CN113951618A - 一种触电脱离手环 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种触电脱离手环和触电保护装置，包括环形的腕带，沿腕带圆周方向设有相对布置的触发器和控制盒，触发器一侧设有压缩气囊，压缩气囊膨胀后为圆柱形，轴线方向与腕带的环形平面中轴线相平行。利用手环上搭载的加速传感器和罗氏线圈分别获取人体肌肉因触电产生痉挛时的运动信号和触电时流过人体的电流信号，信号经处理后利用判断结果触发手环上的气囊膨胀，膨胀的气囊占据人体手掌的空间，使手部的抓握动作解除，进而促使手环佩戴者脱离被抓握物体或带电体。
Description
技术领域
本发明涉及电力工程领域，具体为一种触电脱离手环。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
供电设施的运维人员是能够产生触电风险的高危人群，供电设施维护作业过程中，会通过一系列复杂的断电、验电以及触电后的应急作业流程最大化的规避工作人员触电造成的伤害。
发生触电后，监护人员会在第一时间使作业人员脱离电源，例如可以通过切断电源开关或是使用绝缘杆、棍、干燥的木棒等物品挑开搭落在触电者身上的线路，此类方式依赖的人的主观行为，受到不同监护人员的反应速度、现场经验以及操作水平的影响，而触电者会发生肌肉痉挛，导致肌肉发生不自主的收缩，进而难以与电源分离。
以最常见的手部接触带电体为例，手部痉挛会发生不自主的抓握动作，使得触电者不自主的抓握住周围物体或带电体，体现为“被吸住”导致难以脱离触电状态。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种触电脱离手环，利用手环上搭载的加速传感器和罗氏线圈分别获取人体肌肉因触电产生痉挛时的运动信号和触电时流过人体的电流信号，信号经处理后利用判断结果触发手环上的气囊膨胀，膨胀的气囊占据人体手掌的空间，使手部的抓握动作解除，进而促使手环佩戴者脱离被抓握物体或带电体。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种触电脱离手环，包括环形的腕带，腕带圆周方向设有触发器和控制盒，触发器一侧设有压缩气囊，压缩气囊膨胀后为圆柱形，轴线方向与腕带的环形平面中轴线相平行。
腕带内部设有罗氏线圈，用于获取手环佩戴者触电时的电流信号。
控制盒内设有STM32单片机和加速传感器，加速传感器用于获取手环佩戴者手部的运动信号。
STM32单片机接收加速传感器采集的运动信号和罗氏线圈采集的电流信号，配合STM32单片机内部的时钟模块，依据手环佩戴者触电时手部的痉挛状态和流过手部的电流判断手环佩戴者处于触电状态，基于手环佩戴者的触电状态将气囊膨胀指令发送给触发器。
压缩气囊膨胀后形成圆柱形。
腕带套在佩戴者的手腕处形成环形，控制盒位于佩戴者手背一侧，触发器位于佩戴者手掌一侧。
压缩气囊由触发器朝向佩戴者指尖的一侧引出，穿过佩戴者中指和无名指后与控制盒连接。控制盒设有卡扣，压缩气囊通过卡扣连接在控制盒上。压缩气囊膨胀后与卡扣分离。触发器朝向佩戴者指尖的一侧设有气囊弹出孔。
腕带套在佩戴者的手腕处形成环形，控制盒和触发器位于手背一侧，压缩气囊由触发器朝向指尖的一侧引出，穿过中指和无名指后与腕带上的卡扣连接；
其中，压缩气囊包括气囊管和气囊膨胀部，气囊管位于佩戴者手背一侧，气囊膨胀部位于佩戴者手掌一侧。
与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
1、利用手环上搭载的气囊膨胀后占据佩戴者手掌的空间，使佩戴者手部因触电痉挛产生的抓握动作解除，进而促使手环佩戴者脱离被抓握物体或带电体，从而保护佩戴者有利于其与带电体分离。
2、利用手环上搭载的加速传感器和罗氏线圈分别获取人体肌肉因触电产生痉挛时的运动信号和触电时流过人体的电流信号，信号经处理后利用判断结果触发手环上的气囊膨胀。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例一提供的触电保护手环的穿戴结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的触电保护手环的侧视结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的触电保护手环的俯视结构示意图；
图4是本发明实施例一提供的触电保护手环的整体结构示意图；
图5是本发明实施例二提供的触电保护手环的侧视结构示意图；
图6是本发明实施例二提供的触电保护手环的整体结构示意图；
图7是本发明实施例三提供的触电保护手环的侧视结构示意图；
图8是本发明实施例三提供的触电保护手环的整体结构示意图；
图中：10、手套，1、腕带，2、控制盒，3、卡扣，4、压缩气囊， 40、膨胀气囊，41、气囊管，42、气囊膨胀部，5、触发器，51、气囊弹出孔。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
正如背景技术中所描述的，当人体触电时，肌肉会发生痉挛，体现为不自觉的抖动，因此以下实施例中的触电检测方法利用人体触电后痉挛动作时手部的痉挛信号和触电时流过人体的电流信号，经处理后判断人体处于触电状态触发气囊膨胀，利用膨胀后的气囊填充人体手掌的空间，解除触电后人体手部因痉挛产生的抓握动作，从而将手部与带电体或是物体弹开分离，进而实现触电保护。
痉挛信号是人体触电痉挛后产生抖动时的信号，抖动是在一定时间段内发生的加速度方向反复变化，且每次方向变化后的位移量变化不大的信号，则通过六轴加速度传感器与MPU6050配合(一种整合性六轴运动处理组件)检测并处理加速度数据，绝对值求和并积分得到行程，带符号求和得到位移，从而判断人体处于痉挛状态进而认为人体处于触电状态。
实施例一：
如图1-4所示，一种触电脱离手环，包括环形的腕带2，腕带2 上设有触发器5和控制盒2，触发器5连接压缩气囊4的一端，压缩气囊4的另一端通过卡扣3连接在控制盒2上。
腕带2内部设有罗氏线圈，用于获取手环佩戴者触电时的电流信号。
控制盒2内设有STM32单片机和加速传感器，加速传感器用于获取手环佩戴者手部的运动信号，STM32单片机接收位移信号和罗氏线圈采集的电流信号，配合STM32单片机内部的时钟模块，依据手环佩戴者触电时手部的痉挛状态判断佩戴者处于触电状态，并气囊触发的指令发送给触发器5。
如图1所示，本实施例中，腕带2套在佩戴者的手腕处，控制盒2 位于手背一侧，触发器5位于手掌一侧，压缩气囊4由触发器5朝向指尖的一侧引出，穿过中指和无名指后与控制盒2上的卡扣3连接。
如图4所示，当佩戴者触电时，压缩气囊4被触发器5触发膨胀变为膨胀气囊40，压缩气囊4由佩戴者的手腕依次膨胀至手掌、手指最后到达手背一侧，并且通过体积增大的变化从卡扣3中脱离，形成连接在触发器5朝向指尖且位于手掌一侧的圆柱形气囊(即，压缩气囊4 的膨胀弹出方向与腕带2的环形平面中轴线相平行)，从而占据佩戴者手掌部的空间，利用气囊膨胀时的体积变化解除佩戴者触电时手部痉挛产生的抓握动作，促使佩戴者与被抓握物体脱离，从而实现触电保护。
本实施例中，触发器5触发时产生的气体使压缩气囊4变为膨胀气囊40，压缩气囊4是未膨胀状态下的气囊，是柔软可变形的部件，作业过程中未膨胀状态下的压缩气囊4由触发器5引出后穿过中指和无名指通过卡扣3连接在控制盒2上，不影响手环佩戴者的正常检维修作业。
实际作业中，工作人员会佩带特定绝缘性能的手套10用于保护手部，需要注意，手部是相对较为容易接触带电体的部位，而触电并不仅仅是手部接触带电体，也存在身体其他部位接触带电体的情况，本实施例中的手环在检测到佩戴者触电发生身体痉挛时，利用气囊膨胀使佩带的手部解除因痉挛引发的手部抓握动作，避免出现触电导致的“被吸住”情况发生，使得手环佩戴者在触电后更容易脱离带电体。
手环佩带后，手部穿过腕带2，腕带2内罗氏线圈能够获取流过手腕的触电电流，控制盒1内的加速传感器获取佩戴者触电痉挛后的运动信号(位移和速度)。STM32单片机接收罗氏线圈采集的电流信号和加速传感器获取的运动信号(位移、速度)。
当获取的加速度信号输入至STM32单片机中，其中加速度a(32 位精度)为短时间正负波动，且a1>1000&a2<-1000，且平均速度 v1+v2<＝200时，判断为该部位处于触电状态。
利用手环上搭载的气囊膨胀后占据佩戴者手掌的空间，使佩戴者手部因触电痉挛产生的抓握动作解除，进而促使手环佩戴者脱离被抓握物体或带电体，从而保护佩戴者有利于其与带电体分离。
利用手环上搭载的加速传感器和罗氏线圈分别获取人体肌肉因触电产生痉挛时的运动信号和触电时流过人体的电流信号，信号经处理后利用判断结果触发手环上的气囊膨胀。
实施例二：
如图5-6所示，本实施例提供的触电保护手环在实施例一的基础上，取消了控制盒2上的卡扣3，并将压缩气囊4布置在触发器5的内部，触发器5设有一个朝向佩戴者指尖方向的气囊弹出孔51。
当佩戴者触电时，压缩气囊4由气囊弹出孔51弹出膨胀变为膨胀气囊40，压缩气囊4由佩戴者的手腕依次膨胀至手掌最终到达手指，形成连接在触发器5朝向指尖且位于手掌一侧的圆柱形气囊(即，压缩气囊4的膨胀弹出方向与腕带2的环形平面中轴线相平行)，从而占据佩戴者手掌部的空间，利用气囊膨胀时的体积变化解除佩戴者触电时手部痉挛产生的抓握动作，促使佩戴者与被抓握物体脱离，从而实现触电保护。
利用手环上搭载的气囊膨胀后占据佩戴者手掌的空间，使佩戴者手部因触电痉挛产生的抓握动作解除，进而促使手环佩戴者脱离被抓握物体或带电体，从而保护佩戴者有利于其与带电体分离。
利用手环上搭载的加速传感器和罗氏线圈分别获取人体肌肉因触电产生痉挛时的运动信号和触电时流过人体的电流信号，信号经处理后利用判断结果触发手环上的气囊膨胀。
上述结构相较于实施例一，在实现触电保护的基础上，结构更加简单，压缩气囊40内置在触发器5内，不需要穿过中指和无名指。
实施例三：
如图7-8所示，本实施例在实施例一的基础上将触发器5集成在控制盒2内，卡扣3位于实施例一的触发器5所在处，即，腕带2套在佩戴者的手腕处，控制盒2和触发器5位于手背一侧，压缩气囊4由触发器5 朝向指尖的一侧引出，穿过中指和无名指后与腕带2上的卡扣3连接；
其中，压缩气囊4包括气囊管41和气囊膨胀部42，气囊管41位于佩戴者手背一侧，气囊膨胀部42位于佩戴者手掌一侧，触发器5触发后，气体经气囊管41传输至气囊膨胀部42，使气囊膨胀部42充气膨胀形成膨胀气囊40。
上述结构中，由于气囊膨胀部42始终位于佩戴者的手掌处，膨胀后为圆柱形，则压缩气囊4的轴线方向与腕带2的环形平面中轴线相平行，在形成膨胀气囊40后占据佩戴者手掌的空间。使佩戴者手部因触电痉挛产生的抓握动作解除，进而促使佩戴者脱离被抓握物体或带电体，从而保护佩戴者有利于其与带电体分离。此种实施方式中，气囊膨胀部42始终位于佩戴者的手掌处，使得需要的充气体积相较于实施例一和实施例二更少，从而有利于减少能源消耗。
同样的，手环上搭载的加速传感器和罗氏线圈分别获取人体肌肉因触电产生痉挛时的运动信号和触电时流过人体的电流信号，信号经处理后利用判断结果触发手环上的气囊膨胀。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种触电脱离手环，其特征在于：包括环形的腕带，腕带圆周方向设有触发器和控制盒，触发器一侧设有压缩气囊，压缩气囊膨胀后为圆柱形，轴线方向与腕带的环形平面中轴线相平行。
2.如权利要求1所述的一种触电脱离手环，其特征在于：所述腕带内部设有罗氏线圈，用于获取手环佩戴者触电时的电流信号。
3.如权利要求1所述的一种触电脱离手环，其特征在于：所述控制盒内设有STM32单片机和加速传感器，加速传感器用于获取手环佩戴者手部的运动信号。
4.如权利要求3所述的一种触电脱离手环，其特征在于：所述STM32单片机接收加速传感器采集的运动信号和罗氏线圈采集的电流信号，配合STM32单片机内部的时钟模块，依据手环佩戴者触电时手部的痉挛状态和流过手部的电流判断手环佩戴者处于触电状态，基于手环佩戴者的触电状态将气囊膨胀指令发送给触发器。
5.如权利要求1所述的一种触电脱离手环，其特征在于：所述腕带套在佩戴者的手腕处形成环形，控制盒位于佩戴者手背一侧，触发器位于佩戴者手掌一侧。
6.如权利要求1所述的一种触电脱离手环，其特征在于：所述压缩气囊由触发器朝向佩戴者指尖的一侧引出，穿过佩戴者中指和无名指后与控制盒连接。
7.如权利要求6所述的一种触电脱离手环，其特征在于：所述控制盒设有卡扣，压缩气囊通过卡扣连接在控制盒上。
8.如权利要求7所述的一种触电脱离手环，其特征在于：压缩气囊膨胀后与卡扣分离。
9.如权利要求1所述的一种触电脱离手环，其特征在于：所述触发器朝向佩戴者指尖的一侧设有气囊弹出孔。
10.如权利要求1所述的一种触电脱离手环，其特征在于：所述腕带套在佩戴者的手腕处形成环形，控制盒和触发器位于手背一侧，压缩气囊由触发器朝向指尖的一侧引出，穿过中指和无名指后与腕带上的卡扣连接；压缩气囊包括气囊管和气囊膨胀部，气囊管位于佩戴者手背一侧，气囊膨胀部位于佩戴者手掌一侧。
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| GR01 | Patent grant | ||
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