CN111624394A - 一种智能短路接地监测装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能短路接地监测装置，包括验电模块，主模块、短路接地装置副模块以及短路接地棒；验电模块包括工作头，验电电路和报警器，所述主模块包括微控制器，RFID扫描仪，人体传感器，GPRS通信与GNSS定位模组，供电及辅助系统，指示与告警系统以及天线系统；短路接地棒与短路接地线相连构成短路接地装置，短路接地棒的线路端线夹与RFID有源标签相连构成智能短路接地装置副模块；该智能短路接地监测装置可以实时向后台及终端显示其行程路线以及施工位置，对线路进行验电，监测线路端线夹是否挂接牢靠，提供人体感应报警并进行漏拆提示。该智能短路接地监测装置支持无线数据传输功能，大大提高电网检修工作的智能化程度和信息化程度，提高现场作业人员的施工效率和安全性。

Description

一种智能短路接地监测装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及电气安全领域，尤其是一种智能短路接地监测装置的使用方法。

背景技术

目前市面上的短路接地装置不具备验电功能，实时跟踪定位功能，判断线路端线夹挂接是否牢靠功能以及环境探测功能，容易引发一些安全事故。

尤其是当短路接地时，接地点可能会存在跨步电压，人员意外靠近存在触电风险。此外在电网短路接地操作中，需要人工记录操作地址，操作流程，而传统的纸笔记录效率低，并且不具备实时性，这使得传统短路接地操作流程复杂，安全风险高，工作信息化程度低，极易引起安全事故：

当施工操作时，线路端线夹未与线路挂接牢靠，从而导致施工人员触电，引发安全事故；当施工完毕后，忘记解除该装置，重合闸后造成最严重的三相短路安全事故，这会对施工人员造成巨大安全隐患，也会给公司带来巨大的经济损失；在施工人员进行施工工作时，无关人员进入施工领域，将会对施工人员和无关人员的生命财产安全造成巨大威胁。

因此，一种具备验电、判断线路端线夹挂接是否牢靠、人员靠近报警、实时定位、漏拆提示功能的智能短路接地监测装置亟待出现。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种智能短路接地监测装置及其使用方法。该智能接地短路装置可以实时向后台及终端显示其行程路线以及施工位置，对线路进行验电，监测线路端线夹是否挂接牢靠，提供人体感应报警并进行漏拆提示。同时还支持无线数据传输功能，大大提高电网检修工作的智能化程度和信息化程度，提高操作效率和安全性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种智能短路接地监测装置，包括验电模块，主模块、短路接地装置副模块以及短路接地棒；验电模块包括工作头，验电电路和报警器，当工作头与线路接触时，验电电路会对线路是否带电进行检测，如果线路没有带电，则进行接下来的操作，如果带电，报警器会报警，提示操作人员该线路带电；

所述主模块包括微控制器，RFID扫描仪，人体传感器，GPRS通信与GNSS定位模组，供电及辅助系统，指示与告警系统以及天线系统；

短路接地棒与短路接地线相连构成短路接地装置，短路接地棒的线路端线夹与RFID有源标签相连构成智能短路接地装置副模块；

一套智能短路接地监测装置配套三个短路接地装置副模块，三个短路接地装置副模块分别安装在与三相输电线路连接的短路接地棒上。

进一步，所述短路接地棒包括钩体，设置在钩体上的线夹，副模块安装槽，电池安装槽，副模块安装槽内安置副模块的电路板，电池安装槽内安置纽扣电池，钩体上还设有固定柱，固定柱上安装联动开关，钩体上带有螺丝孔和固定孔。

进一步，联动开关和线路端线夹的连接状态相关联，副模块的电路板直接与钩体相连接，当线路端线夹与线路紧密相连，联动开关闭合，RFID有源标签输出开关量的闭合信息。

进一步，所述人体传感器为毫米波雷达人体传感器，毫米波雷达人体感应器通过通用数字输入输出端口与微控制器通用数字输入输出端口通信。

进一步，RFID扫描仪通过通用异步串行收发器将各个RFID有源标签的信息上传给微控制器，微控制器在获取到所有短路接地棒均与线路紧密相连的信息后，读取毫米波雷达人体传感器的数据。

进一步，毫米波雷达人体传感器包括雷达和配备的雷达罩。

进一步，雷达的数量为两个，两个雷达对置安装，实现280度以上覆盖，并且经过仿真模拟计算，当正常体型的成年人从未被覆盖的80度接近工作中的短路接地装置时，可以在距离装置4-5米处探测到；当未成年从未被覆盖的80度接近工作中的短路接地装置时，可以在距离装置3-4米处探测到。可以全方位保证在对接近正在施工中短路接地装置的无关人员以及施工人员造成危害前，进行报警。

进一步，RFID扫描仪和微控制器通过通用异步收发传输器与微控制器通用异步收发传输接口通信；

毫米波雷达人体感应器通过通用数字输入输出端口与微控制器通用数字输入输出端口通信；

微控制器通过通用异步收发传输器与GPRS通信与GNSS定位模组通信；

微控制器通过通用数字输入输出端口与告警系统开关信号输入接口连接；

GPRS通信与GNSS定位模组通过I-PEX射频连接器与天线系统相连。

一种智能短路接地监测装置的使用方法，包括如下步骤：

S1、当智能短路接地监测装置从仓库中被拿出时，后台监测到智能短路接地装置离开仓库区域，自动激活定位系统，从而实现对智能短路接地装置实时的定位，并把运动轨迹以及所处位置信息实时的上传到后端，记录并保存相关信息，保证后期装置的找回；

S2、当线路端线夹与线路挂接牢靠后，线路端线夹上的联动开关会在物理接触成功之后，通过RFID有源标签将数据上传至RFID扫描仪，RFID扫描仪通过通用异步串行收发器接收有源标签的相关数据，并把挂接信息上传到后端，在终端上显示出相应的信息；

只有当扫描到全部三个RFID有源标签均指示线路端线夹与线路挂接牢靠时，进入步骤3，否则继续等待数据；

S3、三个RFID有源标签均指示线路端线夹与线路挂接牢靠之后，倒计时5分钟，五分钟结束之后打开人体传感器，如果人体传感器探测到有人员靠近施工区域，则触发报警，并把报警信息上传到后端，在终端上会显示出相应的信息，直到人体传感器探测范围内没有人存在；

S4、在进行以上步骤的同时，微控制器持续收集人体传感器数据，RFID有源标签数据，定位数据并通过GPRS通信模组无线传输。

进一步，所述终端为Android系统手机或后台控制系统。

本发明的有益效果为：1.本发明可以实现实时向后台及终端显示智能短路接地装置行程路线以及其施工位置。当该智能短路接地装置离开仓库时，定位系统自动开启，能够实时的监控该设备所处位置，从而防止智能短路接地装置的丢失，减少电网公司的财产损失；此外还将有效的杜绝施工完毕，不解除该装置，重合闸后造成三相短路时最严重的短路事故；2.可以实现对线路是否带电的检测与报警，当操作进行前，用该设备对所需检测的电路进行验电测试，当发出报警，提示该线路带电，则不能进行下一步操作，以防施工人员发生触电安全事故；3.可以实现环境人体监测，在短路接地操作时，监测接地点周围是否有人接近施工区域5米以内，并发出警报，大大提高了短路接地操作的操作安全性，降低了检修的安全风险，保障了施工人员和无关人员的生命财产安全；4.可以通过RFID技术实现无线化的线路端线夹监控，通过线路端线夹上的微动开关，从而判断线路端线夹是否与线路连接紧密(即线路端线夹是否挂接牢靠)；5.可以通过GPRS实时上传该智能短路接地装置的各种信息，并在后端和手机端同时显示，并储存相关信息，有效地提高了工作效率，保障了操作的规范性以及安全性。可以实现实时数字化监控和存储，能有效的提高了现代电网运维操作的信息化水平以及智能化水平。

附图说明

图1为本发明的硬件系统框架图；

图2为本发明系统工作流程图；

图3为本发明短路接地棒的结构示意图；

图4为本发明毫米波雷达人体传感器的探测范围示意图；

图5为本发明毫米波雷达人体传感器的示意图；

图6为本发明毫米波雷达人体传感器的安装示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种智能短路接地监测装置，包括验电模块，主模块1，三个副模块2，三个副模块分别对应着三相输电线路所对应的短路接地棒3；验电模块包括工作头，验电电路和报警器，当工作头与线路接触时，验电电路会对线路是否带电进行检测，如果线路没有带电，则可进行接下来的操作，如果带电，报警器会进行报警，提示操作人员该线路带电；

主模块1包括微控制器11，RFID扫描仪12，人体传感器13，GPRS通信与GNSS定位模组14，供电及辅助系统，指示与告警系统15以及天线系统；

副模块2包括RFID有源标签21以及开关辅助电路。

短路接地棒3与短路接地线相连构成短路接地装置，短路接地棒3的线路端线夹与RFID有源标签21相连构成智能短路接地装置副模块；RFID有源标签21配套的纽扣电池。

一套智能短路接地监测装置配套三个短路接地装置副模块，三个短路接地装置副模块分别安装在与三相输电线路连接的短路接地棒3上。

短路接地棒3包括钩体31，设置在钩体31上的线夹32，副模块安装槽33，电池安装槽34，副模块安装槽33内安置副模块，电池安装槽34内安置纽扣电池，钩体31上还设有固定柱35，固定柱35上安装联动开关36，钩体31上带有螺丝孔37和固定孔38。

进一步，联动开关36和线路端线夹32的连接状态相关联，副模块的电路板直接与钩体31相连接，当线路端线夹32与线路紧密相连，联动开关36闭合，RFID有源标签21输出开关量的闭合信息。

另外，人体传感器13具体为毫米波雷达人体传感器，毫米波雷达人体感应器通过通用数字输入输出端口与微控制器11通用数字输入输出端口通信。

RFID扫描仪12通过通用异步串行收发器将各个RFID有源标签21的信息上传给微控制器11，微控制器11在获取到所有短路接地棒3均与线路紧密相连的信息后，读取毫米波雷达人体传感器13的数据。判断接地点5米以内是否存在人员活动，如果存在人员活动，则向警示系统发出指令，启动灯光和声音警报，直到人体传感器不再监测到人的存在超过1分钟。

进一步，毫米波雷达人体传感器13包括雷达131和配备的雷达罩132。雷达的数量可以为两个，两个雷达131对置安装，中间为电路板133，实现280度以上覆盖。

另外，RFID扫描仪12和微控制器11通过通用异步收发传输器与微控制器通用异步收发传输接口通信；毫米波雷达人体感应器13通过通用数字输入输出端口与微控制器通用数字输入输出端口通信；微控制器11通过通用异步收发传输器与GPRS通信与GNSS定位模组14通信；微控制器11通过通用数字输入输出端口与告警系统开关信号输入接口连接；GPRS通信与GNSS定位模组14通过I-PEX射频连接器与天线系统相连。

在上述监测中，雷达131一直处于开机状态，雷达131的感应范围如图4所示，把雷达装入所设计的具有弧形的雷达罩132(图5所示)中，可以有效地增加雷达的探测角度，当两个雷达装置安装方法如图6所示，可以实现280度以上覆盖，并且经过仿真模拟计算，当正常体型的成年人从未被覆盖的80度接近工作中的短路接地装置时，可以在距离装置4-5米处探测到；当未成年从未被覆盖的80度接近工作中的短路接地装置时，可以在距离装置3-4米处探测到。可以全方位保证在对接近正在施工中短路接地装置的无关人员以及施工人员造成危害前，进行报警。

另外，该智能短路接地监测装置的使用方法，包括如下步骤：

S1、当智能短路接地监测装置从仓库中被拿出时，后台监测到智能短路接地装置离开仓库区域，自动激活定位系统，从而实现对智能短路接地装置实时的定位，并把运动轨迹以及所处位置信息实时的上传到后端，记录并保存相关信息，保证后期装置的找回；

S2、当线路端线夹32与线路挂接牢靠后，线路端线夹32上的联动开关36会在物理接触成功之后，通过RFID有源标签21将数据上传至RFID扫描仪12，RFID扫描仪12通过通用异步串行收发器接收有源标签的相关数据，并把挂接信息上传到后端，在终端上显示出相应的信息；

只有当扫描到全部三个RFID有源标签均指示线路端线夹与线路挂接牢靠时，进入步骤3，否则继续等待数据；

S3、三个RFID有源标签均指示线路端线夹与线路挂接牢靠之后，倒计时5分钟，五分钟结束之后打开人体传感器13，如果人体传感器13探测到有人员靠近施工区域，则触发报警，并把报警信息上传到后端，在终端上会显示出相应的信息，直到人体传感器探测范围内没有人存在；

S4、在进行以上步骤的同时，微控制器持11续收集人体传感器13数据，RFID有源标签21数据，定位数据并通过GPRS通信模组无线传输。

上述提及的终端为Android系统手机或后台控制系统。

综上，本发明可以实现实时向后台及终端显示智能短路接地装置行程路线以及其施工位置。当该智能短路接地装置离开仓库时，定位系统自动开启，能够实时的监控该设备所处位置，从而防止智能短路接地装置的丢失，减少电网公司的财产损失；此外还将有效的杜绝施工完毕，不解除该装置，重合闸后造成三相短路时最严重的短路事故；可以实现对线路是否带电的检测与报警，当操作进行前，用该设备对所需检测的电路进行验电测试，当发出报警，提示该线路带电，则不能进行下一步操作，以防施工人员发生触电安全事故；可以实现环境人体监测，在短路接地操作时，监测接地点周围是否有人接近施工区域5米以内，并发出警报，大大提高了短路接地操作的操作安全性，降低了检修的安全风险，保障了施工人员和无关人员的生命财产安全；可以通过RFID技术实现无线化的线路端线夹监控，通过线路端线夹上的微动开关，从而判断线路端线夹是否与线路连接紧密(即线路端线夹是否挂接牢靠)，通过GNSS可以实现定位信息的自动记录，并实时通过GPRS上传数据信号并在手机客户端显示，有效的降低了电网短路接地操作的复杂度，提高了工作效率，保障了操作的规范性以及安全性。数据的实时数字化监控和存储有效的提高了现代电网运维操作的信息化水平以及智能化水平。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种智能短路接地监测装置，包括验电模块，主模块、短路接地装置副模块以及短路接地棒，验电模块包括工作头，验电电路和报警器；其特征在于，当工作头与线路接触时，验电电路会对线路是否带电进行检测，如果线路没有带电，则进行接下来的操作，如果带电，报警器会报警，提示操作人员该线路带电；

所述主模块包括微控制器，RFID扫描仪，人体传感器，GPRS通信与GNSS定位模组，供电及辅助系统，指示与告警系统以及天线系统；

短路接地棒与短路接地线相连构成短路接地装置，短路接地棒的线路端线夹与RFID有源标签相连构成智能短路接地装置副模块；

一套智能短路接地监测装置配套三个短路接地装置副模块，三个短路接地装置副模块分别安装在与三相输电线路连接的短路接地棒上。

2.根据权利要求1所述的一种智能短路接地监测装置，其特征在于，所述短路接地棒包括钩体，设置在钩体上的线夹，副模块安装槽，电池安装槽，副模块安装槽内安置副模块的电路板，电池安装槽内安置纽扣电池，钩体上还设有固定柱，固定柱上安装联动开关，钩体上带有螺丝孔和固定孔。

3.根据权利要求2所述的一种智能短路接地监测装置，其特征在于，联动开关和线路端线夹的连接状态相关联，副模块的电路板直接与钩体相连接，当线路端线夹与线路紧密相连，联动开关闭合，RFID有源标签输出开关量的闭合信息。

4.根据权利要求3所述的一种智能短路接地监测装置，其特征在于，所述人体传感器为毫米波雷达人体传感器，毫米波雷达人体感应器通过通用数字输入输出端口与微控制器通用数字输入输出端口通信。

5.根据权利要求4所述的一种智能短路接地监测装置，其特征在于，RFID扫描仪通过通用异步串行收发器将各个RFID有源标签的信息上传给微控制器，微控制器在获取到所有短路接地棒均与线路紧密相连的信息后，读取毫米波雷达人体传感器的数据。

6.根据权利要求4所述的一种智能短路接地监测装置，其特征在于，毫米波雷达人体传感器包括雷达和配备的雷达罩。

7.根据权利要求6所述的一种智能短路接地监测装置，其特征在于，雷达的数量为两个，两个雷达对置安装，实现280度以上覆盖。

8.根据权利要求4所述的一种智能短路接地监测装置，其特征在于，RFID扫描仪和微控制器通过通用异步收发传输器与微控制器通用异步收发传输接口通信；

毫米波雷达人体感应器通过通用数字输入输出端口与微控制器通用数字输入输出端口通信；

微控制器通过通用异步收发传输器与GPRS通信与GNSS定位模组通信；

微控制器通过通用数字输入输出端口与告警系统开关信号输入接口连接；

GPRS通信与GNSS定位模组通过I-PEX射频连接器与天线系统相连。

9.一种智能短路接地监测装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、当智能短路接地监测装置从仓库中被拿出时，后台监测到智能短路接地装置离开仓库区域，自动激活定位系统，从而实现对智能短路接地装置实时的定位，并把运动轨迹以及所处位置信息实时的上传到后端，记录并保存相关信息，保证后期装置的找回；

S2、当线路端线夹与线路挂接牢靠后，线路端线夹上的联动开关会在物理接触成功之后，通过RFID有源标签将数据上传至RFID扫描仪，RFID扫描仪通过通用异步串行收发器接收有源标签的相关数据，并把挂接信息上传到后端，在终端上显示出相应的信息；

只有当扫描到全部三个有源标签均指示线路端线夹与线路挂接牢靠时，进入步骤3，否则继续等待数据；

S3、三个有源标签均指示线路端线夹与线路挂接牢靠之后，倒计时5分钟，五分钟结束之后打开人体传感器，如果人体传感器探测到有人员靠近施工区域，则触发报警，并把报警信息上传到后端，在终端上会显示出相应的信息，直到人体传感器探测范围内没有人存在；

S4、在进行以上步骤的同时，微控制器持续收集人体传感器数据，RFID有源标签数据，定位数据并通过GPRS通信模组无线传输。

10.根据权利要求9所述的一种智能短路接地监测装置的使用方法，其特征在于，所述终端为Android系统手机或后台控制系统。

Images