CN110910608A - 一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统及方法，包括全方位泛在感知模块，自检与状态评估模块，以及通信模块、语音提示模块、摄像模块、电源模块、监控中心模块和移动查看终端模块；自检与状态评估模块、通信模块、语音提示模块和电源模块分别连接全方位泛在感知模块；摄像模块连接所述通信模块；监控中心模块和移动查看终端模块分别通过电力通信网连接通信模块。该系统简化了作业前屏蔽服检查流程；并且能对安全距离、电场强度、温湿度等数据和环境数据实时预警和提示，辅助提升带电作业人员的安全保障能力；能实现现场后勤保障人员手机客户端线上监控到运维检修监控中心线路故障诊断与决策、语音指挥等多维度全方位过程管控。

Description

一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统及方法

技术领域

本发明涉及一种智能屏蔽服感知系统及方法，具体是一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统及方法，属于输电线路技术领域。

背景技术

随着电网的快速发展和供电可靠性要求的提高，线路长期不停电稳定运行对国民经济有着至关重要的作用。当前带电作业已成为提高电网经济效益和服务质量的重要检修手段，而带电作业屏蔽服作为带电作业人员的安全保障重要工具，其性能的好坏直接关系到操作人员的生命安全。

目前，我国输电线路带电作业成套屏蔽服不具备智能感知系统，仅由上衣、裤子、帽子、袜子、手套、鞋及其相应的连接线和连接头组成。作业人员需在穿戴完各部件后，将相应的电气接线连接完毕，并利用外部测试仪表对多项指标进行测量合格后方可进行电场作业。这种屏蔽服穿戴繁琐、检查复杂、功能单一、耗费大量的时间，也没有任何安全距离、电场强度、温湿度等操作数据和环境数据提示，操作人员在作业中一旦有任何疏忽或不注意都将会带来不可挽回的损失。基于传统屏蔽服的诸多弊端，有必要设计一种更加智能化的屏蔽服来代替传统的带电作业屏蔽服，从而为检修人员提供更加安全的操作环境。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统及方法，通过自检与状态评估模块、全方位泛在感知模块、通信模块、摄像模块、语音提示模块等部件的结合，大大简化作业前屏蔽服检查流程；并且能对安全距离、电场强度、温湿度等操作数据和环境数据实时预警和提示，辅助提升带电作业人员的安全保障能力；通过监控中心模块和移动查看终端模块实现现场后勤保障人员手机客户端线上监控到运维检修监控中心线路故障诊断与决策、语音指挥等多维度全方位过程管控。

针对现有技术存在的问题，一方面，本发明所采取的技术方案是：一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统，包括:

全方位泛在感知模块，用于实时监测作业人员各项身体指标，记录分析周围环境参数、进行人机交互与安全预警，进一步提示作业人员对自身以及周围存在的潜在危险点，并反馈对应的解决办法；

自检与状态评估模块，用于对带电作业屏蔽服内各模块的电阻值、内通电流进行监测和反馈；

以及通信模块、语音提示模块、摄像模块、电源模块、监控中心模块和移动查看终端模块；

所述自检与状态评估模块、通信模块、语音提示模块和电源模块分别连接所述全方位泛在感知模块；

所述摄像模块连接所述通信模块；所述监控中心模块和移动查看终端模块分别通过电力通信网连接所述通信模块。

进一步地，所述全方位泛在感知模块包括芯片处理模块、压电薄膜传感模块、雷达传感模块、温湿度传感模块、电场传感模块和OLED显示模块；

所述压电薄膜传感模块、雷达传感模块、温湿度传感模块、电场传感模块和OLED显示模块分别连接所述芯片处理模块。

进一步地，所述自检与状态评估模块包括电阻值参数测量模块和内通电流参数测量模块。

进一步地，所述通信模块为5G通信模块。

进一步地，所述电源模块为锂电池。

进一步地，所述语音提示模块为SUSHINSS1211PA2型蜂鸣器。

进一步地，所述芯片处理模块为ARMCortex-R8处理器，压电薄膜传感模块为LTD0系列压电薄膜传感器，雷达传感模块为PCR雷达传感器，温湿度传感模块HTU21D，电场传感模块为MEMS电场传感器，OLED显示模块为OLED显示屏；

所述移动查看终端模块为手机APP软件或微信小程序。

另一方面，本发明实施例提供一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知方法，所述方法包括：

S1：通过自检与状态评估模块检测内部电流、通流容量和最远点间电阻数值，推算出系统模块之间连接状况，并通过OLED显示模块显示出损坏的连接部位和低于标准值的相关电气性能数值；并通过语音提示模块实时给予警报并提出维修、更换方案；进一步将监测到是屏蔽服的状态信息发送至芯片处理模块进行处理；

S2：通过全方位泛在感知模块实时监测作业人员身体指标，记录分析周围环境参数；进一步将人员身体指标和周围环境参数信息发送至芯片处理模块进行处理；

S3：通过摄像模块实时拍摄现场作业画面，并通过通信模块将所述现场作业画面实时传送至监控中心模块和移动查看终端模块；

S4：将所述屏蔽服状态、人员身体指标、周围环境参数、和现场作业画面通过摄像模块和通信模块实时传送至监控中心模块和移动查看终端模块；通过监控中心模块和移动查看终端模块实时显示的参数和作业画面，后台操作人员通过讲机远程指导作业。

进一步地，在步骤S1中：通过电阻值参数测量模块分别测量屏蔽服中指定区域之间的电阻值，取其最大值作为实测值；通过内通电流参数测量模块监测系统中的内部电流和通流容量；若所述实测值、内部电流和通流容量分别大于相应阈值，则通过语音提示模块和OLED显示模块提示超标告警。

进一步地，在步骤S2中，通过压电薄膜传感模块以及温湿度传感模块实时对人体体温、心率和汗液进行检测，实现对带电作业人员身体状态进行感知；通过将电场传感模块对作业现场的电场和磁场强度进行测量；通过温湿度传感模块对作业现场湿度和温度进行测量；通过雷达传感模块对作业环境的风速以及作业安全距离进行监测；进一步通过内部集成电路将人员身体指标、周围环境参数、屏蔽服状态传输至芯片处理模块；

通过实时将传输至芯片处理模块的数据和正常数据进行比对，若所述超过安全阈值，将报警信号传输至通信模块和OLED显示模块。

本发明的有益效果：通过自检与状态评估模块、全方位泛在感知模块、通信模块、摄像模块、语音提示模块等部件的结合，大大简化作业前屏蔽服检查流程；并且能对安全距离、电场强度、温湿度等操作数据和环境数据实时预警和提示，辅助提升带电作业人员的安全保障能力；通过监控中心模块和移动查看终端模块实现现场后勤保障人员手机客户端线上监控到运维检修监控中心线路故障诊断与决策、语音指挥等多维度全方位过程管控；提高工作效率，具有良好的经济价值和实用价值。

附图说明

图1是本发明结构示意图之一；

图2是本发明结构示意图之二；

图3是本发明电路图。

图中：100-全方位泛在感知模块；110-芯片处理模块；120-压电薄膜传感模块；130-雷达传感模块；140-温湿度传感模块；150-电场传感模块；160-OLDE显示模块；200-自检与状态评估模块；210-电阻值参数测量模块；220-内通电流参数测量模块；300-通信模块；400-语音提示模块；500-摄像模块；600-电源模块；700-监控中心模块；800-移动查看终端模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是，在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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。

结合图1和图2可知，该输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统包括全方位泛在感知模块100，用于实时监测作业人员各项身体指标，记录分析周围环境参数、进行人机交互与安全预警，进一步提示作业人员对自身以及周围存在的潜在危险点，并反馈对应的解决办法；自检与状态评估模块200，用于对带电作业屏蔽服内各模块的电阻值、内通电流进行监测和反馈；以及通信模块300、语音提示模块400、摄像模块500、电源模块600、监控中心模块700和移动查看终端模块800；自检与状态评估模块200、通信模块300、语音提示模块400和电源模块600分别连接全方位泛在感知模块100。

摄像模块500连接所述通信模块300；监控中心模块700和移动查看终端模块800分别通过电力通信网连接通信模块300。

全方位泛在感知模块100包括芯片处理模块100、压电薄膜传感模块120、雷达传感模块130、温湿度传感模块140、电场传感模块150和OLED显示模块160；所述压电薄膜传感模块120、雷达传感模块130、温湿度传感模块140、电场传感模块150和OLED显示模块160分别连接所述芯片处理模块100。

自检与状态评估模块200包括电阻值参数测量模块210和内通电流参数测量模块220；所述通信模块300采用5G通信模块；所述电源模块600采用锂电池。

芯片处理模块100采用ARMCortex-R8处理器，压电薄膜传感模块120采用LTD0系列压电薄膜传感器，雷达传感模块130采用PCR雷达传感器，温湿度传感模块140采用HTU21D型传感器，电场传感模块150采用MEMS电场传感器，OLED显示模块160采用OLED显示屏；所述语音提示模块400采用SUSHINSS 1211PA2型蜂鸣器。摄像模块500采用高清云平台摄像头；移动查看终端模块800为手机APP软件或微信小程序。

本实施例提供输电线路带电作业屏蔽服智能感知系统，在以ARM Corte-R8处理器为内核的基础上，在屏蔽服内层植入HTU21D温湿度传感器和LTD0系列压电薄膜传感器；在屏蔽服外层植入MEMS电场传感器、HTU21D温湿度传感器和PCR雷达传感器；在屏蔽服袖口植入OLED显示屏、在屏蔽服手臂处植入5G通信模块；在屏蔽服胸前设置高清云平台摄像头，SUSHIN SS1211PA2语音提示模块作为外围设备。

本实施例通过上述感知系统实现对作业人员身体状态、现场环境等因素的智能感知与判断，并与通信报警系统实时互联互通，构建带电作业全息安全防护体系。

如图3中所示，该输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统以ARM Corte-R8为核心，包含了HTU21D温湿度传感器和LTD0系列压电薄膜传感器，其中HTU21D温湿度传感器引脚VDD与电源AVCC相连，引脚DATD、引脚SCK分别与ARM Corte-R8引脚PB7、PB6相连；LTD0系列压电薄膜传感器引脚DATA与ARM Corte-R8引脚PA25相连。在作业人员穿点好智能屏蔽服后，内层的LTD0系列压电薄膜传感器以及HTU21D温湿度传感器立即激活，实时对人体体温、心率和汗液进行检测，实现对带电作业人员身体状态进行感知，并通过内部集成电路传输数据至ARM Corte-R8。处理后的数据会实时比对正常数据及传输数据，在发现超过安全阈值，作业人员身体状态不适合带电作业及时发出报警，并将信号传输至位于屏蔽服右手处的5G通信模块，同时会将相关数据反映在位于屏蔽服左手袖口处的OLED显示屏上，以系统辅助推测和人员自我判断的方式保证作业人员的身体状态维持在较高的安全水平。

系统中还包含了MEMS电场传感器、HTU21D温湿度传感器和PCR雷达传感器，其中：MEMS电场传感器引脚DATD与ARM Corte-R8引脚PA26相连；HTU21D温湿度传感器引脚VDD与电源AVCC相连，引脚DATD、引脚SCK分别与ARM Corte-R8引脚PB11、PB10相连；PCR雷达传感器引脚INTERRUPT、SPI_SS、SPI_MOSI、SPI_CLK、ENABLE分别与ARM Corte-R8引脚PA21、PA22、PB15、PB13、PA26相连，引脚SPI_MISO通过30Ω的电阻与ARM Corte-R8引脚PB14相连。作业人员穿点好智能屏蔽服后，在屏蔽服外层的传感器随即被激活，可对作业现场湿度、温度、风速等作业环境进行自动监测，并在作业人员进出电场的过程中，实时对周围的电场、磁场状态进行监测，实时将数据传输至以ARM Corte-R8处理芯片。ARM Corte-R8处理芯片对数据进行分析，实现环境天气和安全距离的实时预警，并将信号传输至位于屏蔽服右手臂处的5G通信模块。同时ARM Corte-R8处理芯片通过实时分析可以提供带电作业进电位方式、带电作业时间控制等辅助决策，将相关数据反映在位于屏蔽服左手袖口处的OLED显示屏上，以供人员自我判断，综合保证人员的作业环境和作业方式维持在较高的安全水平。

该输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统还包括内部电流检测电路、通流容量检测电路以及电阻测量电路，利用200Ω精确电阻分压测出Rx电压经过ADC0809芯片A/D转换并口输出，其中ADC0809芯片引脚D0～D7分别与ARM Corte-R8引脚PA4～PA11相连，屏蔽服智能感知系统能进行自检演算，作业人员穿戴好后，系统通过检测内部电流、通流容量、最远点间电阻等数值，推算出各部分之间连接状况和内部是否有断丝现象，并在位于屏蔽服左手袖口处的OLED显示屏上显示出可能有损坏的连接部位和低于标准值的相关电气性能数值，实时给予警报以及维修、更换方案，实时确保屏蔽服本身的安全性能维持在较高水平。

除此之外，该输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统能够将人身、环境、屏蔽服状态和现场作业画面通过摄像模块500，利用5G通信模块300实时传送至监控中心模块700和移动查看终端APP模块800，实现作业数据的实时显示，专家可以在调度控制室进行远程诊断与通对讲机远程对话指导，从而达到带电作业全过程的远程安全监控的目的。

本发明实施例还提供一种智能屏蔽服感知方法，包括但不限于以下步骤：

S1：通过自检与状态评估模块200检测内部电流、通流容量和最远点间电阻数值，推算出系统模块之间连接状况，并通过OLED显示模块160显示出损坏的连接部位和低于标准值的相关电气性能数值；并通过语音提示模块400实时给予警报并提出维修、更换方案；进一步将监测到是屏蔽服的状态信息发送至芯片处理模块110进行处理；

S2：通过全方位泛在感知模块100实时监测作业人员身体指标，记录分析周围环境参数；进一步将人员身体指标和周围环境参数信息发送至芯片处理模块110进行处理；

S3：通过摄像模块500实时拍摄现场作业画面，并通过通信模块300将所述现场作业画面实时传送至监控中心模块700和移动查看终端模块800；

S4：将所述屏蔽服状态、人员身体指标、周围环境参数、和现场作业画面通过摄像模块500和通信模块300实时传送至监控中心模块700和移动查看终端模块800；通过监控中心模块700和移动查看终端模块800实时显示的参数和作业画面，后台操作人员通过讲机远程指导作业。

其中，在步骤S1中：通过电阻值参数测量模块210分别测量屏蔽服中指定区域之间的电阻值，取其最大值作为实测值；通过内通电流参数测量模块220监测系统中的内部电流和通流容量；若所述实测值、内部电流和通流容量分别大于相应阈值,通常情况下该阈值为20Ω，则通过语音提示模块400和OLED显示模块160提示超标告警。

在步骤S2中，通过压电薄膜传感模块120以及温湿度传感模块140实时对人体体温、心率和汗液进行检测，实现对带电作业人员身体状态进行感知；通过将电场传感模块150对作业现场的电场和磁场强度进行测量；通过温湿度传感模块140对作业现场湿度和温度进行测量；通过雷达传感模块130对作业环境的风速以及作业安全距离进行监测；进一步通过内部集成电路将人员身体指标、周围环境参数、屏蔽服状态传输至芯片处理模块110；

通过实时将传输至芯片处理模块110的数据和正常数据进行比对，若所述超过安全阈值，将报警信号传输至通信模块300和OLED显示模块160。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明原理和实质的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统，其特征在于，包括：

全方位泛在感知模块，用于实时监测作业人员各项身体指标，记录分析周围环境参数、进行人机交互与安全预警，进一步提示作业人员对自身以及周围存在的潜在危险点，并反馈对应的解决办法；

自检与状态评估模块，用于对带电作业屏蔽服内各模块的电阻值、内通电流进行监测和反馈；

以及通信模块、语音提示模块、摄像模块、电源模块、监控中心模块和移动查看终端模块；

所述自检与状态评估模块、通信模块、语音提示模块和电源模块分别连接所述全方位泛在感知模块；

所述摄像模块连接所述通信模块；

所述监控中心模块和移动查看终端模块分别通过电力通信网连接所述通信模块。

2.如权利要求1所述的一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统，其特征在于：所述全方位泛在感知模块包括芯片处理模块、压电薄膜传感模块、雷达传感模块、温湿度传感模块、电场传感模块和OLED显示模块；

所述压电薄膜传感模块、雷达传感模块、温湿度传感模块、电场传感模块和OLED显示模块分别连接所述芯片处理模块。

3.如权利要求2所述的一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统，其特征在于，所述自检与状态评估模块包括电阻值参数测量模块和内通电流参数测量模块。

4.如权利要求3所述的一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统，其特征在于，所述通信模块为5G通信模块。

5.如权利要求1或2所述的一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统，其特征在于，所述电源模块为锂电池。

6.如权利要求1或2所述的一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统，其特征在于，所述语音提示模块为SUSHINSS1211PA2型蜂鸣器。

7.如权利要求3所述的一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统，其特征在于，所述芯片处理模块为ARMCortex-R8处理器，压电薄膜传感模块为LTD0系列压电薄膜传感器，雷达传感模块为PCR雷达传感器，温湿度传感模块HTU21D型传感器，电场传感模块为MEMS电场传感器，OLED显示模块为OLED显示屏；

所述移动查看终端模块为手机APP软件或微信小程序。

8.一种基于权1至权7所述任一项输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统的输电线路带电作业智能屏蔽服感知方法，其特征在于，所述方法包括:

S1：通过自检与状态评估模块检测内部电流、通流容量和最远点间电阻数值，推算出系统模块之间连接状况，并通过OLED显示模块显示出损坏的连接部位和低于标准值的相关电气性能数值；并通过语音提示模块实时给予警报并提出维修、更换方案；进一步将监测到是屏蔽服的状态信息发送至芯片处理模块进行处理；

S2：通过全方位泛在感知模块实时监测作业人员身体指标，记录分析周围环境参数；进一步将人员身体指标和周围环境参数信息发送至芯片处理模块进行处理；

S3：通过摄像模块实时拍摄现场作业画面，并通过通信模块将所述现场作业画面实时传送至监控中心模块和移动查看终端模块；

S4：将所述屏蔽服状态、人员身体指标、周围环境参数、和现场作业画面通过摄像模块和通信模块实时传送至监控中心模块和移动查看终端模块；通过监控中心模块和移动查看终端模块实时显示的参数和作业画面，后台操作人员通过讲机远程指导作业。

9.如权利要求8所述的一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知方法，其特征在于，在步骤S1中：通过电阻值参数测量模块分别测量屏蔽服中指定区域之间的电阻值，取其最大值作为实测值；通过内通电流参数测量模块监测系统中的内部电流和通流容量；若所述实测值、内部电流和通流容量分别大于相应阈值，则通过语音提示模块和OLED显示模块提示超标告警。

10.如权利要求8所述的一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知方法，其特征在于，在步骤S2中，通过压电薄膜传感模块以及温湿度传感模块实时对人体体温、心率和汗液进行检测，实现对带电作业人员身体状态进行感知；通过将电场传感模块对作业现场的电场和磁场强度进行测量；通过温湿度传感模块对作业现场湿度和温度进行测量；通过雷达传感模块对作业环境的风速以及作业安全距离进行监测；进一步通过内部集成电路将人员身体指标、周围环境参数、屏蔽服状态传输至芯片处理模块；

通过实时将传输至芯片处理模块的数据和正常数据进行比对，若所述超过安全阈值，将报警信号传输至通信模块和OLED显示模块。

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