CN110470918B - 一种测量高压电场三维分布的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测量高压电场三维分布的方法及系统，该系统中，姿态传感器实时检测安装本体当前位置相对于原始标定位置的角度向量偏移值，电场传感器测量当前位置以及当前角度向量偏移值下的电场强度值，实现对相对于检测系统的原始标定位置下电场强度分布信息的匹配和计算，最终完成对高压电场三维分布信息的测量。该检测系统及方法在不增加电场传感器数量的前提下，提高了电场检测的有效覆盖范围，保障了其便携性和易使用性，对检测人员提供了更全面的保护。本申请提供的检测系统中，能够自由旋转的云台的设置使得电场测量装置不存在检测盲区，进而不存在因检测盲区而导致的误报或漏报问题。

Description

一种测量高压电场三维分布的方法及系统

技术领域

本发明涉及高压电场技术领域，尤其涉及一种测量高压电场三维分布的方法及系统。

背景技术

随着科技的发展，以电能作为动力的电力已经成为了保障人们正常生活，推动社会进步的必要基础之一。为提高电力输送的效率和距离，目前普遍采用高压或特高压输电的方式实现电力的远程输送，最高输电电压甚至已经超过1000kV。由于输电电压不断提高，因而处于带电作业过程中的设备在维护和保养时，稍有不慎就会导致严重的人身安全事故。基于此，根据电压等级的不同，制定了对应的带电作业安全间距规范，以防止作业人员过于接近带电设备、设施而导致触电事故。

在实际作业过程中，需要判断作业人员与带电设备之间的间距是否在规定范围内，以确保工作人员的人身安全。目前，主要的测量方法是使用具备电场强度测量及预警功能的智能安全头盔。具体的，通过集成在安全头盔内部的多个电场传感器能够实时检测安全头盔佩戴者周围的电场强度。当电场强度高于设定阈值时，即认为作业人员已经逾越了规定的安全间距。另外，还能够通过声光报警器对其进行警示。上述设备具有成本低、便携性好、易于推广应用的优点，能够集成到可穿戴式设备中。

然而，上述智能安全头盔中的电场传感器的数量有限且采用固定安装的方式，这导致其检测角度是固定的。由于电场分布具有一定的指向性，因而固定的检测角度易使得智能安全头盔在实际使用过程中产生较大的检测盲区，容易引起误报或漏报。

发明内容

本发明提供一种测量高压电场三维分布的方法及系统，以解决现有检测设备存在检测盲区的问题。

本发明提供一种测量高压电场三维分布的方法，包括：

根据电场测量装置中的姿态传感器确定当前位置与原始标定位置之间的角度向量偏移值；其中，所述原始标定位置为测量系统水平放置时，中轴线指向正北方向时的位置；

根据所述电场测量装置中的电场传感器以及所述角度向量偏移值确定所述当前位置下与所述角度向量偏移值相对应的电场强度；

在所述当前位置不变的情况下，调整所述电场测量装置的朝向，确定不同朝向下的角度向量偏移值以及电场强度；

根据向量累积方法以及不同朝向下的所述角度向量偏移值、所述电场强度确定当前位置的高压电场三维分布。

本发明提供一种测量高压电场三维分布的系统，包括安装本体以及均设置于所述安装本体内部的主控制器和电场测量装置；所述电场测量装置包括设置于所述安装本体上的云台以及设置于所述云台上的电场传感器和姿态传感器，所述云台、所述电场传感器和所述姿态传感器分别连接所述主控制器。

优选地，所述系统还包括通信模块，所述通信模块分别连接所述主控制器和上位机。

优选地，所述云台沿所述安装本体的水平方向或垂直方向自由旋转。

优选地，所述系统还包括电池，所述电池分别电连接所述主控制器、所述云台、所述电场传感器和所述姿态传感器。

优选地，所述安装本体为安全头盔。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明提供一种测量高压电场三维分布的方法及系统，该系统中，检测人员在复杂高压环境下工作时，将测量系统佩戴于人体上。检测人员在检测行走的过程中，姿态传感器实时检测安装本体当前位置相对于原始标定位置的角度向量偏移值，同时，电场传感器测量当前位置以及当前角度向量偏移值下的电场强度值，实现对相对于检测系统的原始标定位置下电场强度分布信息的匹配和计算，最终完成对高压电场三维分布信息的测量。当检测人员过于接近带电设备、设施时，检测系统会自动报警，以提示检测人员。本申请实施例提供的测量高压电场三维分布的系统在不增加电场传感器数量的前提下，提高了电场检测的有效覆盖范围，保障了其便携性和易使用性，对检测人员提供了更全面的保护。本申请实施例提供的检测系统中，能够自由旋转的云台的设置使得电场测量装置不存在检测盲区，进而不存在因检测盲区而导致的误报或漏报问题。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

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为本发明实施例提供的测量高压电场三维分布的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的测量高压电场三维分布的系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的测量高压电场三维分布的系统的电连接示意图；

图4为本发明实施例提供的电场测量装置的结构示意图；

符号表示：

1-安装本体，2-主控制器，3-电场测量装置，4-云台，5-电场传感器，6-姿态传感器，7-通信模块，8-上位机，9-电池。

具体实施方式

请参考附图1，附图1示出了本申请实施例提供的测量高压电场三维分布的方法的流程示意图。由附图1可见，本申请实施例提供的测量高压电场三维分布的方法包括：

S01：根据电场测量装置中的姿态传感器确定当前位置与原始标定位置之间的角度向量偏移值；其中，所述原始标定位置为测量系统水平放置时，中轴线指向正北方向时的位置。

在采用本申请实施例提供的测量系统测量高压电场的三维分布前，设定测量系统水平放置时，中轴线指向正北方向时的位置为原始标定位置。在该原始标定位置下，电场测量装置中的姿态传感器测得的角度向量偏移值为零。检测人员走到测定位置时，电场测量装置中的姿态传感器检测安装本体当前位置与原始标定位置之间的角度向量偏移值，得到当前位置与原始标定位置之间的角度向量偏移值。

S02：根据所述电场测量装置中的电场传感器以及所述角度向量偏移值确定所述当前位置下与所述角度向量偏移值相对应的电场强度。

在当前位置以及当前测定的角度向量偏移值前提下，根据电场测量装置中的电场传感器检测电场强度，得到当前位置下与角度向量偏移值相对应的电场强度。

S03：在所述当前位置不变的情况下，调整所述电场测量装置的朝向，确定不同朝向下的角度向量偏移值以及电场强度。

在当前位置不变的情况下，不断调整电场测量装置的垂直朝向，进而确定不同朝向下的角度向量偏移值以及与角度向量偏移值相对应的电场强度。

S04：根据向量累积方法以及不同朝向下的所述角度向量偏移值、所述电场强度确定当前位置的高压电场三维分布。

根据上述测量的角度向量偏移值、与角度向量偏移值相对应的电场强度，利用向量累积方法确定出当前位置下的高压电场三维分布。

基于本申请实施例提供的测量高压电场三维分布的方法，本申请实施例还提供一种测量高压电场三维分布的系统。如附图2、3所示，本申请实施例提供的测量高压电场三维分布的系统包括安装本体1以及均设置于安装本体1内部的主控制器2和电场测量装置3。其中，安装本体1为主控制器2和电场测量装置3的设置主体。较为优选地，本申请实施例中的安装本体1为安全头盔，以便于测量系统的佩戴。当然，安装本体1还可以为其他的装置，以实现测量系统佩戴于人体的不同部位。电场测量装置3用于测量不同方向上的电场强度以及角度向量偏移值。主控制器2用于实现对电场测量装置3检测到的数据进行分析计算，还用于对电场测量装置3的运动进行控制。

具体的，电场测量装置3包括云台4、电场传感器5和姿态传感器6，如附图4所示。云台4设置于安装本体1上，其用于设置电场传感器5和姿态传感器6。云台4具有两个相互垂直的旋转自由度，能够分别沿安装本体1的水平方向或垂直方向自由旋转，以实现电场传感器5表面垂直朝向的调整。本申请实施例中的云台4的旋转通过微型步进电机进行驱动，旋转的角度和方向可通过主控制器2进行控制，由此，云台4与主控制器2电连接。

电场传感器5和姿态传感器6分别安装在云台4上。其中，电场传感器5基于平行板电容检测原理，能够实现对所处位置处的电场强度的测量，以实现不同方向上电场强度的测量。电场传感器5与主控制器2相连接，因而电场传感器5检测到的电场强度通过放大、滤波和模数转换处理后传送至主控制器2，以使主控制器2对电场强度进行分析计算。姿态传感器6和电场传感器5位于云台4的同一水平面上，其能够实时采集当前角度向量偏移量。姿态传感器6主控制器2相连接，因而姿态传感器6采集到的当前角度向量偏移量传送至主控制器2，以使主控制器2对当前角度向量偏移量进行分析计算。由于云台4能够分别沿安装本体1的水平方向或垂直方向自由旋转，且电场传感器5和姿态传感器6均安装在云台4上，因而本申请实施例提供的检测系统不存在检测盲区，进而不存在因检测盲区而导致的误报或漏报问题。

进一步，本申请实施例中的检测系统还包括通信模块7，该通信模块7分别连接主控制器2和上位机8，以实现检测系统与上位机8之间的数据通信，进而实现对检测系统的监测。更进一步，本申请实施例中的检测系统还包括电池9，该电池9分别电连接主控制器2、云台4、电场传感器5和姿态传感器6，以便于给主控制器2等提供电能。

在本申请实施例提供的测量高压电场三维分布的系统中，检测人员在复杂高压环境下工作时，将测量系统佩戴于人体上。检测人员在检测行走的过程中，姿态传感器6实时检测安装本体1当前位置相对于原始标定位置的角度向量偏移值，同时，电场传感器5测量当前位置以及当前角度向量偏移值下的电场强度值，实现对相对于检测系统的原始标定位置下电场强度分布信息的匹配和计算，最终完成对高压电场三维分布信息的测量。当检测人员过于接近带电设备、设施时，检测系统会自动报警，以提示检测人员。本申请实施例提供的测量高压电场三维分布的系统在不增加电场传感器数量的前提下，提高了电场检测的有效覆盖范围，保障了其便携性和易使用性，对检测人员提供了更全面的保护。本申请实施例提供的检测系统中，能够自由旋转的云台4的设置使得电场测量装置3不存在检测盲区，进而不存在因检测盲区而导致的误报或漏报问题。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明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，本发明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)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (5)

1.一种测量高压电场三维分布的方法，其特征在于，包括：

根据电场测量装置中的姿态传感器确定当前位置与原始标定位置之间的角度向量偏移值；其中，所述原始标定位置为测量系统水平放置时，中轴线指向正北方向时的位置；

根据所述电场测量装置中的电场传感器以及所述角度向量偏移值确定所述当前位置下与所述角度向量偏移值相对应的电场强度；

在所述当前位置不变的情况下，调整所述电场测量装置的朝向，确定不同朝向下的角度向量偏移值以及电场强度；

根据向量累积方法以及不同朝向下的所述角度向量偏移值和所述电场强度确定当前位置的高压电场三维分布。

2.一种用于权利要求1所述方法的测量高压电场三维分布的系统，其特征在于，包括安装本体（1）以及均设置于所述安装本体（1）内部的主控制器（2）和电场测量装置（3）；所述电场测量装置（3）包括设置于所述安装本体（1）上的云台（4）以及设置于所述云台（4）上的电场传感器（5）和姿态传感器（6），所述云台（4）、所述电场传感器（5）和所述姿态传感器（6）分别连接所述主控制器（2），所述云台（4）沿所述安装本体（1）的水平方向或垂直方向自由旋转。

3.根据权利要求2所述的测量高压电场三维分布的系统，其特征在于，所述系统还包括通信模块（7），所述通信模块（7）分别连接所述主控制器（2）和上位机（8）。

4.根据权利要求2所述的测量高压电场三维分布的系统，其特征在于，所述系统还包括电池（9），所述电池（9）分别电连接所述主控制器（2）、所述云台（4）、所述电场传感器（5）和所述姿态传感器（6）。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的测量高压电场三维分布的系统，其特征在于，所述安装本体（1）为安全头盔。

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