CN107585690A - 车载高压预警装置及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车载高压预警装置及其实现方法，包括非接触感应验电装置和告警接收装置，其特征是，所述的非接触感应验电装置定时向告警接收装置发送信息，用以确认工作状态；告警接收装置设置位置定位信息和通信模块，与远程管理平台相互通信；非接触感应验电装置太阳能充电装置作为充电电源，告警接收装置连接太阳能充电装置和电源接口作为充电电源。本发明通过合理的结构设置及方法设置，如通过太阳能+锂电池+超低功耗组件+后台的方式，本装置可以免除对对吊车高压预警装置的维护，做到一次安装永久使用，减少了工作量，经济环保而且节能。

Description

车载高压预警装置及实现方法

技术领域：

本发明涉及一种车载高压预警装置及实现方法，属于电力管理领域。

背景技术：

现有吊车高压预警装置，都是由电池供电，而且设备功耗较高。每隔一段时间需更换电池或者给电池充电，现有普通蓄电池主要为铅酸电池、锂电池、镍氢电池等；由于装置电池电量未知，无法确定装置是否还在正常工作；由于要频繁更换电池或给电池充电，现有装置都没有考虑功耗问题。现有装置，存在如下缺点：

1.电源维护工作量大

目前铅酸蓄电池和锂电池等普通蓄电池的充放电次数大约为300-500次，若频繁进行充放电会严重影响电池的寿命，更换电池无疑增加了装置的运维成本。

现有装置功耗较大，消耗电量较大十分不环保。

验电装置防护等级较高，具有防盗防拆功能，更换电池或给电池充电时非常不方便，维护预警装置工作量较大。

2.装置可靠性低

由于现有装置电池电量未知，无法确定装置是否还在正常工作，万一系统已经处于欠压状态很可能使装置失效，产生安全隐患。

现有装置无自检功能，无法对装置本身的运行状态检验，如果装置的硬件或者软件出现问题，造成装置失灵，存在极大的安全隐患。

3.现有验电装置只能就地选择电压等级调整感应验电预设阈值，如果作业现场高压电缆电压等级未知或者没有专业电力部门人员在现场，仅凭吊车司机是无法准确选择电压等级和感应验电预设阈值的。如果电压等级选择不正确感应验电预设阈值选择不合适，例如在220kV 高压电缆下选择35kV电压等级，35kV的感应验电距离为2.5m，小于220kV的安全距离3m，一旦发生放电现象后果不堪设想。

本发明要解决的技术问题是提供一种车载高压预警装置及其实现方法，用以克服现有技术中的缺陷，对非接触验电设备进行免维护，提升工作效率，减少工作量。

发明内容：

本发明涉及一种车载高压预警装置，其特征是，包括非接触感应验电装置和告警接收装置，非接触感应验电装置和告警接收装置之间通过无线通讯实现告警和状态确认。

所述的非接触感应验电装置包括太阳能电池板A、电池A、控制板A、高压感应模块、无线通讯模块A，控制板A连接到电池A、高压感应模块、无线通讯模块A，太阳能电池板 A通过控制板A为电池A充电，电池A的储能作为非接触感应验电装置的电源。

根据权利要求1所述的一种车载高压预警装置，其特征是，所述的告警接收装置包括太阳能电池板B、电池B、控制板B、声光告警模块、无线通讯模块B，控制板B连接到电池B、声光告警模块、无线通讯模块B，太阳能电池板B通过控制板B为电池B充电，电池B的储能作为告警接收装置的电源。

告警接收装置预留电源接口，给告警接收装置供电。

告警接收装置处设置位置定位信息和移动通信模块，与远程管理平台相互通信。

实现方法为，非接触感应验电装置的高压感应模块非接触式、自动探测周边的电磁场强度，当电磁场强度超过预设阈值时发出告警脉冲信号，并传输到控制板A，该告警脉冲信号的数量与探测的电磁场强度存在正相关关系。

所述的非接触感应验电装置采用低功耗运行，其具体方法为：(1)其高压感应模块一直处于工作状态，其控制板A、无线通讯模块A均处于休眠状态；(2)高压感应模块监测到高压电时输出告警脉冲激活控制板A处于工作状态，控制板A启动无线通讯模块A与告警接收装置通信；(3)控制板A间隔一定时间定时启动并控制无线通讯模块A发出状态信息给告警接收装置，判断装置是否处于正常工作状态。(4)控制板A检测到电池A欠压信息后，通过无线通讯模块A发送欠压信息到告警接收装置。

告警接收装置采用低功耗运行；具体方法是：(1)告警接收装置的控制板B、无线通讯模块B、声光告警模块均处于休眠状态；(2)无线通讯模块B接收到非接触感应验电装置无线通讯模块A的告警信息时激活控制板B，控制板B启动声光告警模块发出声光告警；(3) 无线通讯模块B接收到非接触感应验电装置的状态信息或电池A欠压信息时激活控制板B，控制板B自动判断非接触感应验电装置工作状态是否正常，并控制告警接收装置作出相应提示。

非接触感应验电装置的预设阈值通过告警接收装置远程调节。

告警接收装置接收非接触感应验电装置发送过来的告警脉冲信号进行计算处理，产生与告警脉冲数量相对应的不同声音提示，帮助作业人员判断吊车与高压线路的危险距离。

车载高压预警装置及其实现方法，包括非接触感应验电装置和告警接收装置，所述的非接触感应验电装置定时向告警接收装置发送信息，用以确认工作状态；告警接收装置设置位置定位信息和通信模块，与远程管理平台相互通信；非接触感应验电装置太阳能充电装置作为充电电源，告警接收装置连接太阳能充电装置和电源接口作为充电电源。

车载高压预警装置的实现方法，其特征是，包括

(1)电源免维护；

(2)非接触感应验电装置、告警接收装置低功耗工作；

(3)操作免维护。

所述的电源免维护为设置太阳能电池板A为非接触感应验电装置电池A的充电，设置太阳能电池板B为告警接收装置电池B的充电；所述的非接触感应验电装置的待机电流约为 3mA，工作电流约为29mA；告警接收装置的待机电流约为10mA，工作电流约为33mA。

所述的非接触感应验电装置低功耗工作为告警接收装置和非接触感应验电装置只有在感应到高压电时处于工作状态，否则处于低功耗待机状态；在每间隔一定时间非接触感应验电装置自动向告警接收装置发送校验报文时工作；非接触感应验电装置感应到高压电时工作；装置进行参数设置例如电压等级选择、预设阈值调整时工作。

所述的操作免维护包括：

电源免维护：所述的非接触感应验电装置和告警接收装置采用高效太阳能电池板组件充电和长寿命电池储能，在工作期间和非工作时段能够随时在线补充电能。在无后续电能补充单纯依靠电池供电的情况下也能工作15天以上。

定时自检，非接触感应验电装置通过无线每隔一段时间进行自检并向告警接收装置发送一组检验数据，告警接收装置接收到数据后进行确认并提示工作人员装置工作正常；

远程无线修改感应验电预设阈值：

(1)非接触感应验电装置内置高预设阈值ASIC芯片，该ASIC芯片能够感应高压电，告警接收装置通过无线模块与非接触感应验电装置进行通讯能够实时对ASIC芯片的预设阈值进行调整；

(2)在进入高压作业工区前，非接触感应验电装置的验电预设阈值设定为最低；

(3)告警接收装置通过无线通信模块上传作业信息至远程管理平台，远程管理平台根据线路电压等级和作业要求远程调整验电预设阈值。

本发明的有益效果是：

通过合理的结构设置及方法设置，如通过太阳能+锂电池+超低功耗组件+后台的方式，本装置可以免除对对吊车高压预警装置的维护，做到一次安装永久使用，减少了工作量，经济环保而且节能。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明工作系统框图；

图2为吊车工区作业示意图；

图3为本发明吊车验电最远感应验电距离；

图4为本发明吊车验电参考安全距离阈值；

具体实施例：

如图1所示，非接触感应验电装置定时向告警接收装置发送信息，用以确认工作状态；告警接收装置设置位置定位信息和通信模块，与远程管理平台相互通信；非接触感应验电装置和告警接收装置分别连接太阳能电池板作为充电装置。

免维护的具体实施方法包括如下：

电源免维护设计

1.非接触感应验电装置、告警接收装置功耗说明：非接触感应验电装置的待机电流约为 3mA，工作电流约为29mA；告警接收装置的待机电流约为10mA，工作电流约为33mA。

2.非接触感应验电装置、告警接收装置功耗超低功耗实现方法：(1)待机状态：平时90％以上的时间非接触感应验电装置和告警接收装置不进行通讯，双方都处于低功耗待机状态，因为平时吊车只有在作业的时候才会使用本装置而且作业时只有感应到高压电时才会触发验电装置工作。(2)工作状态：装置每间隔一分钟非接触感应验电装置自动向告警接收装置发送校验报文时工作；非接触感应验电装置感应到高压电时工作；装置进行参数设置例如电压等级选择、预设阈值调整时工作。综合以上两点装置的待机时间保守假设为90％，工作时间为10％，实际上装置的待机时间在90％以上，那么非接触感应验电装置的综合功耗约为3mA，告警接收装置综合功耗为13mA。

3.充电时，太阳能只取9:30-14:30这段时间，共计5小时。太阳能电池板输出电流在154mA 左右，一天输出的能量为771mAh，3AH容量的锂电池充电需要4.28天。

4.放电情况下，在白天光照条件好的情况下，太阳能电池板的输出功率大于设备的消耗功率，所以锂电池均处于能量补充状态，由多余的太阳能转换为设备供电。当补充能量降低以后，锂电池开始作为能量补给源。非接触感应验电装置按照待机3mA电流计算，3AH锂电池A放电30％待机时间可高达10天左右；告警接收装置按照待机13mA电流计算，3.3AH锂电池B放电30％待机时间可达3天左右。完全能够保证设备工作到第二天的充电阶段，锂电池放电30％的电量是锂电池长期工作的最佳放电量，因而可以最大程度延长理电池的使用寿命。

综上所述，装置非接触感应验电装置和告警接收装置的电源设计完全可以达到免维护设计要求。

电源可靠性设计

针对于装置电池在极端情况下例如电池达到其使用期限寿命，有可能出现欠压状态，添加欠压告警功能，电池正常工作电压在3V以上(标称电压为3.7V)，当电压低于3V时装置会发出告警提示电量不足。

操作免维护设计

1.定时自检设计：非接触感应验电装置通过无线模块433模块每隔一段时间进行自检并向告警接收装置发送一组检验数据，告警接收装置的433模块接收到数据后进行确认并提示工作人员装置工作正常。工作人员也可以自己在告警接收装置通过告警接收装置的外部按钮发送自检指令给非接触感应验电装置，非接触感应验电装置进行自检并告知告警接收装置装置工作正常，大大提高了装置运行的可靠性，这种设计方法可以确保装置的非接触感应验电装置和告警接收装置都处于正常状态，免除对装置的定期维护。

2.远程无线修改吊车感应验电预设阈值设计

(1)感应验电装置非接触感应验电装置内置ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit) 芯片，该ASIC芯片能够感应高压电，告警接收装置通过无线串口模块433模块与非接触感应验电装置进行通讯能够实时对ASIC芯片的验电灵敏度进行调整，从而实现感应验电装置的预设阈值调整。

(2)在吊车进入高压作业工区前，验电装置设定为预设阈值最低，假设作业工区为220kV高压电下，距离高压电18m左右非接触感应验电装置感应到高压并通过无线串口模块433模块发送报文给告警接收装置，告警接收装置通过3G/4G网络将吊车和司机的基本信息、 GPS位置信息、现场作业信息等发送到远方电力部门后台或者电力部门相关人员手机上面。如果电车作业地点比较偏远没有移动信号基站，装置启动北斗短报文模块通过北斗系统传输信息；如果告警接收装置没有配置SIM卡装置只配置了蓝牙模块，装置通过蓝牙模块与吊车司机的手机或者其他智能设备通讯，由手机或者其它智能模块发送信息。电力部门收到通知进行现场施工监护或者采取其他措施。吊车验电装置预设阈值和感应验电距离对应关系如表一所示：

(3)电力部门后台收到信息后，根据GPS定位信息寻找到输电线路数据库中此位置对应的电压等级，如果此位置存在不同电压等级高压线缆，为了保证安全以最高电压等级为准；根据司机车辆的基本信息和现场作业信息选择高、中、低三档预设阈值，吊车验电参考安全距离阈值与预设阈值关系如表二所示，选择好电压等级、验电预设阈值后台通过3G/4G网络发送给验电装置，验电装置告警接收装置接收到调整报文后发送给非接触感应验电装置调整验电的预设阈值和电压等级。吊车伸臂作业时如果靠近高压电缆，验电装置非接触感应验电装置感应发送告警报文给告警接收装置，告警接收装置声光告警，吊车司机躲避高压线缆，同时告警接收装置通过3G/4G网络发送给电力部门后台和电力部门相关人员手机上面，电力部门做好登记并及时采取相应措施。

(4)在吊车离开作业工区后，非接触感应验电装置长时间没有检测到高压，发送报文给告警接收装置，告警接收装置通过3G/4G网络告知电力部门后台，电力部门根据装置发过来的GPS位置信息确认吊车确实远离作业工区后通过3G/4G网络发送预设阈值调整报文，将验电装置调整验电预设阈值设置为最低。

综上所述，装置的工区工作过程完全可以通过电力部门远程自动控制，无需在复杂的吊车作业中添加额外对验电装置的操作，免除了对装置软件和内部参数的维护。

上述实施案例仅是为清楚本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对属于本发明的精神所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车载高压预警装置，其特征是，包括非接触感应验电装置和告警接收装置，非接触感应验电装置和告警接收装置之间通过无线通讯实现告警和状态确认。

2.根据权利要求1所述的一种车载高压预警装置，其特征是，所述的非接触感应验电装置包括太阳能电池板A、电池A、控制板A、高压感应模块、无线通讯模块A，控制板A连接到电池A、高压感应模块、无线通讯模块A，太阳能电池板A通过控制板A为电池A充电，电池A的储能作为非接触感应验电装置的电源。

3.根据权利要求1所述的一种车载高压预警装置，其特征是，所述的告警接收装置包括太阳能电池板B、电池B、控制板B、声光告警模块、无线通讯模块B，控制板B连接到电池B、声光告警模块、无线通讯模块B，太阳能电池板B通过控制板B为电池B充电，电池B的储能作为告警接收装置的电源。

4.根据权利要求3所述的一种车载高压预警装置，其特征是告警接收装置预留电源接口，给告警接收装置供电。

5.根据权利要求3所述的一种车载高压预警装置，其特征是告警接收装置处设置位置定位信息和移动通信模块，与远程管理平台相互通信。

6.一种吊车高压预警装置的免维护实现方法，其特征是，非接触感应验电装置的高压感应模块非接触式、自动探测周边的电磁场强度，当电磁场强度超过预设阈值时发出告警脉冲信号，并传输到控制板A，该告警脉冲信号的数量与探测的电磁场强度存在正相关关系。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征是，所述的非接触感应验电装置采用低功耗运行，其具体方法为：(1)其高压感应模块一直处于工作状态，其控制板A、无线通讯模块A均处于休眠状态；(2)高压感应模块监测到高压电时输出告警脉冲激活控制板A处于工作状态，控制板A启动无线通讯模块A与告警接收装置通信；(3)控制板A间隔一定时间定时启动并控制无线通讯模块A发出状态信息给告警接收装置，判断装置是否处于正常工作状态。(4)控制板A检测到电池A欠压信息后，通过无线通讯模块A发送欠压信息到告警接收装置。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征是告警接收装置采用低功耗运行；具体方法是：(1)告警接收装置的控制板B、无线通讯模块B、声光告警模块均处于休眠状态；(2)无线通讯模块B接收到非接触感应验电装置无线通讯模块A的告警信息时激活控制板B，控制板B启动声光告警模块发出声光告警；(3)无线通讯模块B接收到非接触感应验电装置的状态信息或电池A欠压信息时激活控制板B，控制板B自动判断非接触感应验电装置工作状态是否正常，并控制告警接收装置作出相应提示。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征是，非接触感应验电装置的预设阈值通过告警接收装置远程调节。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征是，告警接收装置接收非接触感应验电装置发送过来的告警脉冲信号进行计算处理，产生与告警脉冲数量相对应的不同声音提示，帮助作业人员判断吊车与高压线路的危险距离。