CN107607798B - 触电风险监测方法及可穿戴设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种触电风险监测方法及可穿戴设备，方法包括：通过电磁感应传感器获取当前位置的电场强度；获取当前位置周围的带电体的电压及其对应的安全距离；根据带电体的电压和当前位置的电场强度，得到当前位置与所述带电体的第二距离；若所述第二距离小于所述安全距离，则发出警报。本发明可实时对电力作业人员的触电风险进行监测，且可运用在可穿戴设备上，大大方便了电力作业人员，有效保证电力作业人员的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种触电风险监测方法及可穿戴设备。
背景技术
对于电场测量的研究由来已久，从20世纪60年代起，就有人采用电荷感应的研究方法来测量高压工频电场。随着电力工业的发展，对电场测量的研究也在不断的深入，电场测量装置也在不断的改进，到近年为止，各国科研人员在电场测量领域的研究都取得一定的研究成果。
国内对电荷感应式电场测量的相关研究从20世纪80年代起就已经开始并受到各科研单位的高度重视。1985年西安交通大学蒋国雄等人研制出球型电场测量仪，1987年中国电科院高压所研制出高灵敏度工频场强表。1993年华北电力大学李成榕、王文端等人研制出一维球型暂态电场测量系统；随后在1995年张海燕、李成榕等人又研制出二维瞬态电场传感器，该传感器探针为球型电容式探头；在2002年王泽忠、李成榕等人又利用德国斯图加特大学引进的球型三维电场测量探头，研制出三维电场测量系统。但是现有的工频测量仪器及其系统还存在诸多欠缺，例如仪器灵敏度差、设备笨重不易携带、价格昂贵、难于推广等，更不适合在可穿戴设备上运用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种触电风险监测方法及可穿戴设备，可实时对电力作业人员的触电风险进行监测。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种触电风险监测方法，包括：
通过电磁感应传感器获取当前位置的电场强度；
获取当前位置周围的带电体的电压及其对应的安全距离；
根据带电体的电压和当前位置的电场强度，得到当前位置与所述带电体的第二距离；
若所述第二距离小于所述安全距离，则发出警报。
本发明还涉及一种可穿戴设备，包括处理器、存储器和电磁感应传感器，所述存储器存储有程序，并且被配置成由所述处理器执行以下步骤：
通过电磁感应传感器获取当前位置的电场强度；
获取当前位置周围的带电体的电压及其对应的安全距离；
根据带电体的电压和当前位置的电场强度，得到当前位置与所述带电体的第二距离；
若所述第二距离小于所述安全距离，则发出警报。
本发明的有益效果在于：当作业人员靠近具有稳定电压的高压带电体时，可认为作业人员处于该带电梯的电场覆盖范围中，因此，可通过当前位置的电场强度与当前位置周围的带电体的电压，计算得到当前位置与带电体的距离，然后通过将该距离与带电体的安全距离进行比较，从而对作业人员是否有触点风险进行监测。本发明可实时对电力作业人员的触电风险进行监测，且简单方便，可在可穿戴设备上运用，大大方便了电力作业人员，有效保证电力作业人员的安全性。
附图说明
图1为本发明一种触电风险监测方法的流程图；
图2为本发明实施例一的方法流程图；
图3位本发明实施例一的可穿戴设备与电场强度的关系示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本发明最关键的构思在于：通过当前位置的电场强度与当前位置周围的带电体的电压，计算得到当前位置与带电体的距离，并与带电体的安全距离进行比较。
请参阅图1，一种触电风险监测方法，包括：
通过电磁感应传感器获取当前位置的电场强度；
获取当前位置周围的带电体的电压及其对应的安全距离；
根据带电体的电压和当前位置的电场强度，得到当前位置与所述带电体的第二距离；
若所述第二距离小于所述安全距离，则发出警报。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：可实时对电力作业人员的触电风险进行监测，且简单方便，可在可穿戴设备上运用，大大方便了电力作业人员，有效保证电力作业人员的安全性。
进一步地，所述“通过电磁感应传感器获取当前位置的电场强度”具体为：
获取双极天线的两根导线之间的第一距离以及两根导线的电压差；
根据所述第一距离和所述电压差，计算得到当前位置的电场强度。
由上述描述可知，当可穿戴设备穿戴在人体上时，双极天线的两导电层不但与人体表面平行，且接近人体表面，所以可近似认为电力线垂直于导电层，两导电层之间为一均匀电场，因此，电磁感应传感器即可根据均匀电场情况下的场强计算公式得到电场强度。
进一步地，所述“获取当前位置周围的带电体的电压及其对应的安全距离”具体为：
获取当前位置的地理坐标；
根据所述地理坐标，在电力GIS系统中进行匹配，得到当前位置周围的带电体；
获取所述带电体的电压及其对应的安全距离。
由上述描述可知，通过与电力GIS系统进行匹配，可简单快速地得到周围的带电体的信息。
进一步地，所述“根据带电体的电压和当前位置的电场强度，得到当前位置与所述带电体的第二距离”具体为：
根据所述带电体的电压，构建所述带电体的电场梯度模型；
将当前位置的电场强度与所述电场梯度模型进行匹配，得到当前位置与所述带电体的第二距离。
由上述描述可知，通过预先构建带电体的电场梯度模型，后续直接可将当前位置的电场强度在电场梯度模型中进行匹配，从而快速地得到当前位置与带电体的距离，提高效率。
本发明还涉及一种可穿戴设备，包括处理器、存储器和电磁感应传感器，所述存储器存储有程序，并且被配置成由所述处理器执行以下步骤：
通过电磁感应传感器获取当前位置的电场强度；
获取当前位置周围的带电体的电压及其对应的安全距离；
根据带电体的电压和当前位置的电场强度，得到当前位置与所述带电体的第二距离；
若所述第二距离小于所述安全距离，则发出警报。
进一步地，所述“通过电磁感应传感器获取当前位置的电场强度”具体为：
获取双极天线的两根导线之间的第一距离以及两根导线的电压差；
根据所述第一距离和所述电压差，计算得到当前位置的电场强度。
进一步地，所述“获取当前位置周围的带电体的电压及其对应的安全距离”具体为：
获取当前位置的地理坐标；
根据所述地理坐标，在电力GIS系统中进行匹配，得到当前位置周围的带电体；
获取所述带电体的电压及其对应的安全距离。
进一步地，所述“根据带电体的电压和当前位置的电场强度，得到当前位置与所述带电体的第二距离”具体为：
根据所述带电体的电压，构建所述带电体的电场梯度模型；
将当前位置的电场强度与所述电场梯度模型进行匹配，得到当前位置与所述带电体的第二距离。
进一步地，所述可穿戴设备为手环，所述电磁感应传感器包括双极天线，所述双极天线围绕腕带设置。
实施例一
请参照图2，本发明的实施例一为：一种触电风险监测方法，所述方法基于可穿戴设备，所述可穿戴设备上设有电磁感应传感器；进一步地，本实施例的可穿戴设备为手环，所述电磁感应传感器中设有双极天线，双极天线的两根导线均环绕设置在手环的腕带上。
所述方法包括如下步骤：
S1：通过电磁感应传感器获取当前位置的电场强度；具体地，获取双极天线的两根导线之间的第一距离以及两根导线的电压差，然后根据所述第一距离和所述电压差，计算得到当前位置的电场强度，即根据公式E＝U/d计算得到电场强度，所述U为电压差，所述d为两根导线之间的距离。
由于可穿戴设备戴在人体上，人体电阻的值并不稳定，而且随着人体穿戴的物品也会直接影响的阻值。单点电极测试方法会因为人体电阻阻值的浮动造成电场场强采集精度下降，常规的单电极方案也无法实现。因此本实施例采用双极天线，本实施例的可穿戴设备(如手环)的作业人员接近某一具有稳定电压的高压带电体时，在可穿戴设备上形成一个大致如图3所示的电场情况，其中，两条距离δ的线即表示双极天线的两根导线，图中的虚线表示等势线。依据人体是导体，双极天线的两导电层(即两根导线)不但与人体表面平行，且接近人体表面，所以可近似认为电力线垂直于导电层，两导电层之间为一均匀电场，因此，电磁感应传感器即可根据均匀电场情况下的场强计算公式得到电场强度。
S2：获取当前位置周围的带电体的电压及其对应的安全距离；
具体地，可先获取当前位置的地理坐标，然后根据所述地理坐标，在电力GIS系统中进行匹配，得到当前位置周围的带电体，从而获取所述带电体的电压及其对应的安全距离。也可在可穿戴设备在设置摄像机，通过摄像机拍摄周围的带电体，然后对带电体的图像进行分析，通过带电体的轮廓识别出该带电体的具体设备类型，从而获取该带电体的电压和对应的安全距离。
进一步地，可在该步骤之前先根据带电体的电压预设带电体对应的安全距离。例如，电压为10kV及以下时，安全距离为0.35m；电压为35kV时，安全距离为0.6m；电压为110kV时，安全距离为1.5m；电压为220kV时，安全距离为3m。
S3：根据带电体的电压和当前位置的电场强度，得到当前位置与所述带电体的第二距离；
进一步地，也可先根据带电体的电压，构建所述带电体的电场梯度模型，电场梯度模型中记录了距离该带电体不同距离的位置的电场强度，然后即可将当前位置的电场强度在电场梯度模型中进行匹配，从而快速地得到当前位置与带电体的距离。
S4：判断所述第二距离是否小于所述安全距离，若是，则表示作业人员当前所处的位置存在触电风险，执行步骤S5。
S5：提示作业人员或发出警报。
进一步地，由于双极天线的两根导线均环绕设置在手环的腕带上，因此可以获取作业人员四周的电场强度，全面地对作业人员的触电风险进行监测，大大提高了作业人员的安全性。
本实施例通过可穿戴微小型化的电磁感应传感器在人体手腕上的“腕双圈式”天线，实现了电力环境工频电场的电场感应，建立了一种“腕双圈式”电磁感应传感器与电场强度的数学关系。通过采用高压工频电场的多电极梯度检测法及动态信号处理分析方法，建立了电力环境中电场强度与带电体距离的关系。提出一种带点体距离与作业人员触电风险关系方法，建立了电场强度与最小安全距离对应信息模型，从而实现了手腕式可穿戴设备近电等级报警功能。
实施例二
本实施例是对应上述实施例的一种可穿戴设备，包括处理器、存储器和电磁感应传感器，所述存储器存储有程序，并且被配置成由所述处理器执行以下步骤：
通过电磁感应传感器获取当前位置的电场强度；
获取当前位置周围的带电体的电压及其对应的安全距离；
根据带电体的电压和当前位置的电场强度，得到当前位置与所述带电体的第二距离；
若所述第二距离小于所述安全距离，则发出警报。
进一步地，所述“通过电磁感应传感器获取当前位置的电场强度”具体为：
获取双极天线的两根导线之间的第一距离以及两根导线的电压差；
根据所述第一距离和所述电压差，计算得到当前位置的电场强度。
进一步地，所述“获取当前位置周围的带电体的电压及其对应的安全距离”具体为：
获取当前位置的地理坐标；
根据所述地理坐标，在电力GIS系统中进行匹配，得到当前位置周围的带电体；
获取所述带电体的电压及其对应的安全距离。
进一步地，所述“根据带电体的电压和当前位置的电场强度，得到当前位置与所述带电体的第二距离”具体为：
根据所述带电体的电压，构建所述带电体的电场梯度模型；
将当前位置的电场强度与所述电场梯度模型进行匹配，得到当前位置与所述带电体的第二距离。
进一步地，所述可穿戴设备为手环，所述电磁感应传感器包括双极天线，所述双极天线围绕腕带设置。
综上所述，本发明提供的一种触电风险监测方法及可穿戴设备，当作业人员靠近具有稳定电压的高压带电体时，可认为作业人员处于该带电梯的电场覆盖范围中，因此，可通过当前位置的电场强度与当前位置周围的带电体的电压，计算得到当前位置与带电体的距离，然后通过将该距离与带电体的安全距离进行比较，从而对作业人员是否有触点风险进行监测。本发明可实时对电力作业人员的触电风险进行监测，且简单方便，可在可穿戴设备上运用，大大方便了电力作业人员，有效保证电力作业人员的安全性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种触电风险监测方法，其特征在于，包括：
通过电磁感应传感器获取当前位置的电场强度；
获取当前位置周围的带电体的电压及其对应的安全距离；
根据带电体的电压和当前位置的电场强度，得到当前位置与所述带电体的第二距离；
若所述第二距离小于所述安全距离，则发出警报；
所述“通过电磁感应传感器获取当前位置的电场强度”具体为：
获取双极天线的两根导线之间的第一距离以及两根导线的电压差，所述双极天线的两根导线与人体表面平行，且接近人体表面；
根据所述第一距离和所述电压差，计算得到当前位置的电场强度。
2.根据权利要求1所述的触电风险监测方法，其特征在于，所述“获取当前位置周围的带电体的电压及其对应的安全距离”具体为：
获取当前位置的地理坐标；
根据所述地理坐标，在电力GIS系统中进行匹配，得到当前位置周围的带电体；
获取所述带电体的电压及其对应的安全距离。
3.根据权利要求1所述的触电风险监测方法，其特征在于，所述“根据带电体的电压和当前位置的电场强度，得到当前位置与所述带电体的第二距离”具体为：
根据所述带电体的电压，构建所述带电体的电场梯度模型；
将当前位置的电场强度与所述电场梯度模型进行匹配，得到当前位置与所述带电体的第二距离。
4.一种可穿戴设备，其特征在于，包括处理器、存储器和电磁感应传感器，所述存储器存储有程序，并且被配置成由所述处理器执行以下步骤：
通过电磁感应传感器获取当前位置的电场强度；
获取当前位置周围的带电体的电压及其对应的安全距离；
根据带电体的电压和当前位置的电场强度，得到当前位置与所述带电体的第二距离；
若所述第二距离小于所述安全距离，则发出警报；
所述“通过电磁感应传感器获取当前位置的电场强度”具体为：
获取双极天线的两根导线之间的第一距离以及两根导线的电压差；
根据所述第一距离和所述电压差，计算得到当前位置的电场强度。
5.根据权利要求4所述的可穿戴设备，其特征在于，所述“获取当前位置周围的带电体的电压及其对应的安全距离”具体为：
获取当前位置的地理坐标；
根据所述地理坐标，在电力GIS系统中进行匹配，得到当前位置周围的带电体；
获取所述带电体的电压及其对应的安全距离。
6.根据权利要求4所述的可穿戴设备，其特征在于，所述“根据带电体的电压和当前位置的电场强度，得到当前位置与所述带电体的第二距离”具体为：
根据所述带电体的电压，构建所述带电体的电场梯度模型；
将当前位置的电场强度与所述电场梯度模型进行匹配，得到当前位置与所述带电体的第二距离。
7.根据权利要求4所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备为手环，所述电磁感应传感器包括双极天线，所述双极天线围绕腕带设置。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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