CN112396787A - 一种可视化电子围栏及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可视化电子围栏及其控制方法，包括：若干个电子围栏支柱；将所有的电子围栏支柱进行编号，按照编号从小到大的顺序，对所有的电子围栏支柱围成一个工作区域，相邻的电子围栏支柱之间均设有红外线和至少两条伸缩带；其中，第一个电子围栏支柱和最后一个电子围栏支柱之间的区域为出入口，所述出入口不设伸缩带。
Description
技术领域
本公开涉及变电站监控技术领域，特别是涉及一种可视化电子围栏及其控制方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
近年来，随着我国科学技术的快速发展，用电需求增长迅猛。因此，变电站工作的安全问题在我国经济发展中占据了重要地位。在构成变电站施工现场安全风险的因素中，变电站现场某些人员的违章行为已成为主要原因之一。
针对这一问题，目前市面现有的安全监控装置虽然种类繁多，但是却不适用于变电站现场安全管控。例如变电站围墙的红外报警装置，由于其体积庞大，且需要固定安装，因此不便于在变电站工作现场使用。
此外，安装围墙的红外报警装置，前期投入比红外对射的造价略高，而且需220V电源供电，功耗高，所以不经济。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种可视化电子围栏及其控制方法；
第一方面，本公开提供了一种可视化电子围栏；
一种可视化电子围栏，包括：若干个电子围栏支柱；
将所有的电子围栏支柱进行编号，按照编号从小到大的顺序，对所有的电子围栏支柱围成一个工作区域，相邻的电子围栏支柱之间均设有红外线和至少两条伸缩带；其中，第一个电子围栏支柱和最后一个电子围栏支柱之间的区域为出入口，所述出入口不设伸缩带。
第二方面，本公开提供了一种可视化电子围栏的控制方法；
一种可视化电子围栏的控制方法，包括：
相邻的两个电子围栏支柱中，其中一个电子围栏支柱的红外发射单元向另外一个电子围栏支柱的红外接收单元发射红外线；
红外接收单元判断是否接收到光信号，如果接收到光信号，则摄像头进行继续监视，报警装置不动作，不发送报警信息；
如果没有接收到光信号，则控制器控制摄像头开始对录制的视频进行存储；控制器控制报警装置中的警示灯进行闪烁，控制器控制报警装置中的蜂鸣器发出报警信号，控制器控制无线通信单元向手环发出报警信号，提醒工作人员进行处理。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
电子围栏支柱的监控单元中包括红外发射单元、红外接收单元、报警装置、摄像头和可充电锂电池，为实现系统的红外对射报警和视频监控等功能提供了硬件基础。
采用模块化设计，通过红外发射单元、红外接收单元、报警装置、摄像头、电源模块与报警手环实现对围栏区域的安全管控。
电子围栏在变电站现场作业区域的应用通过电子围栏支柱的组合来实现，并通过采用双层伸缩带设计，提高整体防护能力。
电子围栏支柱采用可充电电源和太阳能板相结合进行供电，以延长电子围栏工作时间，并在一定程度上减少对电网的依赖。
支柱体积小，便于在要求的任意区域进行布置安装。
主动式红外对射装置对现场状况做出判断，发出信号，结合现场视频采集、声音报警和现场检修人员的手环振动提醒，分别实现对现场某些人员违章行为的信息存储、及时警告和制止，有效提高变电站现场作业区域的安全性。
本申请对基于红外对射和视频监控的电子围栏的整体构造、工作原理以及功能特点进行介绍。此电子围栏在物理结构方面，考虑了安装的可靠性和实用性，使设备安装便捷、使用简单，提高了工作效率。
系统各模块相互独立，在某模块单元损坏的情况下不影响其他功能使用，设备运行维修更加便利。围栏伸缩带的双层设计增加了支柱间的拦截面积，提高了系统的防护能力。电子围栏组合方式自定义，所有电子围栏均可以组合成一套系统。所以在一个或几个电子围栏支柱损坏的情况下不影响现场警示围栏布置，从而提高系统运行稳定性。
此电子围栏的应用，一方面能够实现变电站现场作业区域的安全管控，另一方面可以节约设备安装和维护的成本，解决了现在变电站现场安全管控方面存在的变电站围墙高、体积大、功耗高等问题。因此，此电子围栏不仅可以进一步提升变电站现场的安全性，同时也可以提升电力企业的经济效益，这对于社会的发展和人们用电需求的满足都有着深远意义。
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为第一个实施例的一种可视化电子围栏；
图2为第一个实施例的伸缩带连接示意图；
图3为第一个实施例的电子围栏支柱；
图4为第一个实施例的电子围栏支柱的监控单元内部机械结构示意图；
图5为第一个实施例的电子围栏支柱的监控单元内部电气结构示意图；
图6为第一个实施例的一种可视化电子围栏控制方法流程图。
其中，1、监控单元；2、伸缩带；3、支撑底座；4、支撑板；5、透明罩；6、密封圈；7、支撑柱；8、横挡板；9、摄像头；10、太阳能电池板；11、主控制电路板；12、红外发射单元；13、红外接收单元；14、支架。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，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申请的示例性实施方式。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，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一，本实施例提供了一种可视化电子围栏；
如图1所示，一种可视化电子围栏，包括：若干个电子围栏支柱；
将所有的电子围栏支柱进行编号，按照编号从小到大的顺序，对所有的电子围栏支柱围成一个工作区域，相邻的电子围栏支柱之间均设有红外线和至少两条伸缩带；其中，第一个电子围栏支柱和最后一个电子围栏支柱之间的区域为出入口，所述出入口不设伸缩带。
两条伸缩带2的安装如图2所示。
进一步地，所述电子围栏支柱，包括：
支撑底座3，所述支撑底座3固定在地面上，所述支撑底座3上垂直地面固定连接支撑杆，所述支撑杆上间隔开设两个伸缩带安装区域，所述支撑杆顶部安装监控单元。
进一步地，如图5所示，所述监控单元2，包括：控制器，所述控制器分别与摄像头、报警装置、红外发射单元、红外接收单元、红外频道设置按键和可充电锂电池连接，所述可充电锂电池与太阳能电池板连接。
进一步地，所述摄像头与高速缓冲存储器连接，所述高速缓冲存储器与视频存储卡连接。
进一步地，所述控制器、报警装置、红外发射单元、红外接收单元、高速缓冲存储器和视频存储卡均部署在主控制电路板上。
进一步地，如图4所示，所述监控单元2，包括：支撑板4，支撑板上安装透明罩5，所述透明罩与支撑板的连接处设有密封圈6；
所述支撑板中间设有支撑柱7，所述支撑柱顶部连接横挡板，所述横挡板8上固定摄像头9和太阳能电池板10；
所述支撑柱侧面中间位置安装主控制电路板11，所述主控制电路板11上固定控制器、报警装置；所述主控制电路板的两侧分别安装红外发射单元12和红外接收单元13；
所述支撑柱侧面顶部位置安装支架14，所述支架14上安装红外频道设置按键。
所述报警装置为警示灯、蜂鸣器和无线通信单元，无线通信单元与报警手环无线通信。
所述透明罩为亚克力材质，所述透明罩为空心圆柱形。
本申请通过支柱各部分的协同工作，实现对变电站现场工作环境的动态感知，从而达到及时主动报警、视频监控的目的。电子围栏单个支柱结构图如图3所示。
电子围栏支柱之间的红外对射通过红外发射单元和红外接收单元来实现，形成不可见的红外光路。考虑到红外光路的不可见，支柱之间设置双层内嵌的伸缩带，实现光路与实体围栏的连接，双层设计可增加围栏的拦截面积，提高其防护能力。电子围栏效果示意图如图2所示。
一种可视化电子围栏，至少包含6个支柱，并可根据现场需要进行扩展。电子围栏工作原理图如图1所示。电子围栏系统将目标防范区域以半封闭的形式围出安全区，采用分段触发方式，实现对变电站现场的安全管控。
电子围栏支柱的监控单元中包括红外发射单元、红外接收单元、报警装置、摄像头和可充电锂电池，为实现系统的红外对射报警和视频监控等功能提供了硬件基础。
图1中a号支柱和f号支柱之间为工作入口，人员可通过工作出入口自由进出。在安全区域内，人员可自由活动，不会触发电子围栏报警。当有违规入侵或意外遮挡等情况发生时，就会造成接收模块接收到的光信号不稳定，触发现场声音报警，同时将触发前后10s的视频保存，以便查证。
电子围栏的布置可根据具体要求进行调整。必要情况下，可将电子围栏围成封闭区域，将带电设备与其它设备进行隔离，防止违规入侵以及人员靠近。
电路设计时，控制器选用STM32芯片。该芯片具有较强的数据处理能力和丰富的接口资源，能进行通讯且具有较高的性价比。由于STM32的型号可选择性比较多，因此基本不需要外部的硬件扩展。鉴于STM32具有扩展能力强、外设单元丰富、精度高、代码开源等优势，因此本设计中采用STM32芯片代替单片机作为处理器。该处理器主要负责信息数据的采集、异常情况的判断及事故发生前后的图像存储，是整个系统的核心组成部分。
红外发射单元的组成部分包括电源、发光源、光学系统等。在电源的作用下，发光源发射红外光束，再经光学系统作用发射出去。
红外接收单元的组成部分包括光学系统、放大器、光学传感器、信号处理器等。负责接收发射模块发射出的红外线，经光电传感器将光信号转换成电信号，经信号处理器分析处理后传给控制器。
报警装置包含语音报警装置和无线手环报警两部分。当发生意外遮挡或违规入侵现象时，驱动语音报警装置，现场直接警示违规者勿入危险区。无线手环报警则是将报警信息发送给现场检修人员佩戴的手环，通过振动提醒，将警示信息同步传递给现场检修人员，使意外状况得到及时处理，确保现场工作的安全进行。
支柱电源主要为支柱的电子模块提供电能，采用太阳能供电方案，内置可充电锂电池。电池在正常充满电的情况下，可保证整个支柱连续工作40小时以上。无需布设电源线和信号线，方便安装及维护。电源方位初步设计在支柱顶部。
伸缩带选用双层设计，内嵌在支柱里。带体尽量设计较窄，或采用镂空设计，以减少受风面积，防止风大时支柱倾倒，提高稳定性。初步设计以红色作为警示条的警示色，直观警示外部人员勿入。带体具体材质及警示条连接方式会根据满足防风、示警的要求来选择。支柱间通过红外光及伸缩带形成光路与实体上的连接。
支撑底座采用圆盘设计，与支柱之间为固定连接。根据西北区域的天气情况，设计时会对选择的底座进行防风设计，到达一般抗风要求。
实施例二，本实施例提供了一种可视化电子围栏的控制方法；
如图6所示，一种可视化电子围栏的控制方法，包括：
S1：相邻的两个电子围栏支柱中，其中一个电子围栏支柱的红外发射单元向另外一个电子围栏支柱的红外接收单元发射红外线；
S2：红外接收单元判断是否接收到光信号，如果接收到光信号，则摄像头进行继续监视，报警装置不动作，不发送报警信息；
如果没有接收到光信号，则控制器控制摄像头开始对录制的视频进行存储；控制器控制报警装置中的警示灯进行闪烁，控制器控制报警装置中的蜂鸣器发出报警信号，控制器控制无线通信单元向手环发出报警信号，提醒工作人员进行处理。
为满足现场安全管控的需求，实现系统的安全可靠运行，在硬件设计的基础上进行软件设计。本系统采用模块化设计。
进一步地，系统开始工作时，首先对系统的各个模块进行初始化，接着红外发射单元发射红外线；发射之后，判断红外接收单元是否接收到红外线；
若接收模块接收到稳定的光信号，则说明现场没有违规入侵现象或意外遮挡情况；此时，视频模块保持开机状态和持续视频录入，但视频资料不储存，随存储卡的容量信息覆盖；同时报警装置也不发出声音报警信号，不给现场检修人员的手环发送信息；系统仍继续判断红外接收单元的接收情况。
进一步地，若接收模块接收到的光信号不稳定，则说明有违规入侵现象或者意外遮挡情况发生；此时，红外接收单元会发送一个触发信号给摄像头，令摄像头完成对触发信号前后各10s现场信息的存储，以供安全查备；
与此同时发送一个触发信号给报警装置，执行声音报警，及时对违规入侵人员发出警示提醒。接收模块还会给手环发送报警信息(手环的有效信号接收距离可达200米以上)，提醒现场检修人员有意外情况发生，以便及时制止和处理，有效保证现场工作安全进行。系统的工作流程图如图6所示。
进一步地，在系统开始工作后，摄像头自动持续录制现场视频；在正常工作状态下，视频信息只缓存在高速缓冲存储器中，并根据高速缓冲存储器容量和时间进行循环覆盖；同时，视频信息也不存到视频存储卡中；
在违规入侵或意外遮挡等状况发生时，视频模块收到触发信号，控制器从高速缓冲存储器中读取报警前10s的录像与报警后10s的录像，合成共计20s的报警录像，存储到视频存储卡中。
该技术方案解决了视频存储卡无法缓存进而导致只能存储报警后视频信息的技术问题，满足了备份查证的需求，还大大提高了系统工作效率，节约存储卡资源。
综上所述，随着当今社会经济和科学技术的不断发展，对电力系统的要求愈加严格。由于变电站现场的安全是保障电力系统安全运行和现场人员人身安全的基础，因此变电站现场的安全管控问题在当下变得越来越重要。红外对射电子围栏的应用可以让变电站现场作业区域得到更好的安全防护。
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。
Claims (10)
1.一种可视化电子围栏，其特征是，包括：若干个电子围栏支柱；
将所有的电子围栏支柱进行编号，按照编号从小到大的顺序，对所有的电子围栏支柱围成一个工作区域，相邻的电子围栏支柱之间均设有红外线和至少两条伸缩带；其中，第一个电子围栏支柱和最后一个电子围栏支柱之间的区域为出入口，所述出入口不设伸缩带。
2.如权利要求1所述的一种可视化电子围栏，其特征是，所述电子围栏支柱，包括：
支撑底座，所述支撑底座固定在地面上，所述支撑底座上垂直地面固定连接支撑杆，所述支撑杆上间隔开设两个伸缩带安装区域，所述支撑杆顶部安装监控单元。
3.如权利要求2所述的一种可视化电子围栏，其特征是，所述监控单元，包括：控制器，所述控制器分别与摄像头、报警装置、红外发射单元、红外接收单元、红外频道设置按键和可充电锂电池连接，所述可充电锂电池与太阳能电池板连接；所述摄像头与高速缓冲存储器连接，所述高速缓冲存储器与视频存储卡连接；所述控制器、报警装置、红外发射单元、红外接收单元、高速缓冲存储器和视频存储卡均部署在主控制电路板上。
4.如权利要求2所述的一种可视化电子围栏，其特征是，所述监控单元，包括：支撑板，支撑板上安装透明罩，所述透明罩与支撑板的连接处设有密封圈；所述支撑板中间设有支撑柱，所述支撑柱顶部连接横挡板，所述横挡板上固定摄像头和太阳能电池板；所述支撑柱侧面中间位置安装主控制电路板，所述主控制电路板上固定控制器、报警装置；所述主控制电路板的两侧分别安装红外发射单元和红外接收单元；
所述支撑柱侧面顶部位置安装支架，所述支架上安装红外频道设置按键。
5.如权利要求3或4所述的一种可视化电子围栏，其特征是，所述报警装置为警示灯、蜂鸣器和无线通信单元，无线通信单元与报警手环无线通信。
6.如权利要求4所述的一种可视化电子围栏，其特征是，
所述透明罩为亚克力材质，所述透明罩为空心圆柱形；
或者，所述伸缩带，采用镂空设计；
或者，所述支撑底座，为圆盘形状；
或者，所述工作区域为半封闭式工作区域。
7.一种可视化电子围栏的控制方法，其特征是，包括：
相邻的两个电子围栏支柱中，其中一个电子围栏支柱的红外发射单元向另外一个电子围栏支柱的红外接收单元发射红外线；
红外接收单元判断是否接收到光信号，如果接收到光信号，则摄像头进行继续监视，报警装置不动作，不发送报警信息；
如果没有接收到光信号，则控制器控制摄像头开始对录制的视频进行存储；控制器控制报警装置中的警示灯进行闪烁，控制器控制报警装置中的蜂鸣器发出报警信号，控制器控制无线通信单元向手环发出报警信号，提醒工作人员进行处理。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征是，系统开始工作时，首先对系统的各个模块进行初始化，接着红外发射单元发射红外线；发射之后，判断红外接收单元是否接收到红外线；
若接收模块接收到稳定的光信号，则说明现场没有违规入侵现象或意外遮挡情况；此时，视频模块保持开机状态和持续视频录入，但视频资料不储存，随存储卡的容量信息覆盖；同时报警装置也不发出声音报警信号，不给现场检修人员的手环发送信息；系统仍继续判断红外接收单元的接收情况。
9.如权利要求7所述的控制方法，其特征是，若接收模块接收到的光信号不稳定，则说明有违规入侵现象或者意外遮挡情况发生；此时，红外接收单元发送一个触发信号给摄像头，令摄像头完成对触发信号前后各10s现场信息的存储，以供安全查备；
与此同时发送一个触发信号给报警装置，执行声音报警，及时对违规入侵人员发出警示提醒；红外接收单元还给手环发送报警信息，提醒现场检修人员有意外情况发生，以便及时制止和处理，保证现场工作安全进行。
10.如权利要求7所述的控制方法，其特征是，在系统开始工作后，摄像头自动持续录制现场视频；在正常工作状态下，视频信息只缓存在高速缓冲存储器中，并根据高速缓冲存储器容量和时间进行循环覆盖；同时，视频信息也不存到视频存储卡中；
在违规入侵或意外遮挡状况发生时，视频模块收到触发信号，控制器从高速缓冲存储器中读取报警前10s的录像与报警后10s的录像，合成共计20s的报警录像，存储到视频存储卡中。
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|---|---|---|---|---|
| CN114267163A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-04-01 | 国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司 | 一种在220千伏设备场区安全作业方法 |
| CN114566016A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-05-31 | 国网宁夏电力有限公司宁东供电公司 | 基于无线组网的电子围栏防护方法及电子围栏防护系统 |
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2020
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|---|---|---|---|---|
| CN114267163A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-04-01 | 国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司 | 一种在220千伏设备场区安全作业方法 |
| CN114267163B (zh) * | 2021-11-30 | 2023-09-15 | 国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司 | 一种在220千伏设备场区安全作业方法 |
| CN114566016A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-05-31 | 国网宁夏电力有限公司宁东供电公司 | 基于无线组网的电子围栏防护方法及电子围栏防护系统 |
| CN114566016B (zh) * | 2022-03-02 | 2024-03-22 | 国网宁夏电力有限公司宁东供电公司 | 基于无线组网的电子围栏防护方法及电子围栏防护系统 |
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