CN116311853A - 一种计算人体感应电流报警的近电预警方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本公开是关于一种计算人体感应电流报警的近电预警方法及装置。该方法包括:实时获取人体头部的电场强度信息,并对电场强度信息进行拟合校正,得到拟合校正后的电场强度信息;判断拟合校正后的电场强度信息是否超出电场预警值;若拟合校正后的电场强度信息超出电场预警值,则实时获取人体阻抗信息;并根据拟合校正后的电场强度信息与人体阻抗信息计算人体的感应电流;判断人体的感应电流是否超出电流预警值;若人体的感应电流超出电流预警值,则进行报警。本公开可以获得更为准确的电场强度信息,从而提高电场强度信息判断带电体距离的准确性。通过对电场强度信息和人体的感应电流的两次判断,增强临近带电体进行报警的准确性,减小误报率。
Description
技术领域
本公开涉及电力预警技术领域,尤其涉及一种计算人体感应电流报警的近电预警方法及装置。
背景技术
电气设备在其周围会产生电磁场,有研究表明,电场强度与距离之间呈显著的正相关性,即与带电体距离越近,其所在位置的场强越大,因此电场强度可间接反映与带电体之间的距离。因此,通过检测电场并在电场值过高时进行报警可以有效的实现对作业人员的保护。
人体在静电场中可视为导体,理论上电场线处处垂直于人体表面,且人体内部电场强度为零。但是造成人体电场畸变的因素之一是不同部位的曲率不同,曲率过小的地方会集聚大量电荷,造成空间电场的畸变。研究发现不同人体造成电场畸变的部位是一致的,只是电场畸变的大小因人而异。电场畸变在头部尤其严重,一般为无人时电场强度的5-20倍,因此,直接测量人体头部的电场判断人体是否进入危险区域得到的结果并不准确。
相关技术中,在进行近电预警时,主要是通过检测电场以及结合单一的电场阈值做出预警,此种预警方式易出现漏报误报概率大的现象;而且在进行近电预警时也没有考虑到人体引起的电场畸变问题,人体电场畸变会引起测量到的电场值变大,从而导致报警的准确率不高。
因此,有必要提供一种新的技术方案改善上述方案中存在的一个或者多个问题。
需要说明的是,在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解,因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种计算人体感应电流报警的近电预警及装置,进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
根据本公开实施例的第一方面,提供一种计算人体感应电流报警的近电预警方法,该方法包括:
实时获取人体头部的电场强度信息,并对所述电场强度信息进行拟合校正,得到拟合校正后的电场强度信息;
判断拟合校正后的所述电场强度信息是否超出电场预警值;
若拟合校正后的所述电场强度信息超出所述电场预警值,则实时获取人体阻抗信息;
并根据拟合校正后的所述电场强度信息与所述人体阻抗信息计算人体的感应电流;
判断所述人体的感应电流是否超出电流预警值;
若所述人体的感应电流超出所述电流预警值,则进行报警。
本公开的实施例中,所述若所述人体的感应电流超出所述电流预警值,则进行报警的步骤中包括:
判断所述人体的感应电流的持续时间是否超过时间阈值;
若所述人体的感应电流的持续时间超过所述时间阈值,则进行报警。
本公开的实施例中,所述判断所述人体的感应电流的持续时间是否超过时间阈值的步骤之后还包括:
若所述人体的感应电流的持续时间未超过所述时间阈值,则继续实时获取所述人体阻抗信息。
本公开的实施例中,所述判断拟合校正后的所述电场强度信息是否超出电场预警值的步骤之后还包括:
若拟合校正后的所述电场强度信息未超出所述电场预警值,则继续实时获取所述电场强度信息。
本公开的实施例中,所述判断所述人体的感应电流是否超出电流预警值的步骤之后还包括:
若所述人体的感应电流未超出所述电流预警值,则继续实时获取所述电场强度信息。
本公开的实施例中,拟合校正后的所述电场强度信息的计算公式为:
本公开的实施例中,所述人体的感应电流的计算公式为:
根据本公开实施例的第二方面,提供一种计算人体感应电流报警的近电预警装置,该装置包括:
第一获取模块,用于实时获取人体头部的电场强度信息,并对所述电场强度信息进行拟合校正,得到拟合校正后的电场强度信息;
第一判断模块,用于判断拟合校正后的所述电场强度信息是否超出电场预警值;
第二获取模块,用于若拟合校正后的所述电场强度信息超出所述电场预警值,则实时获取人体阻抗信息;
计算模块,用于并根据拟合校正后的所述电场强度信息与所述人体阻抗信息计算人体的感应电流;
第二判断模块,用于判断所述人体的感应电流是否超出电流预警值;
第一报警模块,用于若所述人体的感应电流超出所述电流预警值,则进行报警。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
本公开的一种实施例中,通过上述方法及装置,一方面,通过对人体产生的电场畸变进行拟合校正,获得更为准确的电场强度信息,从而提高电场强度信息判断带电体距离的准确性。另一方面,对校正拟合后的电场强度信息以及人体阻抗信息进行计算,从而得出流过人体的感应电流,通过对电场强度信息和人体的感应电流的两次判断,增强临近带电体进行报警的准确性,减小误报率。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,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示意性示出本公开示例性实施例中一种计算人体感应电流报警的近电预警方法的步骤流程图;
图2示意性示出本公开示例性实施例中一种计算人体感应电流报警的近电预警装置的框图;
图3示意性示出本公开示例性实施例中电场中有人和无人时的电场强度对比图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的范例;相反,提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外,附图仅为本公开的示意性图解,并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分,因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体,不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体,或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体,或在不同网络和/或校正器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
本示例实施方式中首先提供了一种计算人体感应电流报警的近电预警方法。参考图1中所示,该方法可以包括:步骤S101至步骤S106。
其中,步骤S101:实时获取人体头部的电场强度信息,并对所述电场强度信息进行拟合校正,得到拟合校正后的电场强度信息。
步骤S102:判断拟合校正后的所述电场强度信息是否超出所述电场预警值。
步骤S103:若拟合校正后的所述电场强度信息超出电场预警值,则实时获取人体阻抗信息。
步骤S104:并根据拟合校正后的所述电场强度信息与所述人体阻抗信息计算人体的感应电流。
步骤S105:判断所述人体的感应电流是否超出电流预警值。
步骤S106:若所述人体的感应电流超出所述电流预警值,则进行报警。
通过上述方法及装置,一方面,通过对人体产生的电场畸变进行拟合校正,获得更为准确的电场强度信息,从而提高电场强度信息判断带电体距离的准确性。另一方面,对拟合校正后的电场强度信息以及人体阻抗信息进行计算,从而得出流过人体的感应电流,通过对电场强度信息和人体的感应电流的两次判断,增强临近带电体进行报警的准确性,减小误报率。
下面,将参考图1和图3对本示例实施方式中的上述方法的各个步骤进行更详细的说明。
在步骤S101中,实时获取人体头部的电场强度信息,并对所述电场强度信息进行拟合校正,得到拟合校正后的电场强度信息。具体的,人体在电场中为导体,在电场中会引起电场畸变,电场畸变在头部尤为严重,故实时获取人体头部的电场强度信息后,需要对电场强度信息进行拟合校正,以获得拟合校正后的电场强度信息,便于后续使用。电场强度信息包括电场强度大小。
需要理解的是,如图3所示,电场中有人时,电场会畸变,电场中无人时,电场没有畸变,有人和无人时的电场强度均成线性变化。因此,畸变电场可以通过数学关系进行校正,从而得出没有畸变的时候的电场。故拟合校正后的电场强度信息就为没有畸变时的电场。
在步骤S102中,判断拟合校正后的所述电场强度信息是否超出电场预警值。具体的,当得到拟合校正后的电场强度信息后,首先进行一次预警判断。具体是根据拟合校正后的电场强度信息和电场预警值来比对大小,由于是比对大小,故可以预判比对的结果有两种情况:一种是拟合校正后的电场强度信息未超出电场预警值,另一种是拟合校正后的电场强度信息超出电场预警值。
在步骤S103中,若拟合校正后的所述电场强度信息超出所述电场预警值,则实时获取人体阻抗信息。具体的,当对拟合校正后的电场强度信息进行预警判断后,如果拟合校正后的电场强度信息超出电场预警值,则需要实时获取人体阻抗信息,便于后续计算人体的感应电流使用。
在步骤S104中,并根据拟合校正后的所述电场强度信息与所述人体阻抗信息计算人体的感应电流。具体的,基于得到的拟合校正后的电场强度信息和人体阻抗信息,进行计算人体的感应电流。
在步骤S105中,判断所述人体的感应电流是否超出电流预警值。具体的,当基于拟合校正后的电场强度信息和人体阻抗信息,计算出人体的感应电流后,对感应电流进行预警,具体是根据感应电流和电流预警值来比对大小,由于是比对大小,故可以预判比对的结果有两种情况:一种是人体的感应电流未超出电流预警值,另一种是人体的感应电流超出电流预警值。
在步骤S106中,若所述人体的感应电流超出所述电流预警值,则进行报警。具体的,当对人体的感应电流进行预警判断后,如果人体的感应电流超出电流预警值,则启动报警电路进行报警。其中,电流预警值为0.5mA,当人体的感应电流大于0.5mA时,则启动报警电路进行报警。
需要理解的是,电场强度信息可通过电场感应单元获取,电场感应单元包含电场传感器、电源电路、放大电路和选频电路,在实际中,电场感应单元安装在人体佩戴的安全帽上,此外,安全帽上还安装主控单元,主控单元包含单片机、蓝牙接收电路以及声光报警电路。主控单元与电场感应单元集成在一块PCB电路板上。电场感应单元采用小型倒锥形天线,通过该电场感应单元,可以完全接收来自不同方向上的电场强度信息;电源电路采用纽扣电池,为其他需要供电的电路进行供电;放大电路采用放大芯片对电场感应单元采集的电场强度信息进行放大;选频电路采用低通滤波器,使得频率低于100Hz的电压信号能够顺利通过,用于滤除环境中存在的高频噪声;滤波后的电压信号直接送入单片机输入引脚,然后单片机再将滤波后的电压信号转换成电场强度信息。
人体阻抗信息可通过人体阻抗感应单元获取,人体阻抗测量单元包括蓝牙通信电路、人体阻抗测量芯片及电源电路,人体阻抗测量芯片采用CS1258系列芯片人体阻抗测量芯片,用于采集人体阻抗信息,以实现人体内部感应电流的计算;蓝牙通信电路用于将人体阻抗信息传输到位于头部的主控单元中;电源电路为整个单元供电。
主控单元中主控芯片采用stm32系列单片机,该单片机拥有足够的处理速度及内存,能够满足系统的设计需求;蓝牙接收电路用于接收来自手臂位置的人体阻抗测量信号并将该信号转化,使该信号能够顺利送入单片机进行读取;声光报警电路由LED灯珠及蜂鸣器组成,当人体的感应电流超过电流预警值时,声光报警电路工作,从而提醒工作人员注意自身安全。
在一个实施例中,所述若所述人体的感应电流超出所述电流预警值,则进行报警的步骤中包括:
判断所述人体的感应电流的持续时间是否超过时间阈值;
若所述人体的感应电流的持续时间超过所述时间阈值,则进行报警。具体的,如果人体的感应电流超出电流预警值时,则对人体的感应电流的持续时间进行判断,具体是根据人体的感应电流的持续时间与时间阈值进行比较,如果人体的感应电流的持续时间超过时间阈值,则启动报警电路进行报警。其中,时间阈值为3s,当人体的感应电流的持续时间大于3s,则启动报警电路进行报警。
在一个实施例中,所述判断所述人体的感应电流的持续时间是否超过时间阈值的步骤之后还包括:
若所述人体的感应电流的持续时间未超过所述时间阈值,则继续实时获取所述人体阻抗信息。具体的,在对人体的感应电流的持续时间进行判断预警时,如果人体的感应电流的持续时间小于时间阈值,则说明人体的感应电流的持续时间未超出时间阈值,因此需要继续进行获取人体阻抗信息。
在一个实施例中,所述判断拟合校正后的所述电场强度信息是否超出电场预警值的步骤之后还包括:
若拟合校正后的所述电场强度信息未超出所述电场预警值,则继续实时获取所述电场强度信息。具体的,在对拟合校正后的电场强度信息进行预警时,如果拟合校正后的电场强度信息小于电场预警值,则说明拟合校正后的电场强度信息未超出电场预警值,因此需要继续获取电场强度信息。
在一个实施例中,所述判断所述人体的感应电流是否超出电流预警值的步骤之后还包括:
若所述人体的感应电流未超出所述电流预警值,则继续实时获取所述电场强度信息。具体的,如果判断出人体的感应电流未超出电流预警值,则继续获取电场强度信息。具体的,在对人体的感应电流进行判断预警时,如果人体的感应电流小于电流预警值,则说明人体的感应电流未超出电流预警值,因此需要继续获取电场强度信息。
在一个实施例中,拟合校正后的所述电场强度信息的计算公式为:
具体的,实时获取的电场强度信息,进行拟合校正,得到拟合校正后的电场强度信息的计算公式,即根据公式(1)可对实时获取的电场强度信息进行拟合校正。
在一个实施例中,所述人体的感应电流的计算公式为:
具体的,通过拟合校正后的电场强度信息和人体阻抗信息,可得到人体的感应电流的计算公式,即根据公式(2)可计算出人体的感应电流。
需要理解的是,电场感应单元感应周围空间中的电场强度信息,并将电场强度信息转化为电压信号1,电压信号1经过放大电路后得到200倍以上的放大得到电压信号2,电压信号2通过选频电路滤除高频噪声后得到工频50HZ的电压信号3,电压信号3送入单片机的ADC接口中,单片机读取接口上的数据,并将电压信号3再次还原成电场强度信息,并存入自身存储器中以供调用。
人体阻抗测量电路直接测量得到人体阻抗信息,经过处理后输出电信号,电信号与人体阻抗成一定比例关系,该电信号经过模块调理后为数字信号,可通过蓝牙通信电路进行传输;蓝牙通信电路调制该信号,将该信号转化为2.4GHz的电磁波信号并进行广播;控制单元中的蓝牙接收电路接收电磁波信号,经过调解后送入单片机的通信接口中,单片机读取接口上的数据并存入自身存储器中。
将电场强度信息及人体阻抗信息采集后,单片机首先调取头部电场强度信息,根据所处环境的电压等级判断当前位置的电场强度信息是否超出电场预警值,如果超出电场预警值,单片机调取人体阻抗信息,随后单片机对电场强度信息及人体阻抗信息进行运算,得到流过人体的感应电流,如果感应电流超过电流预警值,则单片机进行计时,人体的感应电流的持续时间超过时间阈值后,单片机输出引脚置高电平,驱动声光报警电路工作,提醒作业人员进入危险区域,如果人体的感应电流未超过电流预警值,单片机输出引脚不输出信号,声光报警电路不工作。
需要说明的是,尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤,但是,这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤,或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的,可以省略某些步骤,将多个步骤合并为一个步骤执行,以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。另外,也易于理解的是,这些步骤可以是例如在多个模块/进程/线程中同步或异步执行。
进一步的,本示例实施方式中,还提供了一种计算人体感应电流报警的近电预警装置。参考图2中所示,装置200可以包括:第一获取模块201、第一判断模块202、第二获取模块203、计算模块204、第二判断模块205和第一报警模块206。
其中,第一获取模块201,用于实时获取人体头部的电场强度信息,并对所述电场强度信息进行拟合校正,得到拟合校正后的电场强度信息。
第一判断模块202,用于判断拟合校正后的所述电场强度信息是否超出电场预警值。
第二获取模块203,用于若拟合校正后的所述电场强度信息超出所述电场预警值,则实时获取人体阻抗信息。
计算模块204,用于并根据拟合校正后的所述电场强度信息与所述人体阻抗信息计算人体的感应电流。
第二判断模块205,用于判断所述人体的感应电流是否超出电流预警值。
第一报警模块206,用于若所述人体的感应电流超出所述电流预警值,则进行报警。
在一个实施例中,该装置还包括:
第三判断模块,用于判断所述人体的感应电流的持续时间是否超过时间阈值;
第二报警模块,用于若所述人体的感应电流的持续时间超过所述时间阈值,则进行报警。
在一个实施例中,该装置还包括:
继续获取模块,用于若所述人体的感应电流的持续时间未超过所述时间阈值,则继续实时获取所述人体阻抗信息。
在一个实施例中,该装置还包括:
第四判断模块,用于判断所述人体的感应电流的持续时间是否超过时间阈值;
若所述人体的感应电流的持续时间超过所述时间阈值,则进行报警。
在一个实施例中,该装置还包括:
第四判断子模块,用于所述人体的感应电流的持续时间未超过所述时间阈值,则继续实时获取所述人体阻抗信息。
在一个实施例中,该装置还包括:
第二判断子模块,用于若所述人体的感应电流未超出所述电流预警值,则继续实时获取所述电场强度信息。
在一个实施例中,该装置还包括:
第一计算子模块,用于计算拟合校正后的电场强度信息,拟合校正后的所述电场强度信息的计算公式为:
在一个实施例中,该装置还包括:
第二计算子模块,用于计算所述人体的感应电流,所述人体的感应电流的计算公式为:
关于上述实施例中的装置,其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述,此处将不做详细阐述说明。
应当注意,尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元,但是这种划分并非强制性的。实际上,根据本公开的实施方式,上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之,上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。作为模块或单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本公开方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员易于理解,这里描述的示例实施方式可以通过软件实现,也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此,根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM,U盘,移动硬盘等)中或网络上,包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的上述计算人体感应电流报警的近电预警方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
Claims (10)
1.一种计算人体感应电流报警的近电预警方法,其特征在于,该方法包括:
实时获取人体头部的电场强度信息,并对所述电场强度信息进行拟合校正,得到拟合校正后的电场强度信息;
判断拟合校正后的所述电场强度信息是否超出电场预警值;
若拟合校正后的所述电场强度信息超出所述电场预警值,则实时获取人体阻抗信息;
并根据拟合校正后的所述电场强度信息与所述人体阻抗信息计算人体的感应电流;
判断所述人体的感应电流是否超出电流预警值;
若所述人体的感应电流超出所述电流预警值,则进行报警。
2.根据权利要求1所述计算人体感应电流报警的近电预警方法,其特征在于,所述若所述人体的感应电流超出所述电流预警值,则进行报警的步骤中包括:
判断所述人体的感应电流的持续时间是否超过时间阈值;
若所述人体的感应电流的持续时间超过所述时间阈值,则进行报警。
3.根据权利要求2所述计算人体感应电流报警的近电预警方法,其特征在于,所述判断所述人体的感应电流的持续时间是否超过时间阈值的步骤之后还包括:
若所述人体的感应电流的持续时间未超过所述时间阈值,则继续实时获取所述人体阻抗信息。
4.根据权利要求1所述计算人体感应电流报警的近电预警方法,其特征在于,所述判断拟合校正后的所述电场强度信息是否超出电场预警值的步骤之后还包括:
若拟合校正后的所述电场强度信息未超出所述电场预警值,则继续实时获取所述电场强度信息。
5.根据权利要求1所述计算人体感应电流报警的近电预警方法,其特征在于,所述判断所述人体的感应电流是否超出电流预警值的步骤之后还包括:
若所述人体的感应电流未超出所述电流预警值,则继续实时获取所述电场强度信息。
8.一种计算人体感应电流报警的近电预警装置,其特征在于,该装置包括:
第一获取模块,用于实时获取人体头部的电场强度信息,并对所述电场强度信息进行拟合校正,得到拟合校正后的电场强度信息;
第一判断模块,用于判断拟合校正后的所述电场强度信息是否超出电场预警值;
第二获取模块,用于若拟合校正后的所述电场强度信息超出所述电场预警值,则实时获取人体阻抗信息;
计算模块,用于并根据拟合校正后的所述电场强度信息与所述人体阻抗信息计算人体的感应电流;
第二判断模块,用于判断所述人体的感应电流是否超出电流预警值;
第一报警模块,用于若所述人体的感应电流超出所述电流预警值,则进行报警。
9.根据权利要求8所述计算人体感应电流报警的近电预警装置,其特征在于,该装置还包括:
第三判断模块,用于判断所述人体的感应电流的持续时间是否超过时间阈值;
第二报警模块,用于若所述人体的感应电流的持续时间超过所述时间阈值,则进行报警。
10.根据权利要求9所述计算人体感应电流报警的近电预警装置,其特征在于,该装置还包括:
继续获取模块,用于若所述人体的感应电流的持续时间未超过所述时间阈值,则继续实时获取所述人体阻抗信息。
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CN202310542022.XA CN116311853A (zh) | 2023-05-15 | 2023-05-15 | 一种计算人体感应电流报警的近电预警方法及装置 |
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2023
- 2023-05-15 CN CN202310542022.XA patent/CN116311853A/zh active Pending
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