CN108918944B - 一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统 - Google Patents

一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108918944B
CN108918944B CN201810480627.XA CN201810480627A CN108918944B CN 108918944 B CN108918944 B CN 108918944B CN 201810480627 A CN201810480627 A CN 201810480627A CN 108918944 B CN108918944 B CN 108918944B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electric field
axis
field sensor
vector
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810480627.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108918944A (zh
Inventor
唐立军
徐国垒
周年荣
杨家全
张林山
杨洋
赵丹
张远思
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co Ltd filed Critical Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co Ltd
Priority to CN201810480627.XA priority Critical patent/CN108918944B/zh
Publication of CN108918944A publication Critical patent/CN108918944A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108918944B publication Critical patent/CN108918944B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0084—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/12—Measuring electrostatic fields or voltage-potential
    • G01R29/14—Measuring field distribution

Abstract

本申请提供一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统，其中，所述方法应用于基于电场传感器判断电压等级的系统中的MCU处理器，该方法中，通过接收电场传感器传输的各个电场的电场值；在电场空间坐标系中构建各个电场传感器所测电场值矢量；根据各个电场值矢量在电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式；计算各个分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度；根据总电场梯度的变化快慢，判断电压等级。通过本申请提供的方法，能够获得作业人员所处位置的电压等级，此时结合电场值，判断电场值是否大于该电压等级下的报警阈值，进而准确判断作业人员处于危险区域。

Description

一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统
技术领域
本申请涉及传感器应用技术领域，具体涉及一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统。
背景技术
电网是一种由各种电压的变电站及输配电线路组成的系统。随着电网建设规模不断增大，电力运检工作的强度也在不断增大。由于电网中的输配电线路、变电站以及相关带电设备周围电场分布复杂，作业人员进行电力运检工作的过程中容易误入危险区域造成触电事故的发生。
现有技术中，为了减少作业人员在电力运检工作过程中的安全隐患，采用电场预警装置来确定电场值的大小，其中，电场值指电场强度的大小。电场预警装置在电场中不同位置所测电场值不同，根据电场值来判断作业人员是否处于危险区域。现有技术采用的电场预警装置通常包括电场传感器，利用电场传感器测量被测对象所处位置的电场值，将电场值与预先设定的阈值相比较，若电场值大于预先设定的阈值，判定作业人员处于危险区域，则进行告警；若电场值小于预先设定的阈值，判定作业人员未处于危险区域，则不进行告警。
但是，发明人在本申请的研究过程中发现，由于电网中的输配电线路、变电站以及相关带电设备周围电场分布复杂，在同一电场中，可能出现多处不同的位置，虽然这些不同位置的电场值不同，但对作业人员来说危险系数不同。也就是说，仅仅通过某一区域的电场值，无法准确判定该区域是否存在危险。
发明内容
本申请提供一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统，以解决现有技术中，仅仅通过某一区域的电场值，无法在多电压等级下准确判定该区域是否存在危险的问题。
本申请的第一方面，提供一种基于电场传感器判断电压等级的方法，所述方法应用于基于电场传感器判断电压等级的系统中的MCU处理器，所述系统还包括：第一电场传感器，第二电场传感器，第三电场传感器以及扬声器；
所述MCU处理器与各个电场传感器之间，以及与扬声器之间通过连接线进行连接；
所述第一电场传感器与所述第三电场传感器关于第一平面对称，所述第二电场传感器的垂直中心线在所述第一平面内；
所述方法包括：
在所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器分别测量与各自所在平面垂直方向上电场的电场值之后，所述MCU处理器接收所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器传输的各个所述电场的电场值；
所述MCU处理器在电场空间坐标系中构建所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量；
所述MCU处理器根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式；
所述MCU处理器根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度，其中，所述分电场矢量为各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的各个轴上的分量；
所述MCU处理器根据总电场梯度的变化快慢，判断电压等级，并将所述电压等级传输至扬声器，以便所述扬声器播放所述电压等级。
可选的，所述MCU处理器根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式，包括：
所述MCU处理器构建的电场坐标转换公式为：
Figure BDA0001665742680000021
其中，所述电场空间坐标系为三维正交坐标系，X、Y和Z轴两两垂直，
Figure BDA0001665742680000022
和
Figure BDA0001665742680000023
分别为所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量，
Figure BDA0001665742680000024
为各个电场值矢量在X轴上的投影分量之和，
Figure BDA0001665742680000025
为各个电场值矢量在Y轴上的投影分量之和，
Figure BDA0001665742680000026
为各个电场值矢量在Z轴上的投影分量之和，所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器与坐标系Z轴所成夹角分别为α、β和γ，∠A'OAx为
Figure BDA0001665742680000027
在X轴上的投影
Figure BDA0001665742680000028
与在XOY面上的投影
Figure BDA0001665742680000029
之间的夹角，∠C'OCx为
Figure BDA00016657426800000210
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800000211
与在XOY面上的投影
Figure BDA00016657426800000212
之间的夹角。
可选的，在所述MCU处理器构建电场坐标转换公式之后，还包括：
所述MCU处理器根据所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器之间的夹角以及余弦定理，计算
Figure BDA00016657426800000213
Figure BDA00016657426800000214
其中，在以
Figure BDA00016657426800000215
和
Figure BDA00016657426800000216
为邻边构成的三角形中，
Figure BDA00016657426800000217
为
Figure BDA00016657426800000218
和
Figure BDA00016657426800000219
之间的夹角的对边，δ为第一电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角，ψ为第三电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角；
所述MCU处理器根据
Figure BDA00016657426800000220
以及余弦定理，计算∠C'OA'：
Figure BDA00016657426800000221
其中，∠C'OA'为
Figure BDA00016657426800000222
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800000223
与
Figure BDA00016657426800000224
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800000225
之间的夹角；
所述MCU处理器根据∠A'OC'计算∠C'OCx与∠A'OAx：
Figure BDA0001665742680000031
其中，∠A'OAx为
Figure BDA0001665742680000032
在X轴上的投影
Figure BDA0001665742680000033
与在XOY面上的投影
Figure BDA0001665742680000034
之间的夹角，∠C'OCx为
Figure BDA0001665742680000035
在X轴上的投影
Figure BDA0001665742680000036
与在XOY面上的投影
Figure BDA0001665742680000037
之间的夹角。
可选的，所述MCU处理器根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度，其中，所述分电场矢量为各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的各个轴上的分量，包括：
所述MCU处理器根据以下公式计算各个分电场值矢量：
Figure BDA0001665742680000038
Figure BDA0001665742680000039
Figure BDA00016657426800000310
其中，
Figure BDA00016657426800000311
为所述第一电场传感器所测电场值矢量
Figure BDA00016657426800000312
在X轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800000313
为
Figure BDA00016657426800000314
在Y轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800000315
为
Figure BDA00016657426800000316
在Z轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800000317
为所述第二电场传感器所测电场值矢量
Figure BDA00016657426800000318
在X轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800000319
为
Figure BDA00016657426800000320
在Y轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800000321
为
Figure BDA00016657426800000322
在Z轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800000323
为所述第三电场传感器所测电场值矢量
Figure BDA00016657426800000324
在X轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800000325
为
Figure BDA00016657426800000326
在Y轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800000327
为
Figure BDA00016657426800000328
在Z轴上的分电场矢量，ξ的大小与∠A'OAx的大小相等；
所述MCU处理器根据各个所述分电场值矢量的大小，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度：
Figure BDA00016657426800000329
Figure BDA00016657426800000330
Figure BDA0001665742680000041
其中，▽Ex为各所述电场值矢量在X轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ey为各个电场值矢量在Y轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ez为各个电场值矢量在Z轴上的分电场值矢量的电场梯度，d12为所述第一电场传感器所在平面与所述第二电场传感器所在平面的距离，d23为所述第二电场传感器所在平面与所述第二电场传感器所在平面的距离，d31为所述第三电场传感器所在平面与所述第一电场传感器所在平面的距离，d12x为d12在X轴上的分量，d12y为d12在Y轴上的分量，d12z为d12在Z轴上的分量，d23x为d23在X轴上的分量，d23y为d23在Y轴上的分量，d23z为d23在Z轴上的分量，d31x为d31在X轴上的分量，d31y为d31在Y轴上的分量，d31z为d31在Z轴上的分量；
所述MCU处理器根据各个所述分电场值矢量的电场梯度计算总电场梯度。
可选的，所述MCU处理器根据各个所述分电场值矢量的电场梯度计算总电场梯度，包括：
所述MCU处理器根据以下公式计算总电场梯度：
Figure BDA0001665742680000042
其中▽Emax为总电场梯度。
本申请的第二方面，提供一种基于电场传感器判断电压等级的装置，所述装置应用于基于电场传感器判断电压等级的系统中的MCU处理器，所述装置包括：
接收模块，用于在所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器分别测量与各自所在平面垂直方向上电场的电场值之后，接收所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器传输的各个所述电场的电场值；
第一构建模块，用于在电场空间坐标系中构建所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量；
第二构建模块，用于根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式；
计算模块，用于根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度；
传输模块，用于根据总电场梯度的变化快慢，判断电压等级，并将所述电压等级传输至扬声器，以便所述扬声器播放所述电压等级。
可选的，所述第二构建模块包括：
构建单元，用于构建的电场坐标转换公式为：
Figure BDA0001665742680000051
其中，所述电场空间坐标系为三维正交坐标系，X、Y和Z轴两两垂直，
Figure BDA0001665742680000052
和
Figure BDA0001665742680000053
分别为所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量，
Figure BDA0001665742680000054
为各个电场值矢量在X轴上的投影分量之和，
Figure BDA0001665742680000055
为各个电场值矢量在Y轴上的投影分量之和，
Figure BDA0001665742680000056
为各个电场值矢量在Z轴上的投影分量之和，所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器与坐标系Z轴所成夹角分别为α、β和γ，∠A'OAx为
Figure BDA0001665742680000057
在X轴上的投影
Figure BDA0001665742680000058
与在XOY面上的投影
Figure BDA0001665742680000059
之间的夹角，∠C'OCx为
Figure BDA00016657426800000510
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800000511
与在XOY面上的投影
Figure BDA00016657426800000512
之间的夹角。
可选的，所述第二构建模块还包括：
第一计算单元，用于在构建电场坐标转换公式之后，根据所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器之间的夹角以及余弦定理，计算
Figure BDA00016657426800000513
Figure BDA00016657426800000514
其中，在以
Figure BDA00016657426800000515
和
Figure BDA00016657426800000516
为邻边构成的三角形中，
Figure BDA00016657426800000517
为
Figure BDA00016657426800000518
和
Figure BDA00016657426800000519
之间的夹角的对边，δ为第一电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角，ψ为第三电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角；
第二计算单元，用于根据
Figure BDA00016657426800000520
以及余弦定理，计算∠C'OA'：
Figure BDA00016657426800000521
其中，∠C'OA'为
Figure BDA00016657426800000522
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800000523
与
Figure BDA00016657426800000524
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800000525
之间的夹角；
第三计算单元，用于根据∠A'OC'计算∠C'OCx与∠A'OAx：
Figure BDA00016657426800000526
其中，∠A'OAx为
Figure BDA00016657426800000527
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800000528
与在XOY面上的投影
Figure BDA00016657426800000529
之间的夹角，∠C'OCx为
Figure BDA00016657426800000530
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800000531
与在XOY面上的投影
Figure BDA00016657426800000532
之间的夹角。
可选的，所述计算模块包括：
第四计算单元，用于根据以下公式计算各个分电场值矢量：
Figure BDA00016657426800000533
Figure BDA00016657426800000534
Figure BDA0001665742680000061
其中，
Figure BDA0001665742680000062
为所述第一电场传感器所测电场值矢量
Figure BDA0001665742680000063
在X轴上的分电场矢量，
Figure BDA0001665742680000064
为
Figure BDA0001665742680000065
在Y轴上的分电场矢量，
Figure BDA0001665742680000066
为
Figure BDA0001665742680000067
在Z轴上的分电场矢量，
Figure BDA0001665742680000068
为所述第二电场传感器所测电场值矢量
Figure BDA0001665742680000069
在X轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800000610
为
Figure BDA00016657426800000611
在Y轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800000612
为
Figure BDA00016657426800000613
在Z轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800000614
为所述第三电场传感器所测电场值矢量
Figure BDA00016657426800000615
在X轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800000616
为
Figure BDA00016657426800000617
在Y轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800000618
为
Figure BDA00016657426800000619
在Z轴上的分电场矢量，ξ的大小与∠A'OAx的大小相等；
第五计算单元，用于根据各个所述分电场值矢量的大小，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度：
Figure BDA00016657426800000620
Figure BDA00016657426800000621
Figure BDA00016657426800000622
其中，▽Ex为各所述电场值矢量在X轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ey为各个电场值矢量在Y轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ez为各个电场值矢量在Z轴上的分电场值矢量的电场梯度，d12为所述第一电场传感器所在平面与所述第二电场传感器所在平面的距离，d23为所述第二电场传感器所在平面与所述第二电场传感器所在平面的距离，d31为所述第三电场传感器所在平面与所述第一电场传感器所在平面的距离，d12x为d12在X轴上的分量，d12y为d12在Y轴上的分量，d12z为d12在Z轴上的分量，d23x为d23在X轴上的分量，d23y为d23在Y轴上的分量，d23z为d23在Z轴上的分量，d31x为d31在X轴上的分量，d31y为d31在Y轴上的分量，d31z为d31在Z轴上的分量；
第六计算单元，用于根据各个所述分电场值矢量的电场梯度计算总电场梯度。
本申请的第三方面，提供一种基于电场传感器判断电压等级的系统，所述系统包括：
MCU处理器，第一电场传感器，第二电场传感器，第三电场传感器以及扬声器；
所述MCU处理器与各个电场传感器之间，以及与扬声器之间通过连接线进行连接；
所述第一电场传感器与所述第三电场传感器关于第一平面对称，所述第二电场传感器的垂直中心线在所述第一平面内；
所述MCU处理器包括第二方面或者第二方面的任意一种可能实现方式提供的装置。
本申请提供一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统，其中，所述方法应用于基于电场传感器判断电压等级的系统中的MCU处理器，所述系统还包括：第一电场传感器，第二电场传感器，第三电场传感器以及扬声器；所述MCU处理器与各个电场传感器之间，以及与扬声器之间通过连接线进行连接；所述第一电场传感器与所述第三电场传感器关于第一平面对称，所述第二电场传感器的垂直中心线在所述第一平面内。
本申请通过收第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器传输的各个所述电场的电场值；在电场空间坐标系中构建所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量；根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式；计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度；根据总电场梯度的变化快慢，判断电压等级，并将所述电压等级传输至扬声器，以便所述扬声器播放所述电压等级。
本申请通过在非正交方向上设置三个电场传感器，并利用三个电场传感器测量的三个电场值矢量，计算由所述三个电场值矢量构成的总电场的电场梯度，并根据总电场的电场梯度范围，判断电压等级，电压等级越高，被测对象所处位置的危险系数越高。不同电压等级对应电场中不同的安全距离，通过采集安全距离处的电场值，可获得该电压等级下电场值的正常范围，将该电压等级下电场值的正常范围中的最大值作为报警阈值，在作业人员所处位置的电压等级为该电压等级的情况下，若电场值大于报警阈值，说明作业人员处于危险区域，则发出警报。通过本申请提供的方法，能够获得作业人员所处位置的电压等级，此时结合电场值，判断电场值是否大于该电压等级下的报警阈值，进而准确地判断作业人员是否处于危险区域，解决了现有技术中，仅仅通过某一区域的电场值，无法准确判定该区域是否存在危险的问题。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种基于电场传感器判断电压等级的方法工作流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种基于电场传感器判断电压等级的方法中，各个电场传感器所测电场值矢量在电场空间坐标系中的分布示意图；
图3为本申请实施例提供的一种基于电场传感器判断电压等级的装置结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种基于电场传感器判断电压等级的系统结构示意图。
图示说明：1-内衬；2-连接线；3-第一电场传感器；4-第二电场传感器；5-USB接口；6-第三电场传感器；7-锂电池；8-MCU处理器；9-扬声器。
具体实施方式
为了解决现有技术中，仅仅通过某一区域的电场值，无法在多电压等级下准确判定该区域是否存在危险的问题，本申请通过以下各个实施例提供一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统。
本申请提供一种基于电场传感器判断电压等级的方法，所述方法应用于基于电场传感器判断电压等级的系统中的MCU处理器，所述系统还包括：第一电场传感器，第二电场传感器，第三电场传感器以及扬声器；所述MCU处理器与各个电场传感器之间，以及与扬声器之间通过连接线进行连接；所述第一电场传感器与所述第三电场传感器关于第一平面对称，所述第二电场传感器的垂直中心线在所述第一平面内。
本申请实施例提供的电场传感器基于平板电容的原理制成，电场传感器所测电场垂直于该电场传感器所在平面，电场传感器根据该电场传感器所处位置的电场的强弱进行放大标定，进而确定电场传感器所处位置的电场值。
参见图1所示的工作流程示意图，本申请提供一种基于电场传感器判断电压等级的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤101，在所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器分别测量与各自所在平面垂直方向上电场的电场值之后，所述MCU处理器接收所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器传输的各个所述电场的电场值。
本申请实施例提供的电压等级的判断过程在MCU处理器中进行，因此，各个电场传感器测得的电场值需要传输给MCU处理器，MCU处理器再进行相应的计算。
步骤102，所述MCU处理器在电场空间坐标系中构建所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量。
本步骤中，由于各个电场值可由电场传感器直接测量得到，各个电场传感器所测电场方向垂直于自身所在平面，所以能够获得电场方向和电场值，因此，可以在电场空间坐标系中构建各个电场值矢量，并根据各个电场值矢量在电场空间坐标系中的位置关系，经过一系列计算，判断电压等级。
第一电场传感器与第三电场传感器关于第一平面对称，则第一平面所测电场值矢量与第三电场传感器所测电场值矢量同样关于第一平面对称。另外，第二电场传感器的垂直中心线在所述第一平面内，则第二电场传感器所测电场值矢量也在第一平面内。
步骤103，所述MCU处理器根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式。
本申请实施例提供的基于电场传感器判断电压等级的方法中，所述电场传感器为非正交布局，因此，各个电场传感器所测电场值矢量在电场空间坐标系中不与坐标轴重合，也就是说，各个电场值矢量与坐标平面之间以及与各个坐标轴之间的夹角不会同时为0°或180°，每个电场值矢量在坐标轴上存在各自的投影分量，三个电场值矢量在其中一个坐标轴上的投影分量之和为该坐标轴上的分电场矢量之和。根据投影关系以及对称关系，可以构建各个坐标轴上的分电场矢量之和与电场值矢量之间的关系，即为电场坐标转换公式。
步骤104，所述MCU处理器根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度，其中，所述分电场矢量为各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的各个轴上的分量。
根据各个分电场矢量的大小以及各个电场传感器所在平面的距离，计算各个分电场矢量的电场梯度，然后根据分电场梯度计算总电场梯度。其中，在计算分电场矢量的电场梯度之前，需要计算各个分电场矢量的大小，所述分电场矢量的大小根据电场坐标转换公式以及各个电场传感器所测电场值矢量计算。
步骤105，所述MCU处理器根据总电场梯度的变化快慢，判断电压等级，并将所述电压等级传输至扬声器，以便所述扬声器播放所述电压等级。
不同电压等级下，电场值在相同边导线距离处的变化快慢不同，即是电场值变化快慢不同，其中，电场值变化快慢用电场梯度来表示，则不同的电场梯度对应不同的电压等级。本申请提供的电场传感器为非正交布局，且传感器之间的距离是固定的，根据电场传感器之间的电场值之差以及电场传感器所在平面之间的距离计算得到电场梯度，从而判断电压等级。
本申请实施例通过步骤101至步骤105提供一种基于电场传感器判断电压等级的方法，其中，所述方法应用于基于电场传感器判断电压等级的系统中的MCU处理器，所述系统还包括：第一电场传感器，第二电场传感器，第三电场传感器以及扬声器；所述MCU处理器与各个电场传感器之间，以及与扬声器之间通过连接线进行连接；所述第一电场传感器与所述第三电场传感器关于第一平面对称，所述第二电场传感器的垂直中心线在所述第一平面内。
本申请通过收第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器传输的各个所述电场的电场值；在电场空间坐标系中构建所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量；根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式；计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度；根据总电场梯度的变化快慢，判断电压等级，并将所述电压等级传输至扬声器，以便所述扬声器播放所述电压等级。本申请根据总电场的电场梯度范围，判断电压等级，电压等级越高，被测对象所处位置的危险系数越高。不同电压等级对应电场中不同的安全距离，通过采集安全距离处的电场值，可获得该电压等级下电场值的正常范围，将该电压等级下电场值的正常范围中的最大值作为报警阈值，在作业人员所处位置的电压等级为该电压等级的情况下，若电场值大于报警阈值，说明作业人员处于危险区域，则发出警报。通过本申请提供的方法，能够获得作业人员所处位置的电压等级，此时结合电场值，判断电场值是否大于该电压等级下的报警阈值，进而准确地判断作业人员是否处于危险区域，解决了现有技术中，仅仅通过某一区域的电场值，无法准确判定该区域是否存在危险的问题。
参见图2所示的示意图，本申请实施例提供各个电场传感器所测电场值矢量在电场空间坐标系中的分布。在图2所示的电场空间坐标系中，传感器1为第一电场传感器，以此类推，传感器3代表第三电场传感器，所述电场空间坐标系为三维正交坐标系，传感器1与传感器3关于XOZ面对称，将XOZ面作为第一平面，传感器2的垂直中心线在所述第一平面内。三个电场传感器所测电场值矢量分别为
Figure BDA0001665742680000091
和
Figure BDA0001665742680000092
将三个电场值矢量移至坐标原点，则
Figure BDA0001665742680000093
对应
Figure BDA0001665742680000094
Figure BDA0001665742680000095
对应
Figure BDA0001665742680000096
Figure BDA0001665742680000097
对应
Figure BDA0001665742680000098
根据步骤101至步骤105提供的操作，计算总电场梯度，进而判断电压等级。
步骤103中，公开了根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式的操作。在本申请实施例提供的一种实现方式中，所述MCU处理器根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式，包括：
所述MCU处理器构建的电场坐标转换公式为：
Figure BDA0001665742680000101
其中，所述电场空间坐标系为三维正交坐标系，X、Y和Z轴两两垂直，
Figure BDA0001665742680000102
和
Figure BDA0001665742680000103
分别为所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量，
Figure BDA0001665742680000104
为各个电场值矢量在X轴上的投影分量之和，
Figure BDA0001665742680000105
为各个电场值矢量在Y轴上的投影分量之和，
Figure BDA0001665742680000106
为各个电场值矢量在Z轴上的投影分量之和，所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器与坐标系Z轴所成夹角分别为α、β和γ，∠A'OAx为
Figure BDA0001665742680000107
在X轴上的投影
Figure BDA0001665742680000108
与在XOY面上的投影
Figure BDA0001665742680000109
之间的夹角，∠C'OCx为
Figure BDA00016657426800001010
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800001011
与在XOY面上的投影
Figure BDA00016657426800001012
之间的夹角。
可选的，在所述MCU处理器构建电场坐标转换公式之后，还包括：
所述MCU处理器根据所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器之间的夹角以及余弦定理，计算
Figure BDA00016657426800001013
Figure BDA00016657426800001014
其中，在以
Figure BDA00016657426800001015
和
Figure BDA00016657426800001016
为邻边构成的三角形中，
Figure BDA00016657426800001017
为
Figure BDA00016657426800001018
和
Figure BDA00016657426800001019
之间的夹角的对边，δ为第一电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角，ψ为第三电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角。
所述MCU处理器根据
Figure BDA00016657426800001020
以及余弦定理，计算∠C'OA'：
Figure BDA00016657426800001021
其中，∠C'OA'为
Figure BDA00016657426800001022
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800001023
与
Figure BDA00016657426800001024
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800001025
之间的夹角。
所述MCU处理器根据∠A'OC'计算∠C'OCx与∠A'OAx：
Figure BDA00016657426800001026
其中，∠A'OAx为
Figure BDA00016657426800001027
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800001028
与在XOY面上的投影
Figure BDA00016657426800001029
之间的夹角，∠C'OCx为
Figure BDA00016657426800001030
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800001031
与在XOY面上的投影
Figure BDA00016657426800001032
之间的夹角。
步骤104中，公开了根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度的操作。在本申请实施例提供的一种实现方式中，所述MCU处理器根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度，其中，所述分电场矢量为各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的各个轴上的分量，包括：
所述MCU处理器根据以下公式计算各个分电场值矢量：
Figure BDA0001665742680000111
Figure BDA0001665742680000112
Figure BDA0001665742680000113
其中，
Figure BDA0001665742680000114
为所述第一电场传感器所测电场值矢量
Figure BDA0001665742680000115
在X轴上的分电场矢量，
Figure BDA0001665742680000116
为
Figure BDA0001665742680000117
在Y轴上的分电场矢量，
Figure BDA0001665742680000118
为
Figure BDA0001665742680000119
在Z轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800001110
为所述第二电场传感器所测电场值矢量
Figure BDA00016657426800001111
在X轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800001112
为
Figure BDA00016657426800001113
在Y轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800001114
为
Figure BDA00016657426800001115
在Z轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800001116
为所述第三电场传感器所测电场值矢量
Figure BDA00016657426800001117
在X轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800001118
为
Figure BDA00016657426800001119
在Y轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800001120
为
Figure BDA00016657426800001121
在Z轴上的分电场矢量，ξ的大小与∠A'OAx的大小相等。
所述MCU处理器根据各个所述分电场值矢量的大小，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度：
Figure BDA00016657426800001122
Figure BDA00016657426800001123
Figure BDA00016657426800001124
其中，▽Ex为各所述电场值矢量在X轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ey为各个电场值矢量在Y轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ez为各个电场值矢量在Z轴上的分电场值矢量的电场梯度，d12为所述第一电场传感器所在平面与所述第二电场传感器所在平面的距离，d23为所述第二电场传感器所在平面与所述第二电场传感器所在平面的距离，d31为所述第三电场传感器所在平面与所述第一电场传感器所在平面的距离，d12x为d12在X轴上的分量，d12y为d12在Y轴上的分量，d12z为d12在Z轴上的分量，d23x为d23在X轴上的分量，d23y为d23在Y轴上的分量，d23z为d23在Z轴上的分量，d31x为d31在X轴上的分量，d31y为d31在Y轴上的分量，d31z为d31在Z轴上的分量。
所述MCU处理器根据各个所述分电场值矢量的电场梯度计算总电场梯度。
可选的，所述MCU处理器根据各个所述分电场值矢量的电场梯度计算总电场梯度，包括：
所述MCU处理器根据以下公式计算总电场梯度：
Figure BDA0001665742680000121
其中▽Emax为总电场梯度。
下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。
参见图3所示的结构示意图，本申请实施例提供一种基于电场传感器判断电压等级的装置，所述装置应用于基于电场传感器判断电压等级的系统中的MCU处理器，所述装置包括：
接收模块100，用于在所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器分别测量与各自所在平面垂直方向上电场的电场值之后，接收所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器传输的各个所述电场的电场值。
第一构建模块200，用于在电场空间坐标系中构建所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量。
第二构建模块300，用于根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式。
计算模块400，用于根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度。
传输模块500，用于根据总电场梯度的变化快慢，判断电压等级，并将所述电压等级传输至扬声器，以便所述扬声器播放所述电压等级。
可选的，所述第二构建模块包括：
构建单元，用于构建的电场坐标转换公式为：
Figure BDA0001665742680000122
其中，所述电场空间坐标系为三维正交坐标系，X、Y和Z轴两两垂直，
Figure BDA0001665742680000123
和
Figure BDA0001665742680000124
分别为所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量，
Figure BDA0001665742680000125
为各个电场值矢量在X轴上的投影分量之和，
Figure BDA0001665742680000126
为各个电场值矢量在Y轴上的投影分量之和，
Figure BDA0001665742680000127
为各个电场值矢量在Z轴上的投影分量之和，所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器与坐标系Z轴所成夹角分别为α、β和γ，∠A'OAx为
Figure BDA0001665742680000128
在X轴上的投影
Figure BDA0001665742680000129
与在XOY面上的投影
Figure BDA0001665742680000131
之间的夹角，∠C'OCx为
Figure BDA0001665742680000132
在X轴上的投影
Figure BDA0001665742680000133
与在XOY面上的投影
Figure BDA0001665742680000134
之间的夹角。
可选的，所述第二构建模块还包括：
第一计算单元，用于在构建电场坐标转换公式之后，根据所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器之间的夹角以及余弦定理，计算
Figure BDA0001665742680000135
Figure BDA0001665742680000136
其中，在以
Figure BDA0001665742680000137
和
Figure BDA0001665742680000138
为邻边构成的三角形中，
Figure BDA0001665742680000139
为
Figure BDA00016657426800001310
和
Figure BDA00016657426800001311
之间的夹角的对边，δ为第一电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角，ψ为第三电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角。
第二计算单元，用于根据
Figure BDA00016657426800001312
以及余弦定理，计算∠C'OA'：
Figure BDA00016657426800001313
其中，∠C'OA'为
Figure BDA00016657426800001314
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800001315
与
Figure BDA00016657426800001316
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800001317
之间的夹角。
第三计算单元，用于根据∠A'OC'计算∠C'OCx与∠A'OAx：
Figure BDA00016657426800001318
其中，∠A'OAx为
Figure BDA00016657426800001319
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800001320
与在XOY面上的投影
Figure BDA00016657426800001321
之间的夹角，∠C'OCx为
Figure BDA00016657426800001322
在X轴上的投影
Figure BDA00016657426800001323
与在XOY面上的投影
Figure BDA00016657426800001324
之间的夹角。
可选的，所述计算模块包括：
第四计算单元，用于根据以下公式计算各个分电场值矢量：
Figure BDA00016657426800001325
Figure BDA00016657426800001326
Figure BDA00016657426800001327
其中，
Figure BDA00016657426800001328
为所述第一电场传感器所测电场值矢量
Figure BDA00016657426800001329
在X轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800001330
为
Figure BDA00016657426800001331
在Y轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800001332
为
Figure BDA00016657426800001333
在Z轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800001334
为所述第二电场传感器所测电场值矢量
Figure BDA00016657426800001335
在X轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800001336
为
Figure BDA00016657426800001337
在Y轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800001338
为
Figure BDA00016657426800001339
在Z轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800001340
为所述第三电场传感器所测电场值矢量
Figure BDA00016657426800001341
在X轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800001342
为
Figure BDA00016657426800001343
在Y轴上的分电场矢量，
Figure BDA00016657426800001344
为
Figure BDA00016657426800001345
在Z轴上的分电场矢量，ξ的大小与∠A'OAx的大小相等。
第五计算单元，用于根据各个所述分电场值矢量的大小，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度：
Figure BDA0001665742680000141
Figure BDA0001665742680000142
Figure BDA0001665742680000143
其中，▽Ex为各所述电场值矢量在X轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ey为各个电场值矢量在Y轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ez为各个电场值矢量在Z轴上的分电场值矢量的电场梯度，d12为所述第一电场传感器所在平面与所述第二电场传感器所在平面的距离，d23为所述第二电场传感器所在平面与所述第二电场传感器所在平面的距离，d31为所述第三电场传感器所在平面与所述第一电场传感器所在平面的距离，d12x为d12在X轴上的分量，d12y为d12在Y轴上的分量，d12z为d12在Z轴上的分量，d23x为d23在X轴上的分量，d23y为d23在Y轴上的分量，d23z为d23在Z轴上的分量，d31x为d31在X轴上的分量，d31y为d31在Y轴上的分量，d31z为d31在Z轴上的分量。
第六计算单元，用于根据各个所述分电场值矢量的电场梯度计算总电场梯度。
参见图4所示的系统结构示意图，本申请实施例提供一种基于电场传感器判断电压等级的系统，所述系统包括：内衬1，连接线2，第一电场传感器3，第二电场传感器4，USB接口5，第三电场传感器6，锂电池7，MCU处理器8以及扬声器9；所述第一电场传感器3，第二电场传感器4，USB接口5，第三电场传感器6，锂电池7，MCU处理器8以及扬声器9安装于内衬1表面不同的位置；所述MCU处理器8与各个电场传感器之间，以及与扬声器9之间通过连接线2进行连接；所述USB接口5与所述MCU处理器8相连接，MCU处理器8又与锂电池7相连接，因此可通过USB接口5对锂电池7充电，同时也可通过USB接口5下载程序至MCU处理器8，另外，还可通过USB接口5将MCU处理器8中的数据导出；所述第一电场传感器3与所述第三电场传感器6关于第一平面对称，所述第二电场传感器4的垂直中心线在所述第一平面内；所述锂电池7为MCU处理器8提供电源；所述MCU处理器8包括图3提供的一种基于电场传感器判断电压等级的装置。
具体实现中，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本申请提供的一种基于电场传感器判断电压等级的方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于电场传感器判断电压等级的方法，其特征在于，所述方法应用于基于电场传感器判断电压等级的系统中的MCU处理器，所述系统还包括：第一电场传感器，第二电场传感器，第三电场传感器以及扬声器；
所述MCU处理器与各个电场传感器之间，以及与扬声器之间通过连接线进行连接；
所述第一电场传感器与所述第三电场传感器关于第一平面对称，所述第二电场传感器的垂直中心线在所述第一平面内；
所述方法包括：
在所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器分别测量与各自所在平面垂直方向上电场的电场值之后，所述MCU处理器接收所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器传输的各个所述电场的电场值；
所述MCU处理器在电场空间坐标系中构建所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量；
所述MCU处理器根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式；
所述MCU处理器根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度，其中，所述分电场矢量为各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的各个轴上的分量；
所述MCU处理器根据总电场梯度范围，判断电压等级，不同电压等级对应电场中不同的安全距离，通过采集安全距离处的电场值，可获得目标电压等级下电场值的正常范围，将所述正常范围中的最大值作为报警阈值，若所述目标电压等级下电场值大于报警阈值，将所述目标电压等级传输至扬声器，以便所述扬声器播放所述目标电压等级。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MCU处理器根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式，包括：
所述MCU处理器构建的电场坐标转换公式为：
Figure FDA0003058523600000011
其中，所述电场空间坐标系为三维正交坐标系，X、Y和Z轴两两垂直，
Figure FDA0003058523600000012
和
Figure FDA0003058523600000013
分别为所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量，
Figure FDA0003058523600000014
为各个电场值矢量在X轴上的投影分量之和，
Figure FDA0003058523600000015
为各个电场值矢量在Y轴上的投影分量之和，
Figure FDA0003058523600000016
为各个电场值矢量在Z轴上的投影分量之和，所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器与坐标系Z轴所成夹角分别为α、β和γ，∠A'OAx为
Figure FDA0003058523600000017
在X轴上的投影
Figure FDA0003058523600000018
与在XOY面上的投影
Figure FDA0003058523600000019
之间的夹角，∠C'OCx为
Figure FDA00030585236000000110
在X轴上的投影
Figure FDA00030585236000000111
与在XOY面上的投影
Figure FDA00030585236000000112
之间的夹角。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述MCU处理器构建电场坐标转换公式之后，还包括：
所述MCU处理器根据所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器之间的夹角以及余弦定理，计算
Figure FDA0003058523600000021
Figure FDA0003058523600000022
其中，在以
Figure FDA0003058523600000023
和
Figure FDA0003058523600000024
为邻边构成的三角形中，
Figure FDA0003058523600000025
为
Figure FDA0003058523600000026
和
Figure FDA0003058523600000027
之间的夹角的对边，δ为第一电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角，ψ为第三电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角；
所述MCU处理器根据
Figure FDA0003058523600000028
以及余弦定理，计算∠C'OA'：
Figure FDA0003058523600000029
其中，∠C'OA'为
Figure FDA00030585236000000210
在X轴上的投影
Figure FDA00030585236000000211
与
Figure FDA00030585236000000212
在X轴上的投影
Figure FDA00030585236000000213
之间的夹角；
所述MCU处理器根据∠A'OC'计算∠C'OCx与∠A'OAx：
Figure FDA00030585236000000214
其中，∠A'OAx为
Figure FDA00030585236000000215
在X轴上的投影
Figure FDA00030585236000000216
与在XOY面上的投影
Figure FDA00030585236000000217
之间的夹角，∠C'OCx为
Figure FDA00030585236000000218
在X轴上的投影
Figure FDA00030585236000000219
与在XOY面上的投影
Figure FDA00030585236000000220
之间的夹角。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MCU处理器根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度，其中，所述分电场矢量为各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的各个轴上的分量，包括：
所述MCU处理器根据以下公式计算各个分电场值矢量：
Figure FDA00030585236000000221
Figure FDA00030585236000000222
Figure FDA00030585236000000223
其中，
Figure FDA00030585236000000224
为所述第一电场传感器所测电场值矢量
Figure FDA00030585236000000225
在X轴上的分电场矢量，
Figure FDA00030585236000000226
为
Figure FDA00030585236000000227
在Y轴上的分电场矢量，
Figure FDA00030585236000000228
为
Figure FDA00030585236000000229
在Z轴上的分电场矢量，
Figure FDA00030585236000000230
为所述第二电场传感器所测电场值矢量
Figure FDA00030585236000000231
在X轴上的分电场矢量，
Figure FDA00030585236000000232
为
Figure FDA00030585236000000233
在Y轴上的分电场矢量，
Figure FDA00030585236000000234
为
Figure FDA00030585236000000235
在Z轴上的分电场矢量，
Figure FDA00030585236000000236
为所述第三电场传感器所测电场值矢量
Figure FDA00030585236000000237
在X轴上的分电场矢量，
Figure FDA00030585236000000238
为
Figure FDA00030585236000000239
在Y轴上的分电场矢量，
Figure FDA00030585236000000240
为
Figure FDA00030585236000000241
在Z轴上的分电场矢量，ξ的大小与∠A'OAx的大小相等，所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器与坐标系Z轴所成夹角分别为α、β和γ；
所述MCU处理器根据各个所述分电场值矢量的大小，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度：
Figure FDA0003058523600000031
Figure FDA0003058523600000032
Figure FDA0003058523600000033
其中，▽Ex为各所述电场值矢量在X轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ey为各个电场值矢量在Y轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ez为各个电场值矢量在Z轴上的分电场值矢量的电场梯度，d12为所述第一电场传感器所在平面与所述第二电场传感器所在平面的距离，d23为所述第二电场传感器所在平面与所述第三电场传感器所在平面的距离，d31为所述第三电场传感器所在平面与所述第一电场传感器所在平面的距离，d12x为d12在X轴上的分量，d12y为d12在Y轴上的分量，d12z为d12在Z轴上的分量，d23x为d23在X轴上的分量，d23y为d23在Y轴上的分量，d23z为d23在Z轴上的分量，d31x为d31在X轴上的分量，d31y为d31在Y轴上的分量，d31z为d31在Z轴上的分量；
所述MCU处理器根据各个所述分电场值矢量的电场梯度计算总电场梯度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述MCU处理器根据各个所述分电场值矢量的电场梯度计算总电场梯度，包括：
所述MCU处理器根据以下公式计算总电场梯度：
Figure FDA0003058523600000034
其中▽Emax为总电场梯度。
6.一种基于电场传感器判断电压等级的装置，其特征在于，所述装置应用于基于电场传感器判断电压等级的系统中的MCU处理器，所述装置包括：
接收模块，用于在第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器分别测量与各自所在平面垂直方向上电场的电场值之后，接收所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器传输的各个所述电场的电场值；
第一构建模块，用于在电场空间坐标系中构建所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量；
第二构建模块，用于根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式；
计算模块，用于根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度；
传输模块，用于根据总电场梯度范围，判断电压等级，不同电压等级对应电场中不同的安全距离，通过采集安全距离处的电场值，可获得目标电压等级下电场值的正常范围，将所述正常范围中的最大值作为报警阈值，若所述目标电压等级下电场值大于报警阈值，将所述目标电压等级传输至扬声器，以便所述扬声器播放所述目标电压等级。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二构建模块包括：
构建单元，用于构建的电场坐标转换公式为：
Figure FDA0003058523600000041
其中，所述电场空间坐标系为三维正交坐标系，X、Y和Z轴两两垂直，
Figure FDA0003058523600000042
和
Figure FDA0003058523600000043
分别为所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量，
Figure FDA0003058523600000044
为各个电场值矢量在X轴上的投影分量之和，
Figure FDA0003058523600000045
为各个电场值矢量在Y轴上的投影分量之和，
Figure FDA0003058523600000046
为各个电场值矢量在Z轴上的投影分量之和，所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器与坐标系Z轴所成夹角分别为α、β和γ，∠A'OAx为
Figure FDA0003058523600000047
在X轴上的投影
Figure FDA0003058523600000048
与在XOY面上的投影
Figure FDA0003058523600000049
之间的夹角，∠C'OCx为
Figure FDA00030585236000000410
在X轴上的投影
Figure FDA00030585236000000411
与在XOY面上的投影
Figure FDA00030585236000000412
之间的夹角。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二构建模块还包括：
第一计算单元，用于在构建电场坐标转换公式之后，根据所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器之间的夹角以及余弦定理，计算
Figure FDA00030585236000000413
Figure FDA00030585236000000414
其中，在以
Figure FDA00030585236000000415
和
Figure FDA00030585236000000416
为邻边构成的三角形中，
Figure FDA00030585236000000417
为
Figure FDA00030585236000000418
和
Figure FDA00030585236000000419
之间的夹角的对边，δ为第一电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角，ψ为第三电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角；
第二计算单元，用于根据
Figure FDA00030585236000000420
以及余弦定理，计算∠C'OA'：
Figure FDA00030585236000000421
其中，∠C'OA'为
Figure FDA00030585236000000422
在X轴上的投影
Figure FDA00030585236000000423
与
Figure FDA00030585236000000424
在X轴上的投影
Figure FDA00030585236000000425
之间的夹角；
第三计算单元，用于根据∠A'OC'计算∠C'OCx与∠A'OAx：
Figure FDA00030585236000000426
其中，∠A'OAx为
Figure FDA00030585236000000427
在X轴上的投影
Figure FDA00030585236000000428
与在XOY面上的投影
Figure FDA00030585236000000429
之间的夹角，∠C'OCx为
Figure FDA00030585236000000430
在X轴上的投影
Figure FDA00030585236000000431
与在XOY面上的投影
Figure FDA00030585236000000432
之间的夹角。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：
第四计算单元，用于根据以下公式计算各个分电场值矢量：
Figure FDA0003058523600000051
Figure FDA0003058523600000052
Figure FDA0003058523600000053
其中，
Figure FDA0003058523600000054
为所述第一电场传感器所测电场值矢量
Figure FDA0003058523600000055
在X轴上的分电场矢量，
Figure FDA0003058523600000056
为
Figure FDA0003058523600000057
在Y轴上的分电场矢量，
Figure FDA0003058523600000058
为
Figure FDA0003058523600000059
在Z轴上的分电场矢量，
Figure FDA00030585236000000510
为所述第二电场传感器所测电场值矢量
Figure FDA00030585236000000511
在X轴上的分电场矢量，
Figure FDA00030585236000000512
为
Figure FDA00030585236000000513
在Y轴上的分电场矢量，
Figure FDA00030585236000000514
为
Figure FDA00030585236000000515
在Z轴上的分电场矢量，
Figure FDA00030585236000000516
为所述第三电场传感器所测电场值矢量
Figure FDA00030585236000000517
在X轴上的分电场矢量，
Figure FDA00030585236000000518
为
Figure FDA00030585236000000519
在Y轴上的分电场矢量，
Figure FDA00030585236000000520
为
Figure FDA00030585236000000521
在Z轴上的分电场矢量，ξ的大小与∠A'OAx的大小相等，所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器与坐标系Z轴所成夹角分别为α、β和γ；
第五计算单元，用于根据各个所述分电场值矢量的大小，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度：
Figure FDA00030585236000000522
Figure FDA00030585236000000523
Figure FDA00030585236000000524
其中，▽Ex为各所述电场值矢量在X轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ey为各个电场值矢量在Y轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ez为各个电场值矢量在Z轴上的分电场值矢量的电场梯度，d12为所述第一电场传感器所在平面与所述第二电场传感器所在平面的距离，d23为所述第二电场传感器所在平面与所述第三电场传感器所在平面的距离，d31为所述第三电场传感器所在平面与所述第一电场传感器所在平面的距离，d12x为d12在X轴上的分量，d12y为d12在Y轴上的分量，d12z为d12在Z轴上的分量，d23x为d23在X轴上的分量，d23y为d23在Y轴上的分量，d23z为d23在Z轴上的分量，d31x为d31在X轴上的分量，d31y为d31在Y轴上的分量，d31z为d31在Z轴上的分量；
第六计算单元，用于根据各个所述分电场值矢量的电场梯度计算总电场梯度。
10.一种基于电场传感器判断电压等级的系统，其特征在于，所述系统包括：
MCU处理器，第一电场传感器，第二电场传感器，第三电场传感器以及扬声器；
所述MCU处理器与各个电场传感器之间，以及与扬声器之间通过连接线进行连接；
所述第一电场传感器与所述第三电场传感器关于第一平面对称，所述第二电场传感器的垂直中心线在所述第一平面内；
所述MCU处理器包括权利要求6-9中任一项所述的装置。
CN201810480627.XA 2018-05-18 2018-05-18 一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统 Active CN108918944B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810480627.XA CN108918944B (zh) 2018-05-18 2018-05-18 一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810480627.XA CN108918944B (zh) 2018-05-18 2018-05-18 一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108918944A CN108918944A (zh) 2018-11-30
CN108918944B true CN108918944B (zh) 2021-06-25

Family

ID=64403905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810480627.XA Active CN108918944B (zh) 2018-05-18 2018-05-18 一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108918944B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109633375A (zh) * 2018-12-21 2019-04-16 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种配电网安全距离识别方法及装置
CN109521257B (zh) * 2019-01-30 2020-11-27 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种高压交直流输电线的电压等级识别系统及方法
CN110596447A (zh) * 2019-07-09 2019-12-20 国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司 一种基于电场测量的带电设备周围安全检测装置及其检测方法
CN112485502A (zh) * 2020-11-25 2021-03-12 国网山东省电力公司建设公司 特高压变电站起重机吊装电场强度阈值确定系统及方法
CN113671325B (zh) * 2021-08-18 2022-10-11 云南电网有限责任公司大理供电局 一种基于高频电场变化的终端局放监测方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008096129A (ja) * 2006-10-06 2008-04-24 Fujitsu Ltd 電位勾配測定装置及び電子デバイスプロセス評価装置
CN105203857A (zh) * 2015-08-31 2015-12-30 云南电网有限责任公司电力科学研究院 基于电光二次效应的空间强电场测量系统
CN105448035A (zh) * 2015-12-28 2016-03-30 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种高压线近电预警方法及装置
CN106291136A (zh) * 2016-07-22 2017-01-04 广东卓维网络有限公司 一种工频电场检测方法及近电报警装置
CN107607798A (zh) * 2017-08-07 2018-01-19 厦门亿力吉奥信息科技有限公司 触电风险监测方法及可穿戴设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008096129A (ja) * 2006-10-06 2008-04-24 Fujitsu Ltd 電位勾配測定装置及び電子デバイスプロセス評価装置
CN105203857A (zh) * 2015-08-31 2015-12-30 云南电网有限责任公司电力科学研究院 基于电光二次效应的空间强电场测量系统
CN105448035A (zh) * 2015-12-28 2016-03-30 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种高压线近电预警方法及装置
CN106291136A (zh) * 2016-07-22 2017-01-04 广东卓维网络有限公司 一种工频电场检测方法及近电报警装置
CN107607798A (zh) * 2017-08-07 2018-01-19 厦门亿力吉奥信息科技有限公司 触电风险监测方法及可穿戴设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN108918944A (zh) 2018-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108918944B (zh) 一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统
CN103310589B (zh) 一种报警信息生成方法及装置
US10190992B2 (en) Structure status determination device, status determination system, and status determination method
CN109829908B (zh) 基于双目影像的电力线下方地物安全距离检测方法及设备
CN108106562A (zh) 一种接触网测量方法及装置
JP2015078849A (ja) 設備状態検出方法およびその装置
EP3472090B1 (en) Safety system
US8111059B1 (en) Electric current locator
Li et al. A shell-based magnetic field model for magnetic proximity detection systems
CN103900528A (zh) 一种大型构件三维空间剖面圆度检测方法
CN101673316A (zh) 基于混合监测来识别需调整索力的支承索的方法
CN105445729A (zh) 无人机飞行三维航迹精度检测方法及系统
WO2019013673A1 (ru) Магнитный дефектоскоп для диагностики подземных стальных трубопроводов
RU2634755C2 (ru) Способ и устройство диагностики технических параметров подземного трубопровода
CN109186549A (zh) 一种基于视觉的铁塔倾斜角度测量方法
CN109861131A (zh) 组合间隙的确定方法及装置、存储介质
CN103292773A (zh) 一种基于最小区域的对称度误差评定方法
CN111650539A (zh) 导线运行参数检测方法、系统、装置和计算机设备
CN110992418A (zh) 一种导线覆冰厚度监测系统及方法
Ztoupis et al. Measurement and calculation of power frequency electric fields generated by high voltage overhead power lines
EP3392605A1 (en) Trolley wire measuring apparatus and trolley wire measuring method
CN106323335B (zh) 一种可重构室内移动机器人导航性能测评仪及其测评方法
CN203274740U (zh) 电力杆塔倾斜角度测量仪
JP2017156282A (ja) 電荷量の推定方法、推定装置、及び推定プログラム
CN113205506B (zh) 一种电力设备全空间信息三维重构方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant