CN114229705A - 一种起重机防触高压线路安全防护系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种起重机防触高压线路安全防护系统，包括：北斗定位模块、输电线路电子围栏、语音报警器以及控制器；北斗定位模块安装在起重机吊臂的最高点；输电线路电子围栏设置在高压线路的警示区域；语音报警器安装在起重机驾驶室内，语音报警器与控制器连接，控制器将获取的吊臂位置信息与输电线路电子围栏的警示范围进行比对，判断吊臂位置信息是否进入输电线路电子围栏的警示范围内；如进入输电线路电子围栏的警示范围内，则进行报警提示。系统可以对高压输电线路周边的起重机械作业起警示作用，用于起重机防触高压线路安全防护，保护起重机械操作人员安全和避免高压输电线路因为起重机械误操作而引起的跳闸事故。

Description

一种起重机防触高压线路安全防护系统

技术领域

本发明涉及起重机安全技术领域，尤其涉及一种起重机防触高压线路安全防护系统。

背景技术

目前在一些项目作业过程中，会用到起重机进行吊装作业。有时在吊装作业时，在吊装区域会存在高压线路，或者一些架空线路。由于起重机在运行过程中，吊臂会向一定的高度方向和长度方向延伸以满足吊装需要，如果在吊装过程中触碰到高压线路，或者架空线路会导致线路无法正常运行，还会危机到作业人员的人身安全。

现有技术中，一般采用地面监控人员指挥吊装作业，尽量远离线路，避免触碰。但是由于一些高压线路具有一定的危险性，即使未触碰，也会造成伤害，所以单纯的依靠人员指挥是无法保证作业安全，给作业安全留下一定的安全隐患。

发明内容

本发明提供一种起重机防触高压线路安全防护系统，系统具有防治措施，可以保障输电线路安全运行，避免起重机械防触电，保证操作人员人身安全。

系统包括：北斗定位模块、输电线路电子围栏、语音报警器以及控制器；

北斗定位模块安装在起重机吊臂的最高点，北斗定位模块对吊臂的位置信息进行定位，并将位置信息传输给控制器；

输电线路电子围栏设置在高压线路的警示区域，并与控制器连接，控制器获取输电线路电子围栏的警示范围；

语音报警器安装在起重机驾驶室内，语音报警器与控制器连接，控制器将获取的吊臂位置信息与输电线路电子围栏的警示范围进行比对，判断吊臂位置信息是否进入输电线路电子围栏的警示范围内；

如进入输电线路电子围栏的警示范围内，则通过语音报警器进行报警提示。

进一步需要说明的是，输电线路电子围栏的警示范围设有工作区域、危险区域和严重危险区域；

危险区域为警示区域；

严重危险区域为告警区域。

北斗定位模块对吊臂的定位包括：对吊臂的水平位置信息进行定位以及对吊臂的高度信息进行定位。

输电线路电子围栏的警示范围包括：高度警示范围和水平警示范围。

进一步需要说明的是，控制器将获取的吊臂水平位置信息和高度信息分别对应与高度警示范围和水平警示范围进行比对判断；

如吊臂水平位置信息或高度信息进入输电线路电子围栏的警示范围内，则通过语音报警器进行报警提示。

进一步需要说明的是，还包括：运行速度获取模块；

运行速度获取模块与起重机吊臂驱动机构连接，运行速度获取模块用于获取起重机吊臂的运行速度，并将运行速度传输给控制器；

控制器获取到吊臂进入输电线路电子围栏的警示范围内，并通过语音报警器进行报警提示的同时，控制器向起重机整车控制器发送制动控制指令，并控制起重机吊臂减速停止运行。

北斗定位模块、输电线路电子围栏以及语音报警器分别通过无线通信的方式与控制器通信连接。

进一步需要说明的是，输电线路电子围栏连接有电子围栏控制电路；

电子围栏控制电路包括：第一变压器T1、整流模块U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、调节电阻RP、二极管VS、晶闸管VT、电容C1、电容C2以及第二变压器T2；

第一变压器T1输入侧连接供电电源，第一变压器T1输出侧连接整流模块U1输入端；整流模块U1第一输出端分别与电阻R1第一端和电容C1第一端连接；整流模块U1第二端、电容C1第二端、电阻R3第二端、晶闸管VT阴极、第二变压器T2的第二输出端和第二输入端分别接地；

电阻R1分别与电阻R2第二端和电容C2第一端连接；电阻R2第一端通过二极管VS与调节电阻RP第一端连接；调节电阻RP第二端分别与电阻R3第一端、调节电阻RP调节端以及晶闸管VT触发端连接；电容C2第二端与第二变压器T2的第一输入端连接；

第二变压器T2的第一输出端与输电线路电子围栏连接给输电线路电子围栏供电。

进一步需要说明的是，控制器设置在驾驶室内，控制器连接有触摸显示屏；

控制器与调节电阻RP的调节端通信连接，通过触摸显示屏获取用户设置的脉冲电压设置指令，并控制调节电阻RP，调节输电线路电子围栏的脉冲电压；

触摸显示屏还用于显示系统的运行状态。

进一步需要说明的是，起重机吊臂上安装有多个近电感应器；

起重机吊臂靠近输电线路电子围栏时，近电感应器触发近电感应信号，并将近电感应信号发送给控制器，控制器通过语音报警器进行报警。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

系统借助北斗定位技术划设输电线路电子围栏，输电线路电子围栏包括平面围栏和高度围栏，通过安装在起重机或吊车吊臂最上端的北斗定位接收器来检测吊臂最高点的位置，一旦吊臂位置进入到提前划设好的电子围栏区域，就通过起重机械控制室的语音告警系统进行告警，提醒操作人员注意安全。

北斗定位技术可以实现高精度的地面定位，利用北斗的地基增强系统和差分信息进行高精度的定位解算，可实现亚米级的实时定位，克服了民用GPS定位的精度不高、传输延迟等缺点，非常适合应用于起重机械吊臂的实时亚米级定位。利用北斗导航定位技术，对重点输电线路进行电子围栏的设置，所设置的电子围栏根据不同电压等级的输电线路，进行不同的围栏等级、告警距离、线路高度信息进行区分，借助于供电公司输电线路走廊及电压等级、杆塔位置信息进行预设。示例性的讲，输电线路电子围栏的电子围栏区域设置为安全区、告警区、禁止区，分为平面围栏和高度围栏。

在起重机械吊臂最高点安装北斗定位接收装置，实现实时亚米级的高精度定位，考虑到起重机械吊臂的运行速度，相应的告警信息也应具备实时性，输电线路围栏设置距离和高度也充分考虑到了起重机械吊臂伸张的移动速度。吊臂最高点安装北斗定位接收装置与起重机械控制室内的语音报警器采用无线链路传导，以确保起重机械控制室内部操作人员可以及时听到北斗定位系统的语音告警信息，并作出正确的操作，避免触电事故的发生。

本发明基于北斗高精度定位技术，可以对高压输电线路周边的起重机械作业起警示作用，用于起重机防触高压线路安全防护，保护起重机械操作人员安全和避免高压输电线路因为起重机械误操作而引起的跳闸事故。

本发明涉及的起重机防触高压线路安全防护系统具有定位精度高、影响速度快，能大大降低输电线路下方施工机械的触电事故。

本发明涉及的起重机防触高压线路安全防护系统可以作为一种便捷式定位装置和语音告警装置，方便安装到起重机械的吊臂端部以及操作控制室内，很方便的进行安装，便于施工起重设备的输电线路线下作业。

本发明涉及的起重机防触高压线路安全防护系统提前利用北斗定位系统对高压输电线路进行电子围栏的设置，根据不同电压等级的输电线路进行不同距离电子围栏设置，保证吊装过程的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为起重机防触高压线路安全防护系统示意图；

图2为起重机防触高压线路安全防护系统实施例示意图；

图3为输电线路电子围栏实施例示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的起重机防触高压线路安全防护系统中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明提供的起重机防触高压线路安全防护系统中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

如图1至3所示，本发明提供的起重机防触高压线路安全防护系统包括：北斗定位模块1、输电线路电子围栏2、语音报警器4以及控制器3；

北斗定位模块1安装在起重机吊臂的最高点，北斗定位模块1对吊臂的位置信息进行定位，并将位置信息传输给控制器3；

输电线路电子围栏2设置在高压线路的警示区域，并与控制器3连接，控制器3获取输电线路电子围栏2的警示范围；语音报警器4安装在起重机驾驶室内，语音报警器4与控制器3连接，控制器3将获取的吊臂位置信息与输电线路电子围栏2的警示范围进行比对，判断吊臂位置信息是否进入输电线路电子围栏2的警示范围内；如进入输电线路电子围栏2的警示范围内，则通过语音报警器4进行报警提示。北斗定位模块1、

输电线路电子围栏2以及语音报警器4分别通过无线通信的方式与控制器3通信连接。无线通信的方式可以包括无线局域网络(Wi-Fi，WLAN，Wireless Local AreaNetworks)、无线宽带(Wibro)、全球微波互联接入(Wimax)、高速下行链路分组接入(HSDPA，High Speed Downlink Packet Access)等等。

控制器3可以通过使用特定用途集成电路(ASIC，Application SpecificIntegrated Circuit)、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processing)、数字信号处理装置(DSPD，Digital Signal Processing Device)、可编程逻辑装置(PLD，ProgrammableLogic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)、处理器、控制器3、微控制器3、微处理器、被设计为执行这里描述的功能的电子单元中的至少一种来实施，在一些情况下，这样的实施方式可以在控制器3中实施。对于软件实施，诸如过程或功能的实施方式可以与允许执行至少一种功能或操作的单独的软件模块来实施。软件代码可以由以任何适当的编程语言编写的软件应用程序(或程序)来实施，软件代码可以存储在存储器中并且由控制器3执行。

对于本发明来讲，输电线路电子围栏2的警示范围设有工作区域、危险区域6和严重危险区域5；危险区域6为警示区域；严重危险区域5为告警区域。为了能够将显示的不同区域进行划分，可以将工作区域、危险区域6和严重危险区域5以不同的颜色进行显示到显示屏上。比如严重危险区域5可以采用红色进行显示。危险区域6可以采用黄色进行显示。工作区域可以采用绿色进行显示。报警铃声可以采用不同的声音以便区分不同的报警级别。

本发明中，北斗定位模块1对吊臂的定位包括：对吊臂的水平位置信息进行定位以及对吊臂的高度信息进行定位。输电线路电子围栏2的警示范围包括：高度警示范围和水平警示范围。控制器3将获取的吊臂水平位置信息和高度信息分别对应与高度警示范围和水平警示范围进行比对判断；如吊臂水平位置信息或高度信息进入输电线路电子围栏2的警示范围内，则通过语音报警器4进行报警提示。

吊臂在工作过程中，无论是高度方向和长度方向，伸入到输电线路电子围栏2的警示范围就能够实现报警提示。

作为本发明的一种实施例，系统借助北斗定位技术划设输电线路电子围栏2，输电线路电子围栏2包括平面围栏和高度围栏，通过安装在起重机或吊车吊臂最上端的北斗定位接收器来检测吊臂最高点的位置，一旦吊臂位置进入到提前划设好的电子围栏区域，就通过起重机械控制室的语音告警系统进行告警，提醒操作人员注意安全。

北斗定位技术可以实现高精度的地面定位，利用北斗的地基增强系统和差分信息进行高精度的定位解算，可实现亚米级的实时定位，克服了民用GPS定位的精度不高、传输延迟等缺点，非常适合应用于起重机械吊臂的实时亚米级定位。利用北斗导航定位技术，对重点输电线路进行电子围栏的设置，所设置的电子围栏根据不同电压等级的输电线路，进行不同的围栏等级、告警距离、线路高度信息进行区分，借助于输电线路走廊及电压等级、杆塔位置信息进行预设。示例性的讲，输电线路电子围栏2的电子围栏区域设置为安全区、告警区、禁止区，分为平面围栏和高度围栏。

在起重机械吊臂最高点安装北斗定位接收装置，实现实时亚米级的高精度定位，考虑到起重机械吊臂的运行速度，相应的告警信息也应具备实时性，输电线路围栏设置距离和高度也充分考虑到了起重机械吊臂伸张的移动速度。吊臂最高点安装北斗定位接收装置与起重机械控制室内的语音报警器采用无线链路传导，以确保起重机械控制室内部操作人员可以及时听到北斗定位系统的语音告警信息，并作出正确的操作，避免触电事故的发生。

本发明基于北斗高精度定位技术，可以对高压输电线路周边的起重机械作业起警示作用，用于起重机防触高压线路安全防护，保护起重机械操作人员安全和避免高压输电线路因为起重机械误操作而引起的跳闸事故。

本发明涉及的起重机防触高压线路安全防护系统具有定位精度高、影响速度快，能大大降低输电线路下方施工机械的触电事故。

本发明涉及的起重机防触高压线路安全防护系统可以作为一种便捷式定位装置和语音告警装置，方便安装到起重机械的吊臂端部以及操作控制室内，很方便的进行安装，便于施工起重设备的输电线路线下作业。

本发明涉及的起重机防触高压线路安全防护系统提前利用北斗定位系统对高压输电线路进行电子围栏的设置，根据不同电压等级的输电线路进行不同距离电子围栏设置，保证吊装过程的安全性。

为了能够更好的控制起重机吊臂运行，系统还包括：运行速度获取模块；运行速度获取模块与起重机吊臂驱动机构连接，运行速度获取模块用于获取起重机吊臂的运行速度，并将运行速度传输给控制器；控制器获取到吊臂进入输电线路电子围栏的警示范围内，并通过语音报警器进行报警提示的同时，控制器向起重机整车控制器发送制动控制指令，并控制起重机吊臂减速停止运行，起到了对起重机控制的作用，避免操作人员违规操作，降低危险发生。

进一步的讲，输电线路电子围栏连接有电子围栏控制电路；电子围栏控制电路包括：第一变压器T1、整流模块U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、调节电阻RP、二极管VS、晶闸管VT、电容C1、电容C2以及第二变压器T2；

第一变压器T1输入侧连接供电电源，第一变压器T1输出侧连接整流模块U1输入端；整流模块U1第一输出端分别与电阻R1第一端和电容C1第一端连接；整流模块U1第二端、电容C1第二端、电阻R3第二端、晶闸管VT阴极、第二变压器T2的第二输出端和第二输入端分别接地；电阻R1分别与电阻R2第二端和电容C2第一端连接；电阻R2第一端通过二极管VS与调节电阻RP第一端连接；调节电阻RP第二端分别与电阻R3第一端、调节电阻RP调节端以及晶闸管VT触发端连接；电容C2第二端与第二变压器T2的第一输入端连接；第二变压器T2的第一输出端与输电线路电子围栏连接给输电线路电子围栏供电。

交流电通过第一变压器T1降压处理之后，经过整流模块U1整流，电阻R1和电容C1滤波。对电容C2进行充电，在电容C2两端电压达到预设电压值时，可以触发晶闸管VT。而电容C2进行放电时，可以使晶闸管VT截止，而后再进行充电，触发晶闸管VT，循环进行，使晶闸管VT进行充放电工作。在第二变压器T2产生脉冲高压电，并供给输电线路电子围栏，实现保护的作用。调节电阻RP可以调节供给输电线路电子围栏的脉冲电压高低至以及脉冲速率。

本发明中，控制器设置在驾驶室内，控制器连接有触摸显示屏；控制器与调节电阻RP的调节端通信连接，通过触摸显示屏获取用户设置的脉冲电压设置指令，并控制调节电阻RP，调节输电线路电子围栏的脉冲电压；触摸显示屏还用于显示系统的运行状态。

起重机吊臂上安装有多个近电感应器；起重机吊臂靠近输电线路电子围栏时，近电感应器触发近电感应信号，并将近电感应信号发送给控制器，控制器通过语音报警器进行报警。

也就是说，起重机进入吊装区域之后，可以将控制器与输电线路电子围栏进行无线互联，实现无线通信，起到了报警提示的作用。由于输电线路电子围栏具有脉冲电压，起重机吊臂上安装有多个近电感应器；起重机吊臂靠近输电线路电子围栏时，近电感应器触发近电感应信号，并将近电感应信号发送给控制器，控制器通过语音报警器进行报警。起到了多重防护的作用。同时，控制器可以控制调节供给输电线路电子围栏的脉冲电压高低至以及脉冲速率。起到了对近电感应器的感应灵敏度，在靠近输电线路电子围栏时就进行报警。靠近输电线路电子围栏具体涉及危险区域和严重危险区域可以根据实际需要进行设定。也可以在未进入危险区域，而靠近危险区域的近输电线路电子围栏时，由近电感应器进行感应，并报警。

针对输电线路下起重机械施工风险较高的重点区域，对架空线路周边环境进行监测，全面地掌握其风险状态，为及时采取防治措施和应急处置提供技术依据，对保障输电线路安全运行、起重机械防触电、操作人员人身安全应用具有重要意义。

本发明对于北斗定位系统的高压输电线路电子安全围栏实施方式为：

1)对不同电压等级的输电线路所设置的电子围栏严重危险区域(告警区域)水平距离、高度距离要有所不同，应满足电力安全规程的要求。

2)电子围栏的危险区域(预警区域)要根据电力安全规程设置，其范围应包括告警区域，如图1所示。

对于起重机械吊臂端部的北斗定位接收器实施方式为：

1)起重机械吊臂北斗定位接收器应满足亚米级定位精度实时解调。

2)北斗定位接收器应放置于起重机械吊臂的最顶部。

3)北斗定位接收器应可以通过无线传输方式将告警信息发送到操作室内，无时间延迟。

对于报警信息接收装置及语音提示系统实施方式为：

报警信息接收装置用于接收北斗定位接收器的位置信息，分别给出正常工作区域、危险区域、严重危险区域信息。

报警信息接收装置要避开常用的无线电干扰，接收信息无时间延迟。

语音提示系统应声音响亮，且带有指示灯功能。

本发明涉及的起重机防触高压线路安全防护系统克服了以往GPS定位精度不高、电场感应传感器灵敏度低的缺点，适合于起重机械设备在高压输电线路附件操作时的安全警示。系统检测起重机械吊臂的实时位置，以确定其处于安全区域，一旦吊臂申入告警区域与危险区域，将有报警信息发出装置将信息传送到操作室内的接收装置，并进行不同等级的语音提示，提醒操作人员注意安全，避免起重机械触电。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种起重机防触高压线路安全防护系统，其特征在于，包括：北斗定位模块、输电线路电子围栏、语音报警器以及控制器；

北斗定位模块安装在起重机吊臂的最高点，北斗定位模块对吊臂的位置信息进行定位，并将位置信息传输给控制器；

输电线路电子围栏设置在高压线路的警示区域，并与控制器连接，控制器获取输电线路电子围栏的警示范围；

语音报警器安装在起重机驾驶室内，语音报警器与控制器连接，控制器将获取的吊臂位置信息与输电线路电子围栏的警示范围进行比对，判断吊臂位置信息是否进入输电线路电子围栏的警示范围内；

如进入输电线路电子围栏的警示范围内，则通过语音报警器进行报警提示。

2.根据权利要求1所述的起重机防触高压线路安全防护系统，其特征在于，

输电线路电子围栏的警示范围设有工作区域、危险区域和严重危险区域；

危险区域为警示区域；

严重危险区域为告警区域。

3.根据权利要求1所述的起重机防触高压线路安全防护系统，其特征在于，

北斗定位模块对吊臂的定位包括：对吊臂的水平位置信息进行定位以及对吊臂的高度信息进行定位。

4.根据权利要求3所述的起重机防触高压线路安全防护系统，其特征在于，

输电线路电子围栏的警示范围包括：高度警示范围和水平警示范围。

5.根据权利要求3所述的起重机防触高压线路安全防护系统，其特征在于，

控制器将获取的吊臂水平位置信息和高度信息分别对应与高度警示范围和水平警示范围进行比对判断；

如吊臂水平位置信息或高度信息进入输电线路电子围栏的警示范围内，则通过语音报警器进行报警提示。

6.根据权利要求1所述的起重机防触高压线路安全防护系统，其特征在于，

还包括：运行速度获取模块；

运行速度获取模块与起重机吊臂驱动机构连接，运行速度获取模块用于获取起重机吊臂的运行速度，并将运行速度传输给控制器；

控制器获取到吊臂进入输电线路电子围栏的警示范围内，并通过语音报警器进行报警提示的同时，控制器向起重机整车控制器发送制动控制指令，并控制起重机吊臂减速停止运行。

7.根据权利要求1所述的起重机防触高压线路安全防护系统，其特征在于，

北斗定位模块、输电线路电子围栏以及语音报警器分别通过无线通信的方式与控制器通信连接。

8.根据权利要求1所述的起重机防触高压线路安全防护系统，其特征在于，

输电线路电子围栏连接有电子围栏控制电路；

电子围栏控制电路包括：第一变压器T1、整流模块U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、调节电阻RP、二极管VS、晶闸管VT、电容C1、电容C2以及第二变压器T2；

第一变压器T1输入侧连接供电电源，第一变压器T1输出侧连接整流模块U1输入端；整流模块U1第一输出端分别与电阻R1第一端和电容C1第一端连接；整流模块U1第二端、电容C1第二端、电阻R3第二端、晶闸管VT阴极、第二变压器T2的第二输出端和第二输入端分别接地；

电阻R1分别与电阻R2第二端和电容C2第一端连接；电阻R2第一端通过二极管VS与调节电阻RP第一端连接；调节电阻RP第二端分别与电阻R3第一端、调节电阻RP调节端以及晶闸管VT触发端连接；电容C2第二端与第二变压器T2的第一输入端连接；

第二变压器T2的第一输出端与输电线路电子围栏连接给输电线路电子围栏供电。

9.根据权利要求8所述的起重机防触高压线路安全防护系统，其特征在于，

控制器设置在驾驶室内，控制器连接有触摸显示屏；

控制器与调节电阻RP的调节端通信连接，通过触摸显示屏获取用户设置的脉冲电压设置指令，并控制调节电阻RP，调节输电线路电子围栏的脉冲电压；

触摸显示屏还用于显示系统的运行状态。

10.根据权利要求8所述的起重机防触高压线路安全防护系统，其特征在于，

起重机吊臂上安装有多个近电感应器；

起重机吊臂靠近输电线路电子围栏时，近电感应器触发近电感应信号，并将近电感应信号发送给控制器，控制器通过语音报警器进行报警。

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