CN107976586B - 一种场源方向检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种场源方向检测装置及方法，该装置包括场强检测传感器、角度传感器、云台、云台支架、位移传感器和伸缩杆。云台支架包括U形支架和横杆，横杆水平设置在U形支架内，横杆上穿设有云台，横杆与云台转动连接，或横杆云台固定连接、且横杆与U形支架转动连接，云台位于横杆两侧分别设置有场强检测传感器和角度传感器，角度传感器用于检测云台的转动角度。云台支架下方固定连接有伸缩杆，伸缩杆上设置有位移传感器，位移传感器用于检测伸缩杆的伸缩长度。利用本申请提供的场源方向检测装置，可在多场源作业环境中，检测得到最强场源方向，提高电场强度检测的有效性。

Description

一种场源方向检测装置及方法

技术领域

本申请涉及电力系统领域，尤其涉及一种场源方向检测装置及方法。

背景技术

在高电压场源作业环境中，高电压场源如高压输电线路能够在一定范围内产生较强的电场，对作业人员的生命安全造成了威胁。为了增强作业人员的安全保障系数，通常需要使用一些场强检测设备检测高电压场源周围的电场强度，以确定作业人员的安全工作区域。

参见图1，为现有技术中一种场强检测设备的电场强度检测示意图。如图1所示，高电压场源1的附近安装有场强检测设备，场强检测设备内设置有电连接的场强检测传感器2和报警器3，当场强检测传感器2检测到电场强度大于或等于场强检测传感器2的阈值时，报警器3进行报警，提示作业人员场强检测设备所在位置不安全。场强检测设备根据场强检测传感器2的检测方向不同，检测到的电场强度不同，当检测方向BC为场源方向，即场强检测传感器2相对高电压场源1的方向时，检测到的电场强度最大，因此，将检测方向调整到与场源方向一致，才能切实保障作业人员的安全。

当作业环境中只有一个高电压场源1时，场源方向可直接确定，因此场强检测设备的检测方向也容易确定。而当作业环境中存在多个高电压场源时，在最强场源方向检测到的电场强度最大，因此将最强场源方向作为检测方向，才能保障作业人员的安全。由于多个高电压场源产生的电场强弱不同，且电场相互叠加，通常情况下最强场源方向难以直接确定。在多个高电压场源的作业环境中，利用现有的场强检测设备进行检测时，如果在多个检测方向报警器3都报警，难以判断多个检测方向中，哪个方向是最强场源方向；如果报警器3在某一检测方向报警，另一检测方向不报警，也不能判定报警时对应的检测方向为最强场源方向，因为不能排除其他未检测方向为最强场源方向，因此，现有场强检测设备难以判定最强场源方向。

发明内容

本申请提供了一种场源方向检测装置及方法，以解决最强场源方向较难判定的问题。

第一方面，本申请提供了一种场源方向检测装置，该装置包括场强检测传感器、角度传感器、云台、云台支架、位移传感器和伸缩杆，其中：

所述云台支架包括U形支架和横杆，所述横杆水平设置在所述U形支架内，所述横杆上穿设有所述云台，所述横杆与所述云台转动连接，或所述横杆所述云台固定连接、且所述横杆与所述U形支架转动连接，所述云台位于所述横杆两侧分别设置有所述场强检测传感器和角度传感器，所述场强检测传感器用于检测电场强度，所述角度传感器用于检测所述云台的转动角度；

所述云台支架下方固定连接有所述伸缩杆，所述伸缩杆上设置有所述位移传感器，所述位移传感器用于检测所述伸缩杆的伸缩长度。

优选地，所述场源方向检测装置还包括处理器，所述处理器设置在所述U形支架底部内侧，所述处理器分别与所述场强检测传感器、角度传感器和位移传感器通信连接，用于获取所述电场强度、转动角度和伸缩长度，根据所述电场强度、转动角度和伸缩长度计算最强场源方向。

优选地，所述场源方向检测装置包括显示器，所述显示器与所述处理器通信连接，用于显示来自所述处理器的电场强度、转动角度、伸缩长度以及最强场源方向，所述处理器用于将所述电场强度、转动角度、伸缩长度以及最强场源方向发送到所述显示器。

优选地，所述显示器设置在所述U形支架一侧，与所述U形支架固定连接。

优选地，所述伸缩杆包括内杆和套管，所述内杆的其中一端与所述云台支架连接，所述套管套设在所述内杆上、且与所述内杆滑动连接，所述位移传感器设置在所述套管靠近所述云台支架的一端。

优选地，所述套管上设置有旋转开关，所述旋转开关用于改变所述内杆相对所述套管的伸缩长度。

优选地，所述内杆的外壁沿所述内杆轴向设置有刻度。

优选地，所述场源方向检测装置包括三角支架，所述三角支架与所述伸缩杆远离所述云台支架的一端固定连接。

第二方面，本申请提供一种场源方向检测方法，应用于上述方案任一所述的场源方向检测装置，该方法包括：

将云台以横杆为旋转轴进行360度旋转，并利用场强检测传感器检测所述云台旋转时的实时第一电场强度，利用角度传感器检测所述云台旋转时的实时第一旋转角度；

将实时第一电场强度和实时第一旋转角度根据时间进行匹配，选取实时第一电场强度的最大值对应的实时第一旋转角度为第一最大值旋转角度；

将伸缩杆进行伸缩，并利用位移传感器检测所述伸缩杆的伸缩长度；

将云台以横杆为旋转轴进行360度旋转，并利用场强检测传感器检测所述云台旋转时的实时第二电场强度，利用角度传感器检测所述云台旋转时的实时第二旋转角度；

将实时第二电场强度和实时第二旋转角度根据时间进行匹配，选取实时第二电场强度的最大值对应的实时第二旋转角度为第二最大值旋转角度；

根据所述伸缩长度、第一最大值旋转角度和第二最大值旋转角度，计算得到最强场源方向。

本申请提供的场源方向检测装置及方法的有益效果包括：

本申请提供的场源方向检测装置，包括场强检测传感器、角度传感器、云台、云台支架、位移传感器、伸缩杆和处理器。云台可绕云台支架的横杆转动，由于场强检测传感器和角度传感器均设置在云台上，因此云台转动时，角度传感器检测的转动角度发生变化，根据转动角度可确定场强检测传感器的检测方向。根据电场检测原理，当检测方向改变时，检测到的电场强度也会发生变化，因此，通过云台转动可确定电场强度的最大值；云台支架下方固定连接有伸缩杆，伸缩杆上设置有用于检测伸缩杆伸缩长度的位移传感器，将伸缩杆进行伸缩，利用位移传感器检测伸缩杆的伸缩长度，再重新检测电场强度。由于伸缩杆伸缩后，场强检测传感器相对场源的位置发生改变，因此，检测到电场强度的最大值时，对应的旋转角度会与上次电场强度的最大值时对应的旋转角度不同，根据这两个旋转角度和伸缩长度，利用数学知识即可计算得到最强场源方向。本申请提供的场源方向检测方法，利用本申请提供的场源方向检测装置进行检测，解决了现有技术中最强场源方向较难判定的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种场强检测设备的电场强度检测示意图；

图2为本申请实施例提供的一种场源方向检测装置的结构示意图；

图3为图2的局部结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种场源方向检测方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种场源方向检测示意图；

图6为图5的一种等效模型。

具体实施方式

参见图2，为本申请实施例提供的一种场源方向检测装置的结构示意图，如图2所示，本申请实施例提供的场源方向检测装置，包括场强检测传感器2、角度传感器4、云台5、云台支架6、位移传感器7、伸缩杆8、旋转开关9、处理器12、三角支架15和显示器16。

具体的，参见图3，为图2的局部结构示意图。云台5可为一个长方体或柱状体等方便绕其中心点进行旋转的装置，云台5两端分别设置有场强检测传感器2和角度传感器4。云台5活动设置在云台支架6上。

云台支架6包括U形支架10和横杆11，横杆11为圆柱体，横杆11水平设置在U形支架10内，横杆11贯穿云台5中部，场强检测传感器2和角度传感器4对称分布在横杆11两侧。云台5以横杆11为旋转轴可进行360度旋转，一种实施方式为：横杆11固定在U形支架10上，云台5与横杆11之间设置有滚珠，使云台5能够与横杆11相对转动；另一种实施方式为，云台5卡设在横杆11上，横杆11与U形支架10转动连接，横杆11转动带动云台5转动，当然，还可有其他实施方式。

当云台5转动时，场强检测传感器2可实时检测电场强度，由于角度传感器4和场强检测传感器2对称分布在云台5上，因此，角度传感器4检测的转动角度与场强检测传感器2的转动角度相同，将云台5转动360度，可得到不同转动角度下的电场强度。

云台支架6的下方固定连接有伸缩杆8。伸缩杆8包括内杆和套管，内杆的其中一端与云台支架6连接，套管套设在内杆上、且与内杆滑动连接。套管上设置有旋转开关9，旋转开关9用于改变内杆相对套管的伸缩长度。

内杆的外壁沿内杆轴向设置有刻度。套管靠近云台支架6的一端设置有位移传感器7。位移传感器7通过内杆上的刻度检测伸缩杆8的伸缩长度。

伸缩杆8远离云台支架6的一端固定连接有三角支架15。场源方向检测装置通过三角支架15垂直于地面放置。

进一步的，场源方向检测装置还包括处理器12和显示器16，处理器12设置在U形支架10底部内侧，处理器12分别与场强检测传感器2、角度传感器4和位移传感器7通信连接，用于获取电场强度、转动角度和伸缩长度，根据电场强度、转动角度和伸缩长度计算最强场源方向。显示器16为液晶显示屏，与处理器12通信连接，用于显示处理器12接收到的电场强度、转动角度、伸缩长度以及最强场源方向信息。处理器12还可与云台5或横杆11连接，以控制云台5或横杆11进行转动。

利用本实施例提供的场源方向检测装置检测最强场源方向时，检测方法参见图4，为本申请实施例提供的一种场源方向检测方法的流程示意图，如图4所示，具体包括以下步骤：

步骤S110：将云台以横杆为旋转轴进行360度旋转，并利用场强检测传感器检测云台旋转时的实时第一电场强度，利用角度传感器检测云台旋转时的实时第一旋转角度。

具体的，首先，将场源方向检测装置放置在多场源作业环境中，具有任一电场强度的位置；然后，对场源方向检测装置中的场强检测传感器2、角度传感器4、位移传感器7、处理器12和显示器16、云台5进行上电，利用处理器12进行初始化。

初始化完成后，将云台5以横杆11为旋转轴进行360度旋转，具体可通过处理器12控制云台5或横杆11旋转，或手动旋转。利用场强检测传感器2检测云台5旋转时的实时第一电场强度，并发送到处理器12，利用角度传感器4检测云台5旋转时的实时第一旋转角度，并发送到处理器12。

步骤S120：将实时第一电场强度和实时第一旋转角度根据时间进行匹配，选取实时第一电场强度的最大值对应的实时第一旋转角度为第一最大值旋转角度。

具体的，处理器12根据实时第一电场强度的发送时间和实时第一旋转角度的发送时间，将实时第一电场强度和实时第一旋转角度进行对应，得到实时第一旋转角度从0到360度变化时对应的实时第一电场强度，选取实时第一电场强度的最大值对应的实时第一旋转角度为第一最大值旋转角度。

步骤S130：将伸缩杆进行伸缩，并利用位移传感器检测伸缩杆的伸缩长度。

具体的，通过旋转开关9控制内杆相对外杆滑动一端距离，得到内杆相当外杆的伸缩长度，利用位移传感器7根据内杆外壁上的刻度读取该伸缩长度。

步骤S140：将云台以横杆为旋转轴进行360度旋转，并利用场强检测传感器检测云台旋转时的实时第二电场强度，利用角度传感器检测云台旋转时的实时第二旋转角度。

具体的，将云台5以横杆11为旋转轴进行360度旋转，利用场强检测传感器2检测云台旋转时的实时第二电场强度，并发送到处理器12，利用角度传感器4检测云台5旋转时的实时第二旋转角度，并发送到处理器12。

步骤S150：将实时第二电场强度和实时第二旋转角度根据时间进行匹配，选取实时第二电场强度的最大值对应的实时第二旋转角度为第二最大值旋转角度。

具体的，处理器12根据实时第二电场强度的发送时间和实时第二旋转角度的发送时间，将实时第二电场强度和实时第二旋转角度进行对应，得到实时第二旋转角度从0到360度变化时对应的实时第二电场强度，选取实时第二电场强度的最大值对应的实时第二旋转角度为第一最大值旋转角度。

步骤S160：根据伸缩长度、第一最大值旋转角度和第二最大值旋转角度，计算得到最强场源方向。

具体的，参见图5，为本申请实施例提供的一种场源方向检测示意图，如图5所示，C点为最强场源，A点为进行步骤S110时，场强检测传感器2的位置，α为步骤S120中得到的第一最大值旋转角度。B点为步骤S130后，场强检测传感器2的位置，β为步骤S150中得到的第二最大值旋转角度。AB的大小等于步骤S130中的伸缩长度。

参见图6，为图5的一种等效模型。如图6所示，CD为C点到AB的垂直距离。根据三角函数公式，得

AB＝AD+BD(3)

根据公式(1)、(2)、(3)，可得公式(4)：

计算得到AD、BD、CD的大小，则可确定C点相对A点和B点的具体位置，即确定了最强场源C点的方向。

进一步的，处理器计算得到C点相对A点和B点的具体位置，发送到显示器进行显示。

需要说明的是，本实施例中，最强场源C点的方向不仅可利用处理器进行计算，还可在步骤S110中，利用角度传感器将实时第一旋转角度直接发送到显示器，由检测人员完成步骤S120，达到第一最大值旋转角度，同理，由检测人员得到第二最大值旋转角度，进而根据步骤S160中，由检测人员确定C点相对A点和B点的具体位置。即利用本申请提供的场源方向检测装置检测实时第一旋转角度、伸缩长度和实时第一旋转角度后，根据三角函数原理，通过简单计算可得到最强场源C点的位置及方向。

由上述实施例可见，本申请提供的场源方向检测装置，利用场强检测传感器和角度传感器在云台上进行同步旋转，得到不同转动角度时的电场强度，即场源方向检测装置不同方向上的电场强度；再利用伸缩杆改变云台的高度(伸缩长度)，再次检测场源方向检测装置不同方向上的电场强度；根据两次旋转得到电场强度最大时分别对应的两个转动角度以及伸缩长度，利用三角函数知识即可计算得到最强场源位置及方向，解决了现有技术中较难判定最强场源方向的问题。通过检测得到最强场源方向，作业人员可将电场强度预警装置的检测方向调整至最强场源方向，从而检测到最大电场强度，提高了作业安全性。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (7)

1.一种场源方向检测装置，其特征在于，包括场强检测传感器(2)、角度传感器(4)、云台(5)、云台支架(6)、位移传感器(7)和伸缩杆(8)，其中：

所述云台支架(6)包括U形支架(10)和横杆(11)，所述横杆(11)水平设置在所述U形支架(10)内，所述横杆(11)上穿设有所述云台(5)，所述横杆(11)与所述云台(5)转动连接，或所述横杆(11)所述云台(5)固定连接、且所述横杆(11)与所述U形支架(10)转动连接，所述云台(5)位于所述横杆(11)两侧分别设置有所述场强检测传感器(2)和角度传感器(4)，所述场强检测传感器(2)用于检测电场强度，所述角度传感器(4)用于检测所述云台(5)的转动角度；

所述云台支架(6)下方固定连接有所述伸缩杆(8)，所述伸缩杆(8)上设置有所述位移传感器(7)，所述位移传感器(7)用于检测所述伸缩杆(8)的伸缩长度；

所述场源方向检测装置还包括处理器(12)，所述处理器(12)设置在所述U形支架(10)底部内侧，所述处理器(12)分别与所述场强检测传感器(2)、角度传感器(4)和位移传感器(7)通信连接，用于获取所述电场强度、转动角度和伸缩长度，根据所述电场强度、转动角度和伸缩长度计算最强场源方向；

所述场源方向检测装置包括显示器(16)，所述显示器(16)与所述处理器(12)通信连接，用于显示来自所述处理器(12)的电场强度、转动角度、伸缩长度以及最强场源方向，所述处理器(12)用于将所述电场强度、转动角度、伸缩长度以及最强场源方向发送到所述显示器(16)。

2.根据权利要求1所述的场源方向检测装置，其特征在于，所述显示器(16)设置在所述U形支架(10)一侧，与所述U形支架(10)固定连接。

3.根据权利要求1所述的场源方向检测装置，其特征在于，所述伸缩杆(8)包括内杆和套管，所述内杆的其中一端与所述云台支架(6)连接，所述套管套设在所述内杆上、且与所述内杆滑动连接，所述位移传感器(7)设置在所述套管靠近所述云台支架(6)的一端。

4.根据权利要求3所述的场源方向检测装置，其特征在于，所述套管上设置有旋转开关(9)，所述旋转开关(9)用于改变所述内杆相对所述套管的伸缩长度。

5.根据权利要求3所述的场源方向检测装置，其特征在于，所述内杆的外壁沿所述内杆轴向设置有刻度。

6.根据权利要求1所述的场源方向检测装置，其特征在于，所述场源方向检测装置包括三角支架(15)，所述三角支架(15)与所述伸缩杆(8)远离所述云台支架(6)的一端固定连接。

7.一种场源方向检测方法，应用于权利要求1-6任一所述的场源方向检测装置，其特征在于，包括：

将云台以横杆为旋转轴进行360度旋转，并利用场强检测传感器检测所述云台旋转时的实时第一电场强度，利用角度传感器检测所述云台旋转时的实时第一旋转角度；

将实时第一电场强度和实时第一旋转角度根据时间进行匹配，选取实时第一电场强度的最大值对应的实时第一旋转角度为第一最大值旋转角度；

将伸缩杆进行伸缩，并利用位移传感器检测所述伸缩杆的伸缩长度；

将云台以横杆为旋转轴进行360度旋转，并利用场强检测传感器检测所述云台旋转时的实时第二电场强度，利用角度传感器检测所述云台旋转时的实时第二旋转角度；

将实时第二电场强度和实时第二旋转角度根据时间进行匹配，选取实时第二电场强度的最大值对应的实时第二旋转角度为第二最大值旋转角度；

根据所述伸缩长度、第一最大值旋转角度和第二最大值旋转角度，计算得到最强场源方向。