电极在电场中表面产生感应电荷，取样电容上产生微小电压，通过测量此电压，可计算出相应电场强度；所述的信号调理电路包括缓冲输入级、滤波电路和电平抬升电路，用于对测量得到的电场强度信号进行滤波整形处理；所述的雷达测距模块为四个超声波测距传感器及一个四选一开关，用于测量装置与周围物体的距离，四选一开关用于分时选通四个超声波测距传感器；所述的第一单片机用于对各模块起控制作用，根据所选电压等级选择三级报警的阀值，电场强度方法和雷达测距方法各自有三个等级的报警阀值，一级、二级和三级，电场强度方法的报警阀值为电场强度值，雷达测距方法的报警阀值为距离值，电压等级为35kv时，一级、二级、三级报警阀值分别为5.5m、4.5m、3.5m及其对应的架空输电线路下相应距离的空间电场强度值，电压等级为110kv时，一级、二级、三级报警阀值分别为6m、5m、4m及其对应的架空输电线路下相应距离的空间电场强度值，电压等级为220kv时，一级、二级、三级报警阀值分别为8m、7m、6m及其对应的架空输电线路下相应距离的空间电场强度值，电场强度信号依次与对应的三级、二级、一级报警阀值比较，当判别需要进行三级报警时，则不需要再与二级和一级报警阀值比较，当判别需要进行二级报警时，则不需要再与一级报警阀值比较，距离信号依次与对应的三级、二级、一级报警阀值比较，当判别需要进行三级报警时，则不需要再与二级和一级报警阀值比较，当判别需要进行二级报警时，则不需要再与一级报警阀值比较，当电场强度方法和雷达测距方法判别所得的报警等级不同时，以更高的报警等级（三级高于二级，二级高于一级）为准，发送报警等级信号至无线数据发送模块；所述的无线数据发送模块用于发送报警信号；所述的无线数据接收模块用于接收报警信号；所述的第二单片机用于根据报警信号控制声光报警模块；所述的声光报警模块包括闪光报警器和语音报警器，实现多级告警，在装置靠近带电导线时，达到一级报警距离时给予“有电”提示，在达到二级报警距离时给出“注意”提示，在达到三级报警距离时给出“停止操作”的命令，语音报警器工作的同时闪光报警器提供光报警。
本发明的工作原理是利用三维电容探头实时测量装置所处位置的电场强度，该信号经由缓冲输入级、滤波电路、电平抬升电路处理传入第一单片机，第一单片机控制四选一开关分时选通四个超声波测距传感器，测量装置与周围物体的距离，将距离信息传入第一单片机，第一单片机判断是否需要报警以及报警等级，并将报警等级信号通过无线数据发送模块发送到报警部分，无线数据接收模块将接收到的报警信号传入第二单片机，第二单片机控制闪光报警器和语音报警器工作，实现实时分等级的声光报警。
将本发明装置安装在施工机械上，当施工机械靠近架空输电线路时，装置会根据所处位置的电场强度和与周围物体的距离两个方面判别危险等级并发动报警，可以全方位保护施工机械，最大程度上避免触电事故对的发生。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。
本实施例未述部分与现有技术相同。
Claims (8)
1.一种基于电场、雷达相结合的带电体距离测算与报警装置，其特征在于，包括检测发射部分和报警部分，所述的检测发射部分包括电场强度测量模块、雷达测距模块、信号调理电路、第一单片机、无线数据发送模块，所述的报警部分包括无线数据接收模块、第二单片机、声光报警模块；所述的电场强度测量模块通过信号调理电路与第一单片机连接，所述的雷达测距模块与第一单片机连接，第一单片机与无线数据发送模块连接，所述的无线数据接收模块与第二单片机连接，第二单片机与声光报警模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于电场、雷达相结合的带电体距离测算与报警装置，其特征是：所述的电场强度测量模块为三维电场感应探头，用于实时测量装置所处位置的电场强度。
3.根据权利要求2所述的三维电场感应探头，其特征是：所述的三维电场探测探头包括测量电极、绝缘材料和取样电容，测量电极是六个紫铜材质圆球面分布在球形探头的上下、左右、前后，两两相对构成三组电容，球面的剩余部分为聚乙烯树脂绝缘材料，使每个电极间绝缘，取样电容通过导线连接在每对测量电极之间，测量电极在电场中表面产生感应电荷，取样电容上产生微小电压，通过测量此电压，可计算出相应电场强度。
4.根据权利要求1所述的基于电场、雷达相结合的带电体距离测算与报警装置，其特征是：所述的信号调理电路用于对测量的电场强度信号进行滤波整形处理，其包括缓冲输入级、滤波电路和电平抬升电路。
5.根据权利要求1所述的基于电场、雷达相结合的带电体距离测算与报警装置，其特征是：所述的雷达测距模块包括四个超声波测距传感器及一个四选一开关，用于测量装置与周围物体的距离，四选一开关用于分时选通四个超声波测距传感器。
6.根据权利要求1所述的基于电场、雷达相结合的带电体距离测算与报警装置，其特征是：所述的第一单片机用于对各模块起控制作用，根据所选电压等级选择三级报警的阀值，将电场强度信号和距离信号分别与各自对应的三个等级报警阀值比较，判别报警等级，发送报警等级信号至无线数据发送模块。
7.根据权利要求5所述的基于电场、雷达相结合的带电体距离测算与报警装置，其特征是：电场强度方法和雷达测距方法各自有三个等级的报警阀值，一级、二级和三级，电场强度方法的报警阀值为电场强度值，雷达测距方法的报警阀值为距离值，电场强度信号依次与对应的三级、二级、一级报警阀值比较，当判别需要进行三级报警时，则不需要再与二级和一级报警阀值比较，当判别需要进行二级报警时，则不需要再与一级报警阀值比较，距离信号依次与对应的三级、二级、一级报警阀值比较，当判别需要进行三级报警时，则不需要再与二级和一级报警阀值比较，当判别需要进行二级报警时，则不需要再与一级报警阀值比较，当电场强度方法和雷达测距方法判别所得的报警等级不同时，以更高的报警等级，三级高于二级，二级高于一级为准。
8.根据权利要求1至7任一项所述的基于电场、雷达相结合的带电体距离测算与报警装置，其特征是：所述声光报警模块包括闪光报警器和语音报警器，实现多级告警，在装置靠近带电导线时，达到一级报警距离时给予“有电”提示，在达到二级报警距离时给出“注意”提示，在达到三级报警距离时给出“停止操作”的命令，语音报警器工作的同时闪光报警器提供光报警。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170329 |