CN117416880A - 一种变电站起重作业的多维度安全预警装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力施工技术领域，具体涉及一种变电站起重作业的多维度安全预警装置及方法，包括：旋转舵机，沿变电站起重作业吊车吊臂旋转；采集模块，包括设置在吊装区域的摄像头、设置在吊车吊臂上的工频电场传感器以及设置在旋转舵机上的雷达，用于获取变电站起重作业吊装区域场景信息、吊车吊臂上的电场强度以及吊车吊臂与吊装区域其他设备之间的距离信息；通过摄像头实时监测吊装区域是否有人员入侵；通过雷达与旋转舵机的速度匹配，减少雷达的布置数量；通过工频电场传感器实现吊车吊臂电场强度的安全预警；对变电站起重作业的多维度全方位监测，实现吊装区域的零盲区探测；控制模块，与采集模块电连接，用于接收处理所获取的采集模块信号。
Description
技术领域
本发明属于电力施工技术领域，具体涉及一种变电站起重作业的多维度安全预警装置及方法。
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。
传统的变电站吊车、升降车作业时，吊车司机需要与现场指挥人员沟通，但是，无法实时掌控重作业过程中吊臂头与周围物体的距离以及重作业过程中吊臂头与周围带电设备的距离，吊车司机对现场的观察存在死角，并且，无法实时预警所存在的安全隐患。
据发明人了解，现有技术无法解决吊臂遮挡激光雷达视野的难题，若将激光雷达传感器安放在吊臂顶端，吊臂下半部分的监测区域则会出现空白；若将激光雷达布置在吊臂下方外侧面或吊车附近，吊臂在空中移动过程中则会出现视线遮挡情况；可通过搭设吊装过程的安全边界实现安全预警，但是现场布置时间长，降低了现场吊装工作效率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种变电站起重作业的多维度安全预警装置及系统，实时展示作业现场的施工环境，在起重作业过程中进行吊臂头与周围物体的实时距离预警和吊臂头与周围带电设备近电实时预警，确保变电站起重作业安全可靠。
根据一些实施例，本发明的第一方案提供了一种变电站起重作业的多维度安全预警装置，采用如下技术方案：
一种变电站起重作业的多维度安全预警装置，包括：
旋转舵机，沿变电站起重作业吊车吊臂旋转；
采集模块，包括设置在吊装区域的摄像头、设置在吊车吊臂上的工频电场传感器以及设置在所述旋转舵机上的雷达，用于获取变电站起重作业吊装区域场景信息、吊车吊臂上的电场强度以及吊车吊臂与吊装区域其他设备之间的距离信息；通过摄像头实时监测吊装区域是否有人员入侵；通过雷达与旋转舵机的速度匹配，减少雷达的布置数量；通过工频电场传感器实现吊车吊臂电场强度的安全预警；对变电站起重作业的多维度全方位监测，实现吊装区域的零盲区探测；
控制模块，与所述采集模块电连接，用于接收并处理所获取的采集模块的信号。
作为进一步的技术限定，在雷达与旋转舵机的速度匹配的过程中，为保证雷达探测整个吊装区域，需使得旋转舵机的旋转扫描频率大于雷达扫描频率的2倍以上，即旋转舵机的旋转扫描时间T满足其中，t为雷达扫描时间，且/>l为旋转舵机旋转扫描的扇形弧长，/>θ1为雷达扫描的盲区角度，d为雷达与吊车吊臂之间的距离；w1为雷达旋转角速度。
作为进一步的技术限定，根据吊装区域的大小对所述摄像头进行数字化射线布置以探测边界人员的入侵。
进一步的，在数字化射线布置的过程中，将吊装区域划分成N边形，所划分后的N边形中至少有1条边需探测人员入侵；当吊车吊臂半径大于吊装区域时，则需在吊装区域的周边布置N个摄像头；当吊车吊臂半径小于吊装区域时，吊装区域的M侧设置有运行的带电设备，当N≥M时，则在未设置有带电运行设备的多边形一侧布置N≥M个摄像头，当N<M时，则不需设置摄像头。
作为进一步的技术限定，所述工频电场传感器均匀布置在吊车吊臂上，所述工频电场传感器的布置点为电场检测点，通过所布置的不同的电场检测点检测不同的电场强度，根据所检测到的电场强度调整电场检测点的电场强度预警阈值。
作为进一步的技术限定，所述旋转舵机固定在所述吊车吊臂上，所述雷达与所述旋转舵机的输出轴相连接，当旋转舵机旋转时，旋转舵机输出轴随之旋转，带动雷达绕吊车吊臂旋转。
作为进一步的技术限定，所述雷达采用激光雷达或毫米波雷达。
作为进一步的技术限定，变电站起重作业的多维度安全预警装置还包括分别与所述控制模块相连接的电源模块、显示模块和通信模块。
根据一些实施例，本发明的第二方案提供了一种变电站起重作业的多维度安全预警方法，采用了第一方案所提供的变电站起重作业的多维度安全预警装置，采用如下技术方案：
一种变电站起重作业的多维度安全预警方法，包括：
通过摄像头实时监测吊装区域是否有人员入侵；
通过雷达与旋转舵机的速度匹配，减少雷达的布置数量；
通过工频电场传感器实现吊车吊臂电场强度的安全预警；对变电站起重作业的多维度全方位监测，实现吊装区域的零盲区探测。
作为进一步的技术限定，在雷达与旋转舵机的速度匹配的过程中，为保证雷达探测整个吊装区域，需使得旋转舵机的旋转扫描频率大于雷达扫描频率的2倍以上，即旋转舵机的旋转扫描时间T满足其中，t为雷达扫描时间，且/>l为旋转舵机旋转扫描的扇形弧长，/>θ1为雷达扫描的盲区角度，d为雷达与吊车吊臂之间的距离；w1为雷达旋转角速度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明利用低成本的数字化摄像头和变电站现场施工区域范围对比方法，实现了吊装区域人员入侵的零盲区探测；采用旋转舵机结构，实现激光雷达高效探测，避免了吊臂遮挡信号的问题，现场安装简单，利于快速部署；在激光雷达基础上，设计了高速舵机旋转机构，通过速度匹配方式，解决了激光雷达欠监控的问题，采用低成本的舵机旋转机构，减少了激光雷达现场部署的数量，大大降低了系统成本。
附图说明
构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
图1为本发明实施例一中的变电站起重作业的多维度安全预警装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一中的数字化摄像头布置的结构示意图；
图3为本发明实施例一中的旋转舵机的结构示意图；
图4为本发明实施例一中的激光雷达扫描盲区的示意图；
图5为本发明实施例一中的激光雷达旋转路径的结构示意图；
图6为本发明实施例一中的变电站起重作业的多维度安全预警装置的架构图。
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。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请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发明的示例性实施方式。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。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
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
本发明实施例一介绍了一种变电站起重作业的多维度安全预警装置。
如图1和图6所示的一种变电站起重作业的多维度安全预警装置，包括控制模块以及分别与控制模块相连接的旋转舵机、采集模块、电源模块、显示模块和通信模块；其中，采集模块包括摄像头、工频电场传感器和雷达；对变电站起重作业的多维度全方位监测，实现吊装区域的零盲区探测。
在本实施例中，摄像头采用数字化摄像头。
如图2所示的数字化摄像头布置，根据吊装区域的大小对数字化摄像头进行数字化射线布置以探测边界人员的入侵；具体的，将吊装区域划分成N边形，所划分后的N边形中至少有1条边需探测人员入侵；当吊车吊臂半径大于吊装区域时，则需在吊装区域的周边布置N个摄像头；当吊车吊臂半径小于吊装区域时，吊装区域的M侧设置有运行的带电设备，当N≥M时，则在未设置有带电运行设备的多边形一侧布置N≥M个摄像头，当N<M时，则不需设置摄像头。
在本实施例中，采用工频电场传感器进行电场强度的监测，将工频电场传感器均匀布置在吊车吊臂上，其中，工频电场传感器的布置点为电场检测点，通过所布置的不同的电场检测点检测不同的电场强度，根据所检测到的电场强度调整电场检测点的电场强度预警阈值，进而实现吊车吊臂电场强度的安全预警。
在本实施例中，雷达采用激光雷达。
如图3所示，本实施例中的旋转舵机固接在吊车吊臂上，旋转舵机的电机输出轴上设置激光雷达，通过激光雷达得到吊车吊臂与吊装区域其他设备之间的距离信息；在使用的过程中，当旋转舵机旋转时，旋转舵机输出轴随之旋转，带动雷达绕吊车吊臂旋转，通过雷达与旋转舵机的速度匹配，减少雷达的布置数量。
激光雷达扫描盲区和激光雷达旋转路径的结构示意图分别如图4和图5所示，在雷达与旋转舵机的速度匹配的过程中，为保证雷达探测整个吊装区域，需使得旋转舵机的旋转扫描频率大于雷达扫描频率的2倍以上，即旋转舵机的旋转扫描时间T满足其中，t为雷达扫描时间，且/>l为旋转舵机旋转扫描的扇形弧长，/>θ1为雷达扫描的盲区角度，d为雷达与吊车吊臂之间的距离；w1为雷达旋转角速度。
本实施例利用低成本的数字化摄像头和变电站现场施工区域范围对比方法，实现了吊装区域人员入侵的零盲区探测；采用旋转舵机结构，实现激光雷达高效探测，避免了吊臂遮挡信号的问题，现场安装简单，利于快速部署；在激光雷达基础上，设计了高速舵机旋转机构，通过速度匹配方式，解决了激光雷达欠监控的问题，采用低成本的舵机旋转机构，减少了激光雷达现场部署的数量，大大降低了系统成本。
本实施例融合工频电场传感器、数字化摄像头和激光雷达多源传感器，进行变电站吊装作业现场的安全预警；根据现场吊装作业区域布置，分别进行数字化摄像头布置、工频电场和激光雷达现场布置；融合变电站施工现场特点，有效布置传感器位置，消除监测盲区，保证变电站现场起重作业的安全管控。
实施例二
本发明实施例二介绍了一种变电站起重作业的多维度安全预警方法，采用了实施例一所介绍的变电站起重作业的多维度安全预警装置。
一种变电站起重作业的多维度安全预警方法，包括：
通过摄像头实时监测吊装区域是否有人员入侵；
通过雷达与旋转舵机的速度匹配，减少雷达的布置数量；
通过工频电场传感器实现吊车吊臂电场强度的安全预警；对变电站起重作业的多维度全方位监测，实现吊装区域的零盲区探测。
作为一种或多种实施方式，在雷达与旋转舵机的速度匹配的过程中，为保证雷达探测整个吊装区域，需使得旋转舵机的旋转扫描频率大于雷达扫描频率的2倍以上，即旋转舵机的旋转扫描时间T满足其中，t为雷达扫描时间，且/>l为旋转舵机旋转扫描的扇形弧长，/>θ1为雷达扫描的盲区角度，d为雷达与吊车吊臂之间的距离；w1为雷达旋转角速度。
详细步骤与实施例一提供的变电站起重作业的多维度安全预警装置的工作原理相同，在此不再赘述。
以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变电站起重作业的多维度安全预警装置，其特征在于，包括：
旋转舵机，沿变电站起重作业吊车吊臂旋转；
采集模块，包括设置在吊装区域的摄像头、设置在吊车吊臂上的工频电场传感器以及设置在所述旋转舵机上的雷达，用于获取变电站起重作业吊装区域场景信息、吊车吊臂上的电场强度以及吊车吊臂与吊装区域其他设备之间的距离信息；通过摄像头实时监测吊装区域是否有人员入侵；通过雷达与旋转舵机的速度匹配，减少雷达的布置数量；通过工频电场传感器实现吊车吊臂电场强度的安全预警；对变电站起重作业的多维度全方位监测，实现吊装区域的零盲区探测；
控制模块，与所述采集模块电连接，用于接收并处理所获取的采集模块的信号。
2.如权利要求1中所述的一种变电站起重作业的多维度安全预警装置，其特征在于，在雷达与旋转舵机的速度匹配的过程中，为保证雷达探测整个吊装区域，需使得旋转舵机的旋转扫描频率大于雷达扫描频率的2倍以上，即旋转舵机的旋转扫描时间T满足中，t为雷达扫描时间，且/>l为旋转舵机旋转扫描的扇形弧长，/>θ1为雷达扫描的盲区角度，d为雷达与吊车吊臂之间的距离；w1为雷达旋转角速度。
3.如权利要求1中所述的一种变电站起重作业的多维度安全预警装置，其特征在于，根据吊装区域的大小对所述摄像头进行数字化射线布置以探测边界人员的入侵。
4.如权利要求3中所述的一种变电站起重作业的多维度安全预警装置，其特征在于，在数字化射线布置的过程中，将吊装区域划分成N边形，所划分后的N边形中至少有1条边需探测人员入侵；当吊车吊臂半径大于吊装区域时，则需在吊装区域的周边布置N个摄像头；当吊车吊臂半径小于吊装区域时，吊装区域的M侧设置有运行的带电设备，当N≥M时，则在未设置有带电运行设备的多边形一侧布置N≥M个摄像头，当N<M时，则不需设置摄像头。
5.如权利要求1中所述的一种变电站起重作业的多维度安全预警装置，其特征在于，所述工频电场传感器均匀布置在吊车吊臂上，所述工频电场传感器的布置点为电场检测点，通过所布置的不同的电场检测点检测不同的电场强度，根据所检测到的电场强度调整电场检测点的电场强度预警阈值。
6.如权利要求1中所述的一种变电站起重作业的多维度安全预警装置，其特征在于，所述旋转舵机固定在所述吊车吊臂上，所述雷达与所述旋转舵机的输出轴相连接，当旋转舵机旋转时，旋转舵机输出轴随之旋转，带动雷达绕吊车吊臂旋转。
7.如权利要求1中所述的一种变电站起重作业的多维度安全预警装置，其特征在于，所述雷达采用激光雷达或毫米波雷达。
8.如权利要求1中所述的一种变电站起重作业的多维度安全预警装置，其特征在于，还包括分别与所述控制模块相连接的电源模块、显示模块和通信模块。
9.一种变电站起重作业的多维度安全预警方法，采用了如权利要求1-8中任一项所述的变电站起重作业的多维度安全预警装置，其特征在于，包括：
通过摄像头实时监测吊装区域是否有人员入侵；
通过雷达与旋转舵机的速度匹配，减少雷达的布置数量；
通过工频电场传感器实现吊车吊臂电场强度的安全预警；对变电站起重作业的多维度全方位监测，实现吊装区域的零盲区探测。
10.如权利要求9中所述的一种变电站起重作业的多维度安全预警方法，其特征在于，在雷达与旋转舵机的速度匹配的过程中，为保证雷达探测整个吊装区域，需使得旋转舵机的旋转扫描频率大于雷达扫描频率的2倍以上，即旋转舵机的旋转扫描时间T满足其中，t为雷达扫描时间，且/>l为旋转舵机旋转扫描的扇形弧长，θ1为雷达扫描的盲区角度，d为雷达与吊车吊臂之间的距离；w1为雷达旋转角速度。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117697180A (zh) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 山东森峰激光装备有限公司 | 一种具有预防人身伤害的激光切割系统及方法 |
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2023
- 2023-12-05 CN CN202311661487.3A patent/CN117416880A/zh active Pending
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