CN112382062A - 一种施工车辆近电感应报警装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种施工车辆近电感应报警装置，所述方案基于电场强度确定报警距离的原理进行近电感应报警装置的设计，所述报警装置包括信号接收器、输出告警器以及电源模块；所述信号接收器与输出告警器采用跳频无线报警设计进行分离，并通过无线传输方式进行信号的传输；所述信号接收器和输出报警器通过导线分别与所述电源模块连接；所述方案采用跳频无线传输技术，能够实现避开干扰信道继续通信，提高了传输的稳定性；从根本上解决了施工车辆与供电线路安全距离无法主动预警的问题，告警正确率达到100％，大大减轻了电力工作人员的劳动强度和跳闸不可控现状。

Description

一种施工车辆近电感应报警装置

技术领域

本公开属于车辆近电报警技术领域，尤其涉及一种施工车辆近电感应报警装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

据统计，现阶段发生的电力设施破坏事故中，作业车辆破坏电力设施事故所占比例高居榜首；其中因吊车作业导致的碰线事故大多由于吊车作业误碰带电线路、设备导致的后果相当严重。当作业车辆侵犯带电线路距离后，高压线路会对金属部件隔空放电，放电产生的电流和电弧有非常大的破坏性，灼伤有时致命。此外，对电网轻则触发跳闸，严重的则引发连锁反应，导致严重的电网事故。碰线后，除了维修外，还要花费人力物力重新测试设备，追赔经济损失少则万元，多则到数百万百万，因停电造成的社会经济损失更是难以估量；通过分析案例，此类事故发生的原因主要包括：司机作业时，精神集中在起吊物品上，没注意到作业环境，“顾此失彼”造成；司机将导线表面裸露部分的黑色氧化层误认为绝缘层，错误地认为不会触电；司机图省事，粗心大意，吊臂未落下时，移动车辆造成；司机只凭肉眼判断吊臂与高压线间的距离，判断有一定的误差；夜间作业对供电线路的导线位置或高度不清楚；吊车作业指挥、监护不足，现场安全技术措施不完善等；客观上对供电线路熟视无睹，或夜间根本难以看清楚等。

基于上述问题，急需一种施工车辆近电感应报警装置，而现有的近电感应报警装置，通常通过接收带电导线信号并进行转换，在达到预设的报警值时，输出报警部分被触发报警；而只有克服消除其他信号干扰、保证传输通道稳定以及设定合理的报警范围三方面的技术难点，才能保证报警的准确性；发明人发现，现有的近电感应报警装置的信号传输通常采用有线连接或普通无线报警设计；对于有线连接，虽然其通过连接线作为信号传输的通道，能够正确实现报警功能，但其信号传输受连接线制约，容易出现信号削弱、中断等情况，在各类施工车辆上安装使用，导线长度难以确定，适应性不强，并且存在一定的安全隐患；而对于普通无线传输设计，其采用分体式设计，采用无线传输信号，能够基本实现报警功能，但是由于无线传输信号易受其他无线信号干扰，导致告警率较低，在现有电力系统越来越复杂的条件下不能有效满足实际需求。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提供了一种施工车辆近电感应报警装置，所述方案采用跳频无线传输技术，能够实现避开干扰信道继续通信，提高了传输的稳定性；从根本上解决了施工车辆与供电线路安全距离无法主动预警的问题，提高了告警准确率，大大减轻了电力工作人员的劳动强度和跳闸不可控现状。

根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种施工车辆近电感应报警装置，包括信号接收器、输出告警器以及电源模块；所述信号接收器与输出告警器采用跳频无线报警设计进行分离，并通过无线传输方式进行信号的传输；所述信号接收器和输出报警器通过导线分别与所述电源模块连接。

进一步的，所述信号接收器包括顺序连接的电场检测天线、接收电路、滤波电路、放大电路、A/D转换器、信号调制电路、无线发射电路、无线发射天线以及用于对各元器件进行控制和逻辑运算的处理器；

进一步的，所述输出告警器包括顺序连接的无线接收天线、无线接收电路、信号解调电路、A/D转换器、放大电路、运算电路、告警模块以及用于对各元器件进行控制和逻辑运算的处理器；

进一步的，所述近电感应报警装置采用分体式设计，所述电场检测天线、无线发射天线、无线接收天线为可拆卸设置。

进一步的，所述信号接收器和所述输出告警器均包括有壳体，所述壳体采用航空镁铝合金；所述近电感应报警装置的壳体外侧设置有用于装置固定的强力磁铁。

进一步的，所述电源模块为外接式电源，与所述信号接收器和输出报警器相分离，并同过导线与所述信号接收器和输出报警器连接。

进一步的，所述近电感应报警装置具有10kV、大于35kV和边界告警三个档位，所述边界告警用于附近多条不同电压等级的线路的施工情况。

根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种用于供电线路施工的吊车，所述吊车安装有上述的一种施工车辆近电感应报警装置。

根据本公开实施例的第三个方面，提供了一种用于供电线路施工的泵车，所述泵车安装有上述的一种施工车辆近电感应报警装置。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

(1)本公开所述方案主要根据电场强度确定报警距离，以探测到的最大场强为依据计算报警距离,当施工车辆与供电导线的距离变小的时候，导线的电场强度增加，并且其增加的趋势随着距离的减小也越来越明显,因此两者之间的电压也随着施工车辆和导线之间距离的减小而增加，当施工车辆离线路较近时，传感器上感应出来的两层导电层之间的均匀电场将作为一个评估距离高压带电体距离的重要参数，从而触发报警器；通过确定达到临界安全距离时的临界电场值，使得传感器上的感应场强增加到临界值时启动报警，就可以达到警示操作者的目的；通过上述手段有效避免了施工人员在进行带电作业时，仅凭经验判断并操作斗臂车距离线路的远近，影响带电施工作业，且威胁工作人员的人身安全。

(2)本公开采用跳频无线传输报警设计，通过无线发射天线传输信号，可实现信号接收部分与报警输出部件的分离，由于配电线路、施工车辆均可能产生影响无线传输的电磁波，因此采用了跳频无线传输技术，能够实现避开干扰信道继续通信，提高了传输的稳定性，能够正确实现报警功能，正确告警率达100％，避免其他无线信号的干扰；而信号接收部分与报警输出部件的分离，解决了现场安装难题。

(3)本公开所述方案通过分体式设计，电池与信号接收器、输出报警器通过导线连接，电场检测天线和无线发射天线可拆卸。电池与设备分离，电池更换便携，天线可拆卸，携带和维护方便。可以实现对电路板进行浇筑封装，对电池实现防爆灌装，并减小设备的体积，便于携带和安装。试验误差小，更加安全稳定。

(4)本公开所述方案选用锂电池作为储能模块，在信号接收器和输出告警器内灌装强力磁铁，吸附在施工车辆上，固定方式简单，耗时短,拆装方便；同时，其报警单元采用边界告警，分为“10kV”和“≥35kV”和“边界告警”三个档位；“边界告警”功能主要应用于附近多条不同电压等级的线路情况下施工车辆施工；“边界告警”功能对施工车辆驾驶员操作要求低，功能较为实用，能够适应各种作业现场的需求，“边界告警”功能提供了更加便捷的操作方式，简单明了，达到边界安全值通过语言播报进行报警，准确通知施工人员，避免了其他声音的干扰。

本公开附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例一中所述的电场分布与报警距离间关系示意图；

图2为本公开实施例一中所述的分体式设计、集成式设计与参考值电场强度比较示意图；

图3为本公开实施例一中所述的分体式设计和集成式设计电场强度误差率比较示意图；

图4为本公开实施例一中所述的采用跳频无线报警设计的近电感应报警装置原理图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例一：

本实施例的目的是提供一种施工车辆近电感应报警装置。

本公开所述方案基于感应电场强度的距离计算方法，首先对所述感应电场强度的距离计算方法进行原理性说明，当到线路的距离相同时，其电场强度有唯一值，能够准确计算车辆至线路的距离，可靠性高；当施工车辆离线路较近时，传感器上感应出来的电场形式将如图1所示(图1中δ为导线表面和报警距离阈值的层间距离；E为电场强度)；两层导电层之间的均匀电场将作为一个评估距离高压带电体距离的重要参数，从而触发报警器；当施工车辆与供电导线的距离变小的时候，导线的电场强度增加，并且其增加的趋势随着距离的减小也越来越明显。因此两者之间的电压也随着施工车辆和导线之间距离的减小而增加，通过实验手段确定达到临界安全距离时的临界电场值，使得传感器上的感应场强增加到临界值时启动报警，就可以达到警示操作者的目的。

一种施工车辆近电感应报警装置，包括信号接收器、输出告警器以及电源模块；所述信号接收器与输出告警器采用跳频无线报警设计进行分离，并通过无线传输方式进行信号的传输；所述信号接收器和输出报警器通过导线分别与所述电源模块连接；所述信号接收器包括顺序连接的电场检测天线、接收电路、滤波电路、放大电路、A/D转换器、信号调制电路、无线发射电路、无线发射天线以及用于对各元器件进行控制和逻辑运算的处理器；所述输出告警器包括顺序连接的无线接收天线、无线接收电路、信号解调电路、A/D转换器、放大电路、运算电路、告警模块以及用于对各元器件进行控制和逻辑运算的处理器。

所述近电感应报警装置采用跳频无线报警设计的主要原因是，通过无线发射天线传输信号，可实现信号接收部分与报警输出部件的分离，而由于配电线路、施工车辆均可能产生影响无线传输的电磁波，因此采用了跳频无线传输技术，能够实现避开干扰信道继续通信，提高了传输的稳定性，能够正确实现报警功能，正确告警率达100％，避免其他无线信号的干扰；而信号接收部分与报警输出部件的分离，解决了现场安装的困难。

所述近电感应报警装置被设置为10kV、大于35kV和边界告警三个档位，所述边界告警用于附近多条不同电压等级的线路的施工情况；“边界告警”功能主要应用于附近多条不同电压等级的线路情况下施工车辆施工；“边界告警”功能对施工车辆驾驶员操作要求低，功能较为实用，能够适应各种作业现场的需求，“边界告警”功能提供了更加便捷的操作方式，简单明了，达到边界安全值通过语言播报进行报警，准确通知施工人员，避免了其他声音的干扰；而相对于现有方案中常用的高低电压功能设计、多种电压功能设计来说，本实施例采用的边界告警功能设计更为合理，对施工车辆驾驶员操作要求低，能够适应各种作业现场的需求。

进一步的，通过对现有的常用告警模块(声光报警器、LED报警器以及凤鸣报警器)进行分析，基于本公开的具体应用场景(即电力系统施工车辆近电感应告警)，所述告警模块的设置选择蜂鸣报警器，蜂鸣报警器驱动时间成正常型分布，主要集中在1.6～2(min)之间,平均值为1.85；声光报警器驱动时间成偏心型分布，主要集中在3.6～4(min)之间，平均值为4.05；LED报警器驱动时间成偏心型分布，主要集中在3.2～3.6(min)之间，平均值为3.14。因此蜂鸣报警器驱动时间平均值最低，且中心趋势主要集中于驱动时间最小的区间内。从标准差上看，蜂鸣报警器标准差为3.2，声光、LED报警器标准差均大于或等于5，说明蜂鸣报警器驱动时间变化范围小，一般集中于在平均值附近；而声光、LED报警器标准差大，动作速度偏差平均值较大，极易出现动作不及时现象；故基于施工车辆在供电线路施工过程中对告警实时性的要求，本实施例中选择蜂鸣报警器。

进一步的，考虑到现有常规的集成式设计无法满足电力系统施工车辆的使用环境，如图4所示，本公开所述方案，采用分体式设计，并通过与现有的集成式设计(即信号接收器、输出报警器、电源以及天线进行集成)进行电场强度测试结果的比较证明了本公开分体式设计的优越性，如表1、表2以及图2-图3所示，可以发现，本公开的分体式的电场强度读数几乎与参考值一致，且报警准确率为100％，而集成式的电压读数则明显参考值偏差较大，报警准确率为70％，同时，集成式误差明显大于分体式，分体式误差率为0.03％<0.1％，集成式测量误差为分体式的18.3倍，因此分体式明显优于集成式；因此，本实施例中采用分体式的设计方案，由于是采用分体式设计，故本实施例中对所述信号接收器以及输出报警器的电路板采用浇筑封装，对电源实现防爆灌装，相对于集成式设计，从根本上解决了集成式设备体积大、不便携以及电路板和电池易收到振动影响损坏的问题；本申请所述方案，通过采用跳频无线报警设计，所述信号接收器和输出报警器采用分离式设计，所述电场检测天线以及无线发射、接收天线为可拆卸设置，且在所述信号接收器和输出报警器的壳体外侧设置有用于装置固定的强力磁铁；通过上述设计，使本公开所述装置安装简便、结构安全稳定。

表1 分体式设计电场强度测试结果

表2 集成式设计电场强度测试结果

进一步的，本公开所述近电感应报警装置采用的处理器为单片机电路，其电源模块采用锂电池。

进一步的，本公开所述装置的壳体采用航空镁铝合金材料。

进一步的，本公开所述装置主要根据电场强度确定报警距离，以探测到的最大场强为依据计算报警距离。当施工车辆与供电导线的距离变小的时候，导线的电场强度增加，并且其增加的趋势随着距离的减小也越来越明显。因此两者之间的电压也随着施工车辆和导线之间距离的减小而增加，当施工车辆离线路较近时，传感器上感应出来的两层导电层之间的均匀电场将作为一个评估距离高压带电体距离的重要参数，从而触发报警器。通过实验手段确定达到临界安全距离时的临界电场值，使得传感器上的感应场强增加到临界值时启动报警，就可以达到警示操作者的目的。这样避免了施工人员在进行带电作业时，仅凭经验判断并操作斗臂车距离线路的远近，影响带电施工作业，且威胁工作人员的人身安全。针对外部施工车辆，GPS可通过GSM发射装置的短信息向相关管理班组提供作业车辆的位置信息和状态信息，并且还可向安全监控终端推送安全距离和历史报警次数，可实现监管人员对多台施工车辆进行实时监控，并且提醒工作人员第一时间赶赴现场排查安全隐患，从而保证其在险情发生之前及时赴现场勘查维护，防止架空线路施工外破。

本公开所述近电感应报警装置从根本上解决了施工车辆施工过程中无法与供电线路保持足够的安全距离的问题，填补了该领域的空白；采用跳频无线传输技术，能够实现避开干扰信道继续通信，提高了传输的稳定性；具有边界告警功能和三档灵敏度功能，便于根据车辆操作人员的年龄、状态及周围环境、工作精细程度作出选择，能够适应各种作业现场的需求，还可根据线路电压等级自动调整报警安全距离，操作方式更加便捷；通过无线传输功能能够实时通知线路运维人员，有利于实时掌控电力设施保护区内施工作业情况，达到有效的安全监督，能够第一时间赴现场排查隐患，有效防止事故发生，开创了主动预警工作的新模式；该工具研制成功后，从根本上解决了施工车辆与供电线路安全距离无法主动预警的问题，告警正确率达到100％，大大减轻了电力工作人员的劳动强度和跳闸不可控现状。

本公开所述的施工车辆近电感应报警装置，可广泛应用于10kV及以上带电线路附件的电力施工和线路下方其他工程作业中，能够有效减少人员和设备损失，提高供电公司的安全防护能力；及时提醒了工作人员提升自己的安全意识，还可将车辆的位置信息和历史报警次数通过无线发信给线路运维人员，有利于运维人员实时掌控电力设施保护区内施工作业情况，便于第一时间到达现场排查安全隐患，达到有效的安全监督，有效防止事故发生。我们归档了材料和设计图纸，规范了外型设计和内部走线，将装置各部件标准化模块化，并且将其纳入规范化管理，编制了使用说明书和作业指导书，具有极强的可复制性；该装置体积小、重量轻、操作安全方便，可大规模生产；能够取得良好的经济和社会效益，在电力行业内具有良好的应用前景，适合在行业内全面推广应用。

实施例二：

本实施例的目的是提供一种用于供电线路施工的吊车。

一种用于供电线路施工的吊车，所述吊车安装有上述的一种施工车辆近电感应报警装置，所述报警装置包括：信号接收器、输出告警器以及电源模块；所述信号接收器与输出告警器采用跳频无线报警设计进行分离，并通过无线传输方式进行信号的传输；所述信号接收器和输出报警器通过导线分别与所述电源模块连接。

实施例三：

本实施例的目的是提供一种施工车辆近电感应报警装置。

一种用于供电线路施工的泵车，所述泵车安装有上述的一种施工车辆近电感应报警装置，所述报警装置包括：信号接收器、输出告警器以及电源模块；所述信号接收器与输出告警器采用跳频无线报警设计进行分离，并通过无线传输方式进行信号的传输；所述信号接收器和输出报警器通过导线分别与所述电源模块连接。

上述实施例提供的一种施工车辆近电感应报警装置完全可以实现，具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种施工车辆近电感应报警装置，其特征在于，包括信号接收器、输出告警器以及电源模块；所述信号接收器与输出告警器采用跳频无线报警设计进行分离，并通过无线传输方式进行信号的传输；所述信号接收器和输出报警器通过导线分别与所述电源模块连接。

2.如权利要求1所述的一种施工车辆近电感应报警装置，其特征在于，所述信号接收器包括顺序连接的电场检测天线、接收电路、滤波电路、放大电路、A/D转换器、信号调制电路、无线发射电路、无线发射天线以及用于对各元器件进行控制和逻辑运算的处理器。

3.如权利要求1所述的一种施工车辆近电感应报警装置，其特征在于，所述输出告警器包括顺序连接的无线接收天线、无线接收电路、信号解调电路、A/D转换器、放大电路、运算电路、告警模块以及用于对各元器件进行控制和逻辑运算的处理器。

4.如权利要求3所述的一种施工车辆近电感应报警装置，其特征在于，所述告警模块采用蜂鸣报警器。

5.如权利要求1所述的一种施工车辆近电感应报警装置，其特征在于，所述近电感应报警装置采用分体式设计，所述电场检测天线、无线发射天线、无线接收天线为可拆卸设置。

6.如权利要求1所述的一种施工车辆近电感应报警装置，其特征在于，所述信号接收器和所述输出告警器均包括有壳体，所述壳体采用航空镁铝合金；所述近电感应报警装置的壳体外侧设置有用于装置固定的强力磁铁。

7.如权利要求1所述的一种施工车辆近电感应报警装置，其特征在于，所述电源模块为外接式电源，与所述信号接收器和输出报警器相分离，并同过导线与所述信号接收器和输出报警器连接。

8.如权利要求1所述的一种施工车辆近电感应报警装置，其特征在于，所述近电感应报警装置具有10kV、大于35kV和边界告警三个档位，所述边界告警用于附近多条不同电压等级的线路的施工情况。

9.一种用于供电线路施工的吊车，其特征在于，所述吊车安装有如权利要求1-8任一项所述的一种施工车辆近电感应报警装置。

10.一种用于供电线路施工的泵车，其特征在于，所述泵车安装有如权利要求1-8任一项所述的一种施工车辆近电感应报警装置。

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