CN112435424A - 一种电力线路作业现场的危险点警示装置及警示方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种电力线路作业现场的危险点警示装置，由微处理器、存储器、RFID射频读写器、电源电路和壳体组成。通过RFID射频读写器，可与外界电子装置组成一个微型无线网络；装置配有一块磁铁，可以控制电源电路中的一个磁控元件，进而控制电路的通断。电路中的RFID射频读写器的发射单元、接收单元、存储器电路的供电分支电路都可以单独控制其通断。其警示方法包括以下步骤：1：制作现场的危险源类型编码，将编码及附属信息写入装置中；2：进入现场布置警示装置；3：接收“问询”信号，发送危险点类型及附属信息；4：发送完毕进入休眠状态。本发明的有益效果是：以电子装置无线信号的形式进行现场危险源的标示，并可进行智能监控。

Description

一种电力线路作业现场的危险点警示装置及警示方法

技术领域

本发明涉及电力线路作业人员的现场安全监护保障领域。

背景技术

本危险点警示装置及警示方法采用物联网、无线通信与人工智能技术为一体，与现场作业人员随身携带的现场安全识别器(已获中国发明专利：《一种用于电力安全监管的识别器及识别方法》专利号：ZL201410069508.7)配合，根据现场危险点的定义进行布设，形成以危险点为原心的环形电子警戒区，提示作业人员不要误入危险区域，以保障作业人员的人身安全。

电力线路事故作业现场中，除停电、验电、挂接地线三种重要安全措施外，依然存在着各类临时、不可控和随机的危险点，例如：临时土方施工、电缆井、用户备用发电装置、进场大型施工机械、现场作业环境突发变化等等。其中大部分危险点往往都需要人员进场后才能确定，并有现场安全监护人员进行人为关注。由于技术发展、管理手段和人员责任心的原因，多年来，一直沿用传统的粗放型管控方式，造成下述结果：

1.不同监护人员对现场危险点定义理解不同，监控不到位，使某些现场危险点被疏漏。

2.个别监护人员监护责任心不强，监护不到位，由此而造成的现场作业人身伤亡、设备损毁事故以往曾多次发生，给各级电力部门与员工生命安全造成巨大的伤害。

为应对现场危险点的风险防控，保证作业现场安全，各级电力部门一直给以高度重视，但由于没有先进的管控措施与装备，目前依然延用传统的可视标牌和小区域隔离围栏、警戒线等方式，警示现场各类危险点。虽然上述监管措施起到了一定的警示作用，但由于现场布设不灵活、不具备主动预控功能等因素限制，致使其安全警示效果很不理想。因此，采用现代电子信息技术创新研发出一款功能完善、使用简便、操作灵活、工作可靠的便携式危险点警示装置，应用于各类电力作业现场，使其真正起到危险点风险预控和人机交互的警示作用，则是对现场一线作业人员的身心生命的极大尊重，也是电力设备检修运行的充分保障。

本装置在设计之初，充分考虑到我国目前城乡电网作业环境、人员素质、线路及设备现状等实际条件，总结克服本行业现有同类技术的不足与弊端，形成现在的集智能危险点识别、检测、报警为一体的终端装置。

发明内容

本发明的目的是针对上述的问题和不足，提供一种用于电力线路作业现场的危险点警示装置及警示方法，使该装置具有布设方便；随机应答；人机单向交互；智能处置事件；预警范围可调；可随机定义危险点等功能。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种电力线路作业现场的危险点警示装置，由微处理器电路，存储器电路,RFID射频读写器、电源电路和壳体组成，通过RFID射频读写器的射频发射与接收，可与外界的电子装置(安全识别器)或带有无线读写器的笔记本电脑等装置进行数据的传输与交换，并因此可以组成一个微型无线网络；装置的壳体外部还配有一块磁铁，而在壳体内的电源电路中包含有一个磁控元件，磁控元件可在磁铁的控制下，控制着装置的电源电路通断。

所述的微型无线网络可以是一台外界电子装置(安全识别器)与一台危险点警示装置；也可以是一台外界电子装置(安全识别器)与多台危险点警示装置；还可以是多台外界电子装置(安全识别器)与一台危险点警示装置；以及多台外界电子装置(安全识别器)与多台危险点警示装置组成的网络。

所述的装置电源电路中还包含有供电控制电路，即RFID射频读写器的发射单元、接收单元、存储器电路的供电电路是分别独立的，其每一路都包含有开关控制元件，开关控制元件在微处理器的控制下控制着上述各部分电路的通断。

所述的配置在装置壳体外部的磁铁，被装在一个盒体里，盒体用一根系带拴在装置壳体的一个挂孔上。

所述的危险点警示装置如果未被布置在作业现场，其装磁铁的盒体与装置的壳体是贴在一起放置的，以使磁控元件受控工作，断开装置的电源电路；如果危险点警示装置被布置在作业现场，则装磁铁的盒体与装置的壳体是分开放置的，以使磁控元件恢复原始状态，并接通装置的电源供电电路。

所述的磁控元件是一个干簧管继电器。

一种电力线路作业现场的危险点警示方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：统计电力线路作业现场的危险源类型，并以16进制的4位数码代表其分类类型，将代表每种类型的4位数码输入到各个危险点警示装置中，同时配有危险点的信息类别、所属单位、设备编号、危险源属性、环境温度等数据报文，储存在存储器电路中；将每一类的危险点标签贴于其装置的壳体上；

步骤2：进入现场后，根据现场确定的各类危险源地点，将贴有同类危险源标签的危险点警示装置布置在危险源所在地，并分离危险点警示装置的磁铁盒与装置本体，使危险点警示装置开始工作；装置在上电自检程序完成以后，其RFID射频读写器即在微处理器的控制下进入静默接收状态；

步骤3：当RFID射频读写器接收到外界电子装置(安全识别器)的读取数据信号后，在微处理器的控制下，通过RFID射频读写器的发射单元将本装置代表的危险点类型信息及其数据报文发送出去；并按规定程序进行判别，以确认信息发送成功；

步骤4：待确定外界电子装置(安全识别器)已经收到完整报文包以后，危险点警示装置自动关闭信息处理和发射单元电源，只保留RFID射频读写器接收单元值班工作，装置处于休眠待命状态，等待下一次“问询”。

所述的将代表每种危险点类型的4位数码输入到各个危险点警示装置中，是通过笔记本电脑配接无线读写器通过警示装置的RFID射频接收电路写入到存储器电路中去的；如果进入现场后，需要修改警示装置所代表的危险源类型，也可以通过笔记本电脑配接无线读写器通过警示装置的RFID射频接收电路将新的危险源类型代码写入到存储器电路中去的，同时自动组建新的危险源数据报文。

所述的警示装置处于休眠待命状态时，微处理器还要实时判断装置的电池电压是否充足，如电池的电压降低到警戒线以下，则向外界电子装置(安全识别器)发送电池低电压报警信号，提醒作业人员更换警示装置的电池。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的危险点警示装置现场布设灵活、方便，提高了现场各类危险点的监控率。而一旦现场发现新的危险源，只要及时布设新的事先准备好的危险点警示模块，或及时修改原有的危险点警示装置所代表的危险源类型，操作人员即可及时对新的危险源进行布置监控，以及时规避新的危险源对作业人员造成的伤害，保证作业人员和设备的安全。

2.改变了传统的被动人为管理模式，采用计算机、无线通信技术、信息传输技术，对所有电力线路作业现场内的各类危险点(源)，进行主动的智能监控；对人员作业期间的疏忽大意或违章行为，进行及时的提醒警示。

3.按《电力安全规程》和专业技术要求，作业期间，要对现场内可能导致任何危险倾向的关键点进行全过程管控，本发明技术与其他安全措施充分配合，可提高现场的安全风险管控水平，对防止由于危险点管控措施不到位而造成的设备及人员伤害起到关键的作用。

附图说明

图1是本发明的危险点警示装置参与组建电力线路作业现场的危险点监控网络的系统组成示意图。

图2是本发明的危险点警示装置的组成结构示意框图。

图3是本发明的危险点警示装置的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种电力线路作业现场的危险点警示装置及警示方法作进一步的详细说明。

如图1所示，是本发明的危险点警示装置参与电力线路作业现场的危险点监控网络的系统组成示意图。本发明的危险点警示装置作为监控网络的最底层的终端装置，起着标识危险源所处地点的作用。警示装置放置在哪个地点，就意味着以那个地点为圆心，以危险不再存在的距离为半径的半球形区域为危险区域。当携带安全识别器的作业人员进入到这个危险区域以内，就会收到本发明的危险点警示装置的报警提示，同时，云端服务器也会收到报警信息，采取后续处理措施，以避免人身伤害事故或设备事故的发生。

如图2所示，是本发明的一种电力线路作业现场的危险点警示装置的结构示意图，由微处理器电路，存储器电路,RFID射频读写器、电源电路和壳体组成。通过RFID射频读写器的射频发射与接收，可与外界的电子装置(安全识别器)或带有无线读写器的笔记本电脑等装置进行数据的传输与交换，并因此可以组成一个微型无线网络；装置的壳体外部还配有一块磁铁，而在壳体内的电源电路中包含有一个磁控元件，磁控元件可在磁铁的控制下，控制着装置的电源电路通断。

所述的微型无线网络可以是一台外界电子装置(安全识别器)与一台危险点警示装置；也可以是一台外界电子装置(安全识别器)与多台危险点警示装置；还可以是多台外界电子装置(安全识别器)与一台危险点警示装置；以及多台外界电子装置(安全识别器)与多台危险点警示装置组成的网络。

所述的装置电源电路中还包含有供电控制电路，即RFID射频读写器的发射单元、接收单元、存储器电路的供电电路是分别独立的，其每一路都包含有开关控制器件，开关控制器件在微处理器的控制下控制着电路的通断。

所述的配置在装置壳体外部的磁铁，被装在一个盒体里，盒体用一根系带拴在装置壳体的一个挂孔上。

所述的危险点警示装置如果未被布置在作业现场，其装磁铁的盒体与装置的壳体是贴在一起放置的，以使磁控元件受控工作，断开装置的电源电路；如果危险点警示装置被布置在作业现场，则须使装磁铁的盒体与装置的壳体分开放置，以使磁控元件恢复原始状态，并接通装置的电源供电电路。

所述的磁控元件是一个干簧管继电器。

一种电力线路作业现场的危险点警示方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：统计电力线路作业现场的危险源类型，并以16进制的4位数码代表其分类类型，将代表每种类型的4位数码输入到各个危险点警示装置中，同时配有危险点的信息类别、所属单位、设备编号、危险源属性、环境温度等数据报文，储存在存储器电路中；将每一类的危险点标签贴于其装置的壳体上；

步骤2：进入现场后，根据现场确定的各类危险源地点，将贴有同类危险源标签的危险点警示装置布置在危险源所在地，并分离危险点警示装置的磁铁盒与装置本体，使危险点警示装置开始工作；装置在上电自检程序完成以后，其RFID射频读写器即在微处理器的控制下进入静默接收状态；

步骤3：当RFID射频读写器接收到外界电子装置(安全识别器)的读取数据信号后，在微处理器的控制下，通过RFID射频读写器的发射单元将本装置代表的危险点类型信息及其数据报文发送出去；并按规定程序进行判别，以确认信息发送成功；

步骤4：待外界电子装置(安全识别器)确定已经收到完整报文包以后，危险点警示装置自动关闭信息处理和发射单元电源，只保留RFID射频读写器接收单元值班工作，装置处于休眠待命状态，等待下一次“问询”。

所述的将代表每种危险点类型的4位数码输入到各个危险点警示装置中，是通过笔记本电脑配接无线读写器通过警示装置的RFID射频接收电路写入到存储器电路中去的；如果进入现场后，需要修改警示装置所代表的危险源类型，也可以通过笔记本电脑配接无线读写器通过警示装置的RFID射频接收电路将新的危险源类型代码写入到存储器电路中去的，同时并自动组建新的危险源数据报文。

所述的警示装置处于休眠待命状态时，微处理器还要实时判断装置的电池电压是否充足，如电池的电压降低到警戒线以下，则向外界电子装置(安全识别器)发送电池低电压报警信号，提醒作业人员更换警示装置的电池。

本发明的危险点警示装置是继《一种用于电力安全监管的识别器及识别方法》专利产品的功能深度延续，本次只是以其已申请专利的系统软件为基础，新增加一个独立的危险点警示装置，(参见图1虚线部分)。原来专利产品(安全识别器)的硬件及结构不做任何的变动。当作业人员携带着安全识别器进入到作业现场中去时，其携带的安全识别器与现场布设的危险点警示装置一并，构成了电力作业现场随机危险点风险预控物联网微网。

为降低危险点警示装置的功耗，装置设有以常闭接点干簧管磁控元件为传感器的供电控制电路。装置不进入现场的待命期间，系在装置壳体挂孔上的强力磁铁盒体吸附在装置的壳体上。在磁铁磁场作用下，干簧管接点断开，供电电路断电；而警示装置在现场工作的期间，磁铁则与装置的壳体分开，作为固定点需要吸附在危险源的导磁构架上或挂在危险源就地，此时干簧管由于远离磁铁磁场，导致接点闭合而使装置的电路通电工作。现场工作结束后，将危险点装置进行拆卸回收，并再次将磁铁吸附在装置的壳体上，使得干簧管的接点再次断开，装置停止供电。实现本装置的电路供电控制，可延长装置电池的工作周期。

装置进入工作状态后，首先进行通电自检，确定自身工作正常后，随即进入静默接收状态，随时接收由处在有效通信距离内的现场安全识别器发出的“问询信息”。装置一旦接收到某一识别器发出的问询信息后，立即启动自动应答电路，向周边发出一组数据报文，其中包含：信息类别、所属单位、设备编号、危险源属性、环境温度，向外界告知“此处属于危险点的属性”。待确定对方识别器已经收到完整报文包以后，模块自动关闭信息处理和发射单元电源，只保留接收单元值班供电，处于休眠待命状态，等待下一次“问询”。

工作人员携带现场安全识别器进入作业现场后，自动进入危险点搜索状态，以1次/秒的间隔向周边发出“问询信息”(间隔1-10秒钟可调)。同时识别器接收单元开始工作。在设定的有效通信距离内，接收设置在周边现场危险源的危险点警示装置向空间发出的完整的一帧数据报文，在解析出报文属性后，识别器通过发出的“问询信息”与接收到的“应答信息”时间差，来计算人员与危险点警示模块间警戒区的距离值，通常设置“警戒区”距离为5-50米范围可调，5米以内为“禁止区”。用其对人员的行进意图和趋势进行智能判断，会根据进入警戒区域的距离和危险程度，做出判断结果，而后通过识别器发出警报音响和语言，警示告知作业人员面临危险点的属性、类别，提醒人员远离；若作业人员继续靠近禁止区，安全风险增大，则识别器会提高告警等级，勒令其立即离开，同时向云端上位机上报备。一旦作业人员脱离危险区域后，报警即刻解除，识别器会继续随机搜索下一个危险点。

本危险点警示装置可以用笔记本电脑配用无线读写器，通过危险点警示装置的RFID读写器，对装置的如下功能进行初始化设置：

1.危险点属性：可以按作业队的工作对象及经常遇到的各类属性现场临时危险点，用16进制编码，对其工作属性进行灵活的初始化设置。例如:0x00—电缆井口；0x01—起重机吊臂下；0x03—带电配电箱；0x05—不明电源；0x06—高空坠落物体；0x07—杆塔起吊现场等。现场使用时只需将装置临时固定到与之属性对应的危险点处即可。危险解除后，可立刻拆除。

2.有效区域半径：本装置可以根据现场实际需求灵活设定警戒区域半径。具体半径可以设定以危险点为圆心，2米—50米任意距离半径的圆形面积的警戒区域。设计缺省值为10米。

3.报文发信间隔：装置可按不同风险系数危险点的危险等级随机设定报文发送间隔。一般按风险系数增大、发送间隔缩短规律，人为设置不同类别模块的发送间隔。此方式有利于识别器根据不同报文包间隔的来判断现场危险等级，提高监控密度的智能化水平和判断准确性。

如图3所示，是本发明的系统软件工作流程框图。

其系统软件的工作流程节点工作说明如下：

1.现场数据处理平台(安全识别器)通过本机RFID射频读写器接收设定距离内的现场危险点警示装置的信息，将接收到的数据送入子程序处理。

2.首先判断人员是否进入“警戒区”？只有进入指定危险点距离(根据危险程度可设置)半径内区域，本子程序才会启动工作；退出到警戒区距离以外，该功能停止。

3.识别器在同一地点接收到多个警示模块信息包，按时分制原则分别排序处理。

4.本装置执行ISO/IEC 180000-4RFID通信协议规定。

5.接收、解析数据包代码，首先提取数据包中UID字段：本子程序定义UID＝“00DF”即为危险点警示装置代码。判断接收的数据包中是否包含该组相同代码？是，则子程序继续进行；否，则不理会。

6.继续判断已接收数据包中“SUID”字段中代码。定义：第1字段代码为模块属性，初始定义为十六进制00--FF。分别代表如下属性：0x00—电缆井口；0x01—起重机吊臂下；0x03—带电配电箱；0x05—不明电源；0x06—高空坠落物体；0x07—杆塔起吊现场等。可以根据现场特殊情况，用笔记本电脑配接无线读写器，将任意定义代码及危险点属性赋值与指定的警示装置。

7.SUID第二字段代码为装置电池电量的检测信息。若现场安全识别器在接收数据包中解析到"电量不足"信息，则发出两遍语音报警，敦促及时更换电池。

8.发报获得上位机确认后，该子程序工作流程结束，返回到值班状态。

本发明技术方案的关键点

1.由于采用物联网技术，降低能耗问题是关键。本发明采用的磁控技术，其一，解决了装置的固定问题，用与装置绑定的高导磁钕铁硼磁钢，可以容易的将装置吸附在任何导磁金属表面的危险源上；其二，解决了电源开关的问题，危险点解除，模块收回后，将磁钢吸附在装置的壳体上，触发磁控元件(干簧管)的动作，从而关闭了装置的电源。

2.与先前发明的专利产品——现场安全识别器配合使用，扩充了功能，形成以机——机交互、人——机交互的方式，对现场作业人员的危险行为与风险回避进行预判管控。

3.可通过机——机交互方式，通过软件计算，对作业人员进入危险点警戒范围、与危险源的距离和行进趋势，由安全识别器接收本装置信息，同时进行智能判断，最后根据得出的结论对进入危险区的人员进行及时的警示、警告、上报。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的危险点警示装置现场布设灵活、方便，提高了现场各类危险点的监控率。而一旦现场发现新的危险源，只要及时布设新的事先准备好的危险点警示模块，或及时修改原有的危险点警示装置所代表的危险源类型，操作人员即可及时对新的危险源进行布置监控，以及时规避新的危险源对作业人员造成的伤害，保证作业人员和设备的安全。

2.改变了传统的被动人为管理模式，采用计算机、无线通信技术、信息传输技术，对所有电力线路作业现场内的各类危险点(源)，进行主动的智能监控；对人员作业期间的疏忽大意或违章行为，进行及时的提醒警示。

3.按《电力安全规程》和专业技术要求，作业期间，要对现场内可能导致任何危险倾向的关键点进行全过程管控，本发明技术与其他安全措施充分配合，可提高现场的安全风险管控水平，对防止由于危险点管控措施不到位而造成的设备及人员伤害起到关键的作用。

Claims (9)

1.一种电力线路作业现场的危险点警示装置，由微处理器电路，存储器电路,RFID射频读写器、电源电路和壳体组成，其特征在于，通过RFID射频读写器的射频发射与接收，与外界的电子装置安全识别器或带有无线读写器的笔记本电脑等装置进行数据的传输与交换，并因此组成一个微型无线网络；装置的壳体外部还配有一块磁铁，而在壳体内的电源电路中包含有一个磁控元件，磁控元件可在磁铁的控制下，控制着装置的电源电路通断。

2.根据权利要求1所述的一种电力线路作业现场的危险点警示装置，其特征在于，所述的微型无线网络为一台外界电子装置安全识别器与一台危险点警示装置；或者是一台外界电子装置安全识别器与多台危险点警示装置；或者是多台外界电子装置安全识别器与一台危险点警示装置；以及多台外界电子装置安全识别器与多台危险点警示装置组成的网络。

3.根据权利要求1所述的一种电力线路作业现场的危险点警示装置，其特征在于，所述的装置电源电路中还包含有供电控制电路，即RFID射频读写器的发射单元、接收单元、存储器电路的供电电路是分别独立的，其每一路都包含有开关控制元件，开关控制元件在微处理器的控制下控制着上述各部分电路的通断。

4.根据权利要求1所述的一种电力线路作业现场的危险点警示装置，其特征在于，所述的配置在装置壳体外部的磁铁，被装在一个盒体里，盒体用一根系带拴在装置壳体的一个挂孔上。

5.根据权利要求4所述的一种电力线路作业现场的危险点警示装置，其特征在于，所述的危险点警示装置如果未被布置在作业现场，其装磁铁的盒体与装置的壳体是贴在一起放置的，以使磁控元件受控工作，断开装置的电源电路；如果危险点警示装置被布置在作业现场，则装磁铁的盒体与装置的壳体是分开放置的，以使磁控元件恢复原始状态，并接通装置的电源供电电路。

6.根据权利要求1所述的一种电力线路作业现场的危险点警示装置，其特征在于，所述的磁控元件为干簧管继电器。

7.一种电力线路作业现场的危险点警示方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：统计电力线路作业现场的危险源类型，并以16进制的4位数码代表其分类类型，将代表每种类型的4位数码输入到各个危险点警示装置中，同时配有危险点的信息类别、所属单位、设备编号、危险源属性、环境温度等数据报文，储存在存储器电路中；将每一类的危险点标签贴于其装置的壳体上；

步骤2：进入现场后，根据现场确定的各类危险源地点，将贴有同类危险源标签的危险点警示装置布置在危险源所在地，并分离危险点警示装置的磁铁盒与装置本体，使危险点警示装置开始工作；装置在上电自检程序完成以后，其RFID射频读写器即在微处理器的控制下进入静默接收状态；

步骤3：当RFID射频读写器接收到外界电子装置安全识别器的读取数据信号后，在微处理器的控制下，通过RFID射频读写器的发射单元将本装置代表的危险点类型信息及其数据报文发送出去；并按规定程序进行判别，以确认信息发送成功；

步骤4：待确定外界电子装置安全识别器已经收到完整报文包以后，危险点警示装置自动关闭信息处理和发射单元电源，只保留RFID射频读写器接收单元值班工作，装置处于休眠待命状态，等待下一次“问询”。

8.根据权利要求7所述的一种电力线路作业现场的危险点警示方法，其特征在于，所述的将代表每种危险点类型的4位数码输入到各个危险点警示装置中，是通过笔记本电脑配接无线读写器通过警示装置的RFID射频接收电路写入到存储器电路中去的；如果进入现场后，需要修改警示装置所代表的危险源类型，也可以通过笔记本电脑配接无线读写器通过警示装置的RFID射频接收电路将新的危险源类型代码写入到存储器电路中去的，同时自动组建新的危险源数据报文。

9.根据权利要求7所述的一种电力线路作业现场的危险点警示方法，其特征在于，所述的警示装置处于休眠待命状态时，微处理器还要实时判断装置的电池电压是否充足，如电池的电压降低到警戒线以下，则向外界电子装置安全识别器发送电池低电压报警信号，提醒作业人员更换警示装置的电池。

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