CN107909758B - 一种近电作业警示装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种近电作业警示装置，所述近电作业警示装置包括摄像头、控制台、若干个激光收发装置(20)和警报装置；所述控制台与所述摄像头、所述激光收发装置(20)和所述警报装置以无线方式连接，所述若干个激光收发装置(20)设置在带电区域(22)的周围，通过激光光束作为边缘，形成以带电区域(22)为中心的闭合的第一警戒区域(11)。本发明提高了警示效率，增加了安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电力自动化领域，特别涉及一种近电作业警示装置及方法。
背景技术
现有技术中的带电作业警示装置，一般都只能在人或物体已经靠近带电区域时进行报警，经常会发生因为靠近物体速度过快没有办法马上停止，或者报警的时候已经触发危险的情况。
现有技术中带电作业警示方法中，通常移动物体靠近带电区域一定距离即进行报警，但没有考虑移动路线是否通过带电区域的问题，容易引发误报。
此外，现有技术中带电作业警示方法经常会使用激光收发装置(20)在带电区域周围形成电子护栏，激光收发装置(20)或者需要连接有线电源，既不美观也容易引发触电；或者使用自带电池与控制台无线通信的方式，容易耗光电池。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种近电作业警示装置，所述近电作业警示装置包括摄像头、控制台、若干个激光收发装置(20)和警报装置；所述控制台与所述摄像头、所述激光收发装置(20)和所述警报装置以无线方式连接，所述若干个激光收发装置(20)设置在带电区域(22)的周围，通过激光光束作为边缘，形成以带电区域(22)为中心的闭合的第一警戒区域(11)。
优选的，所述激光收发装置(20)设置在带电区域(22)的四周，形成以带电区域(22)为中心的闭合的方形的第一警戒区域(11)。
进一步的，所述激光收发装置(20)有工作和休眠两种工作状态，可以根据所述控制台的指令进行切换。
本发明的优点在于两个方面：第一，本发明通过划分第一警戒区域(11)和第二警戒区域(12)，当移动物体进入第二警戒区域(12)时即判断移动路线，如果移动路线与带电区域(22)不相交就不报警，这样降低了误报率，提高了工作效率；第二，本发明为激光收发装置(20)设置了工作\休眠两种模式，只有当移动物体进入第二警戒区域(12)的时候才通知激光收发装置(20)进入工作状态，这样减少了激光收发装置(20)的耗电量，节省了人力物力。
附图说明
图1为本发明实施例的近电作业警示装置示意图。
附图标记
11第一警戒区域 12第二警戒区域 20激光收发装置 21摄像头、控制台及警报装置 22带电区域
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
本发明提供一种近电作业警示装置，所述近电作业警示装置包括摄像头、控制台、若干个激光收发装置(20)和警报装置；所述控制台与所述摄像头、所述激光收发装置(20)和所述警报装置以无线方式连接，所述若干个激光收发装置(20)设置在带电区域(22)的周围，通过激光光束作为边缘，形成以带电区域(22)为中心的闭合的第一警戒区域(11)。
进一步的，所述警报装置包括语音警报装置和视觉警报装置。
优选的，所述激光收发装置(20)设置在带电区域(22)的四周，形成以带电区域(22)为中心的闭合的方形的第一警戒区域(11)。
如图1所示，本发明还提供一种近电作业警示方法，该方法的步骤为：
步骤000：提供如上所述的近电作业警示装置；
步骤100：将所述激光收发装置(20)置于休眠状态；
步骤200：确定第一警戒区域(11)的范围；
所述步骤200进一步包括：
步骤220：获取带电区域(22)的参数，包括所述带电区域(22)的长、宽、高、以及所述带电区域(22)中电力设备的电压、电流、重要程度；
步骤240：根据所述带电区域(22)的参数，计算所述第一警戒区域(11)的范围；
一种计算所述第一警戒区域(11)范围的方法为：
其中L1和W1分别代表所述第一警戒区域(11)的长和宽，l和w分别代表所述带电区域(22)的长和宽。
这种计算方法的优点在于比较直观，也比较简单，适合规则形状的带电区域(22)，周围环境也相对简单的情况下计算第一警戒区域(11)的参数。
另一种计算所述第一警戒区域(11)范围的方法为：
max代表取括号中数值的最大值；公式代表选择带电区域(22)的1.5倍长度和2米之中较长的距离作为第一警戒区域(11)的长度，宽度也一样，这种计算方法可以避免带电区域(22)过小导致第一警戒区域(11)过小，发现闯入第一警戒区域(11)之后来不及报警就引发事故的情况。
又一种计算所述第一警戒区域(11)范围的方法为：
其中V代表所述带电区域(22)中电力设备的电压值，I代表所述带电区域(22)中电力设备的电流值，M代表所述带电区域(22)中电力设备的重要程度，α、β和γ分别代表所述带电区域(22)中电力设备电压值、电流值和重要程度的加权系数，α,β,γ∈[0,1]且α+β+γ＝1。
电力设备重要程度的一种评定方法为：发生故障也不会对电网、生产、人民生活及社会造成影响或影响很小的电力设备，重要程度为3级，取值为1-2；因故障会对电网、生产、人民生活及社会造成影响，但在短时间内可以修复的电力设备，重要程度为2级，取值为3-4；因故障而经济损失重大的电力设备，重要程度为1级，取值为5-7；具有一旦发生问题会产生很大社会性影响特性的电力设备，重要程度为特级，取值为8-10。
在上述计算第一警戒区域(11)范围的方法中，电压值、电流值和重要程度量级不同，可能会对计算结果造成较大影响，所以本发明对此进行了改进，首先将电压值、电流值和重要程度进行归一化，然后再进行第一警戒区域(11)的计算，具体方法如下：
其中V′为V归一化后取值，Vmax为电力设备电压值的最大值，表示向上取整；
应当理解，Vmax为所有现有电力设备电压值的最大值；
其中I′为I归一化后取值；因为I＞0，所以
其中M′为M归一化后取值，Mmax为电力设备重要程度的最大值，Mmin表示电力设备重要程度的最小值；
应当理解，Mmax为所有现有电力设备重要程度的最大值，Mmin为所有现有电力设备重要程度的最小值；
使用归一化的好处在于，消除不同参数不同量级之间的影响，使得计算所述第一警戒区域(11)范围的方法公平性更好。
步骤300：确定第二警戒区域(12)的范围；
其中，确定第二警戒区域(12)的范围的一种方法为：
其中L2和W2分别代表所述第二警戒区域(12)的长和宽；
步骤400：当有移动物体进入第二警戒区域(12)的时候，根据所述摄像头获取的物体图像计算所述移动物体的移动速度和移动路线；
移动速度的计算方法为：
以方形第一警戒区域(11)为例，以摄像头为原点建立直角坐标系，取移动物体进入第一警戒区域(11)后的第一帧图像，记移动物体坐标为X0(x0,y0)；取间隔时间Δt后的第一帧图像，记移动物体坐标为Xt(xt,yt)；则移动速度为：
移动路线的计算方法为：
以方形第一警戒区域(11)为例，以摄像头为原点建立直角坐标系，取移动物体进入第一警戒区域(11)后的第一帧图像，记移动物体坐标为X0(x0,y0)；取间隔时间Δt后的第一帧图像，记移动物体坐标为Xt(xt,yt)；则移动路线为：
步骤500：如果所述移动物体的移动速度大于第一阈值，那么报警并将所述激光收发装置(20)置于激发状态；如果所述移动物体的移动速度小于第一阈值并且所述移动路线与所述第一警戒区域(11)相交，那么报警并将所述激光收发装置(20)置于激发状态；如果所述移动物体的移动速度小于第一阈值并且所述移动路线与所述第一警戒区域(11)不相交，那么将所述激光收发装置(20)置于激发状态；
判断所述移动路线与所述第一警戒区域(11)是否相交的方法为：
由上述内容可知，方形第一警戒区域(11)的右边为此时只要将代入移动路线公式，求得然后判断是否成立，成立则相交，不成立则不相交；左边同理可判断；方形第一警戒区域(11)的上边为此时只要将代入移动路线公式，求得然后判断是否成立，成立则相交，不成立则不相交；下边同理可判断；只有移动路线和这四条边都不相交的情况下，移动路线才与所述第一警戒区域(11)不相交，其他情况都相交。
所述第一阈值取值区间为15km/h-30km/h，优选为20km/h。
移动速度大于第一阈值的情况下报警意义在于防止移动物体突然改变路线或者因道路不平整导致失控，此种状态下进入第一警戒区域(11)的风险较大；所述移动路线与所述第一警戒区域(11)不相交的情况下依然将所述激光收发装置(20)置于激发状态，在于防止移动物体在靠近第一警戒区域(11)边缘的时候突然改变方向，进入第一警戒区域(11)引发事故。
步骤600：如果所述移动物体进入所述第一警戒区域(11)，那么报警并且通知工作人员；如果所述移动物体移动出所述第二警戒区域(12)，那么转入步骤100。
本发明的优点在于两个方面：第一，现有技术中通常移动物体靠近带电区域(22)一定距离即进行报警，但没有考虑移动路线是否通过带电区域(22)的问题，误报率较高，本发明通过划分第一警戒区域(11)和第二警戒区域(12)，当移动物体进入第二警戒区域(12)时即判断移动路线，如果移动路线与带电区域(22)不相交就不报警，这样降低了误报率，提高了工作效率；第二，现有激光收发装置(20)在带电区域(22)周围形成电子护栏的方法，或者需要连接有线电源，既不美观也容易引发触电；或者使用自带电池与控制台无线通信的方式，容易耗光电池，本发明为激光收发装置(20)设置了工作\休眠两种模式，只有当移动物体进入第二警戒区域(12)的时候才通知激光收发装置(20)进入工作状态，这样减少了激光收发装置(20)的耗电量，节省了人力物力。
本发明的另一实施例，提供一种近电作业警示系统，所述近电作业警示系统包括摄像头、补光装置、报警器、控制器、多个振动传感器和识别标志；
所述控制器和所述多个振动传感器以无线方式连接；所述摄像头与所述控制器以无线方式连接；所述控制器与所述报警器以有线方式连接；所述补光装置与所述摄像头以有线方式连接；
所述多个振动传感器设置在带电区域的周围，用于采集到振动信息时发送电信号给所述控制器；所述多个振动传感器中任意紧邻的三个以等腰三角形的方式排列，所述等腰三角形的顶角为120-150度，两个腰的边长为2-5米；这样的传感器排列方式可以增加感受振动信息的灵敏度，并且便于确定振动源的位置和移动方向；优选，所述振动传感器埋设在地面以下0-20cm处，所述振动传感器的上方优选设有与地面平齐的保护板，例如3-10mm厚的保护钢板；
所述警报装置包括语音警报装置和视觉警报装置；
所述摄像头有工作和休眠两种工作状态，可以根据所述控制器的电信号进行切换；
所述补光装置包括但不仅限于闪光灯、LED灯，用于在光线较差的场景下进行补光操作；
所述识别标志包括但不仅限于二维码和条形码，所述识别标志佩戴在所述工作人员身上一处或多处，用于当被所述摄像头识别时所述摄像头向所述控制器发出抑制报警电信号。
进一步的，所述无线方式包括但不仅限于蓝牙、Zigbee、红外、HomeRF、HiperLAN、Wi-Fi、IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.16、IEEE 802.11g和IEEE 802.11e。
进一步的，所述摄像头长度为70-110mm，宽度为30-50mm，高度为20mm-30mm，焦距为3-6mm，光通量为1.4-2.0，通光孔径为3-5mm，像素为300-2000W，最大帧频为30-80FPS，最高静态分辨率为2560×1600，最高动态分辨率为1920×1200，水平旋转角度为0°-360°，垂直旋转角度为0°-360°。
在本实施例中，当移动物体靠近带电区域周围的时候，将会被带电区域周围的某个振动传感器感知到振动，此时振动传感器将以无线的方式发送电信号给控制器，控制器接收到该电信号后，发送电信号给所述摄像头，通知所述摄像头将从休眠状态转入工作状态，拍摄移动物体的照片，如果照片中能够识别出识别标志，那么就认为是工作人员，所述摄像头将向所述控制器发出抑制报警电信号，所述控制器接到该抑制报警电信号后不产生操作，不发生报警；如果照片中不能识别出来识别标志，那么认为是入侵者，所述摄像头将向所述控制器发出报警电信号，所述控制器接到该报警电信号后，将向所述报警器发出电信号，所述报警器开始报警，同时所述摄像头将以无线的方式将入侵者照片发送给后台服务器、监控人员或者督察人员，对入侵事件进行处理。
特别的，识别标志可以为特定图像，例如具有荧光效果的五角星图案，保证即使在光线较差的情况下，还可以被摄像头识别出来。
进一步的，识别标志可以佩戴在工作人员的头盔、衣袖、前胸、后背的一处或多处，最好为多处，便于无论从哪个方向接近带电区域，摄像头都可正确识别。
进一步的，当摄像头接到振动传感器电信号转入工作状态的时候，如果光线条件较差，摄像头还可以启动所述补光装置，为场景补光，以便拍摄清晰度更高的照片，便于摄像头识别。
特别的，所述摄像头还配有伺服云台，所述伺服云台还配有伺服电机，所述伺服电机用于为所述伺服云台提供动力，所述伺服云台用于调整所述摄像头的拍摄角度，以便拍摄更清晰的照片。
本发明提供了一种近电作业警示系统，只有在移动物体被振动传感器感知的情况下才使摄像头得进入工作状态，从而节省了摄像头的耗电量，节约了视频传输的带宽。本发明大大提高了警示效率，增加了安全性。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，不能以此限定本发明实施范围；凡依本发明申请专利范围及创作说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (4)
1.一种近电作业警示装置，其特征在于：所述近电作业警示装置包括摄像头、控制台、若干个激光收发装置(20)和警报装置；所述控制台与所述摄像头、所述激光收发装置(20)和所述警报装置以无线方式连接，所述若干个激光收发装置(20)设置在带电区域(22)的周围，通过激光光束作为边缘，形成以带电区域(22)为中心的闭合的第一警戒区域(11)；
所述摄像头、控制台、若干个激光收发装置(20)和警报装置配合以执行以下近电作业警示方法，包括：
步骤100：将所述激光收发装置(20)置于休眠状态；
步骤220：获取带电区域(22)的参数，包括所述带电区域(22)的长、宽、高、以及所述带电区域(22)中电力设备的电压、电流、重要程度；
步骤240：根据所述带电区域(22)的参数，计算所述第一警戒区域(11)的范围；
计算所述第一警戒区域(11)范围的方法为：
其中L1和W1分别代表所述第一警戒区域(11)的长和宽，l和w分别代表所述带电区域(22)的长和宽；α、β和γ分别代表所述带电区域(22)中电力设备电压值、电流值和重要程度归一化后的加权系数，α,β,γ∈[0,1]且α+β+γ＝1；max代表取括号中数值的最大值；
其中V代表所述带电区域(22)中电力设备的电压值，V′为V归一化后取值，Vmax为电力设备电压值的最大值，表示向上取整；
其中，I代表所述带电区域(22)中电力设备的电流值，I′为I归一化后取值；
其中M代表所述带电区域(22)中电力设备的重要程度，M′为M归一化后取值，Mmax为电力设备重要程度的最大值，Mmin表示电力设备重要程度的最小值；
步骤300：确定第二警戒区域(12)的范围；
步骤400：当有移动物体进入第二警戒区域(12)的时候，根据所述摄像头获取的物体图像计算所述移动物体的移动速度和移动路线；
步骤500：如果所述移动物体的移动速度大于第一阈值，那么报警并将所述激光收发装置(20)置于激发状态；如果所述移动物体的移动速度小于第一阈值并且所述移动路线与所述第一警戒区域(11)相交，那么报警并将所述激光收发装置(20)置于激发状态；如果所述移动物体的移动速度小于第一阈值并且所述移动路线与所述第一警戒区域(11)不相交，那么将所述激光收发装置(20)置于激发状态；
步骤600：如果所述移动物体进入所述第一警戒区域(11)，那么报警并且通知工作人员；如果所述移动物体移动出所述第二警戒区域(12)，那么转入步骤100。
2.如权利要求1的所述近电作业警示装置，其特征在于：所述激光收发装置(20)设置在带电区域(22)的四周，形成以带电区域(22)为中心的闭合的方形的第一警戒区域(11)。
3.如权利要求2的所述近电作业警示装置，其特征在于：所述警报装置包括语音警报装置和视觉警报装置。
4.如权利要求3的所述近电作业警示装置，其特征在于：所述激光收发装置(20)有工作和休眠两种工作状态，可以根据所述控制台的指令进行切换。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |