CN117690239A - 一种近电告警方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种近电告警方法及设备，方法包括：实地拾取四个禁区点的标准坐标信息；通过彼此相邻两点确定一条直线，四个禁区点获得四条直线，四条直线设定为警戒线，警戒线围城的区域设定为禁区；根据两平行线的距离公式、设定的警戒区域宽度，获得四条安全线，四条安全线围城的区域设定为警戒区，警戒区外为安全区；响应于主机定位判断请求，主机进入工作状态，实时获取主机位置信息，判断主机是否进入警戒区/禁区，若主机进入警戒区/禁区，由从机发出报警信息。本发明方法，禁区点和区域标定更精准，检测和判断主机是否进入带电区域的危险区域，不容易受到外部环境的影响，提高了近电告警的准确率和可靠性。

Description

一种近电告警方法及设备

技术领域

本发明涉及防触电管控技术领域，尤其涉及一种近电告警方法及设备。

背景技术

基建施工设备在有大型带电设备或带电区域的场所工作时，如果设备距离带电区域太近会有安全隐患。现有近电告警设备，一般是基于电场强度检测施工设备是否处于安全区域，若检测进入了高于电场强度阈值的区域，则进行报警。但是基于电场强度检测的告警方法，存在以下缺陷，1、精度受限：电场强度受到诸多外部因素的影响，比如天气、环境等，这可能导致系统的监测精度受到限制。例如，恶劣天气条件下的雷电活动可能会干扰系统的准确性；2、误报和漏报:系统可能会受到电磁干扰的影响，导致误报或漏报的情况发生，这可能会降低人们对系统告警的信任度；3、盲区问题:在某些情况下，特定位置可能存在监测盲区，这意味着在该区域内无法准确监测电场强度，从而造成安全隐患；4、范围有限：当电场强度达到或超过预设的阈值时，系统才会生成告警，在微弱的场强环境下，检测能力有限。

也有一些近电告警设备，是基于电子地图软件标定虚拟安全边界，方法是：在地图上绘制边界线或多边形，来划定电子围栏的范围。但是，地图划定精确度不高，有些小的带电区域，地图上也不会显示出他的轮廓，且地图更新时间有一定延迟。

发明内容

本发明的目的是提供一种近电告警方法及设备，对基建近电作业设备进行位置监测，自主判断作业设备与禁区、警戒区位置关系，并在进入警戒区或禁区时，通过从机的语音播报提醒驾驶室里的驾驶人员，以降低安全隐患。

一方面，本发明提供一种近电告警方法，应用于主机，包括如下步骤：

在带电区域外围选取四个位置点，所述选取的四个位置点相连形成的区域可将带电区域完全包围；

将所述四个位置点设定为禁区点，实地拾取所述四个禁区点的经纬度坐标信息；

根据四个禁区点的经纬度坐标信息，判断出西南坐标点，并以西南点坐标为坐标系原点，构建经纬度直角坐标系，再对坐标系进行伸缩变换，得到以千米为单位的标准坐标系，获得四个位置点的标准坐标信息；

通过彼此相邻两点确定一条直线，四个禁区点获得四条直线，四条直线设定为警戒线，警戒线围城的区域设定为禁区；

根据两平行线的距离公式、设定的警戒区域宽度，获得与警戒线平行、与警戒线距离为警戒区域宽度的四条安全线，四条安全线围城的区域设定为警戒区，警戒区外为安全区；

响应于主机定位判断请求，主机进入工作状态，通过RTK实时获取主机位置信息，判断主机是否进入警戒区/禁区，若主机进入警戒区/禁区，通过蓝牙发送报警信号给从机，由从机发出报警信息。

在一些实施例中，所述实地拾取所述四禁区点的坐标信息，具体包括：将主机依次移动到所述的四个禁区点，响应于位置获取请求，拾取四禁区点的经纬度坐标信息，响应于四个禁区点的坐标拾取成功，分别发送主机状态信息给从机，由从机进行语音播报。

在一些实施例中，所述通过彼此相邻两点确定一条直线，四个禁区点获得四条直线，四条直线设定为警戒线，警戒线围城的区域设定为禁区，具体包括：

根据直线方程 Ax+By+C=0；其中A = Y2- Y1； B=X1- X2；C=（X2×Y1）-(X1×Y2);（X1,Y1）、（X2,Y2）,是两点的坐标；

将西南点、西北点带入上述直线方程，得西边直线的A、B、C值，即知西边线的直线表达式；

同理，分别得北线、东线、南线的直线表达式；

将所述北线、南线、西、东四条直线设定为警戒线，警戒线围城的区域设定为禁区。

在一些实施例中，所述根据两平行线的距离公式、设定的警戒区域宽度，获得与警戒线平行、与警戒线距离为警戒区域宽度的四条安全线，四条安全线围城的区域设定为警戒区，警戒区外为安全区，具体包括：

由于两平行线之间的距离公式为，又由于两平行线的直线方程中A和B相同，则只需根据警戒区域宽度(即两平行线之间的距离）反求出C2即可得到安全线的一般式方程；

由于带绝对值，会求出两个C2，对于南北线，分别将两个南北线新方程带入X=0，对北线取Y值更大的C2，南线取Y值更小的C2，获得北安全线和南安全线的方程式；

对于东西线，分别将两个东西先新方程带入Y=0，对于西线取X值更小的C2，东线取X值更大的C2，由此获取在警戒线基础上拓宽后的安全线方程，四条安全线围城的区域设定为警戒区，警戒区外为安全区。

在一些实施例中，在响应于主机定位判断请求前，还包括，判断禁区、警戒区和安全区是否标定完成，若标定完成，则对主机定位判断请求进行响应，并将主机状态信息发给从机，从机进行指示灯提示。

在一些实施例中，所述通过RTK实时获取主机位置信息，判断主机是否进入警戒区/禁区，若主机进入警戒区/禁区，则发出报警信息，具体包括：

通过RTK实时获取主机的经纬度坐标信息，将经纬度坐标信息转换成标准坐标信息；

假设主机当前位置标准坐标为（X1,Y1），将X1分别代入南北安全线直线方程，对比判断Y1与南北安全线Y值，若同时满足Y1<北安全线Y值，且Y1>南安全线Y值，再进行下一步判断，否则，判断主机未进入警戒区；

将Y1分别带入东西安全线直线方程，得到两个X值与X1进行对比，如同时满足X1>西安全线X值和X1<东安全线X值，则判定主机进入警戒区，通过蓝牙发送报警信号给从机，由从机发出报警信息；

同理，判断主机是否进入禁区，若判定主机进入禁区，通过蓝牙发送报警信号给从机，由从机发出报警信息。

在一些实施例中，所述实地拾取所述四个禁区点的经纬度坐标信息，还包括：判断拾取的四位置点的经纬度坐标信息，是否存在经纬度完全相同的位置点，若有，则发出取点异常告警信号给从机，从机发出取点异常提示。

在一些实施例中，还包括：响应于清除标定点请求/取点异常告警信号，清除已标定的禁区点。

另一方面，本发明还提供了一种近电告警设备，包括主机、从机，主机包括第一单片机，与第一单片机相连的RTK定位模块、电源模块，RTK定位模块用于将主机的位置信息实时发给第一单片机，第一单片机存储和执行计算机指令，以实现上述的近电告警方法，电源模块为第一单片机提供电能，从机包括第二单片机、蜂鸣器模块、指示灯模块和音频模块，主机将主机状态信息通过LoRa通讯模块/蓝牙模块发给从机，从机控制蜂鸣器模块和或指示灯模块和或音频模块，进行蜂鸣报警和或指示灯提示和或语音播放。

在一些实施例中，所述电源模块包括设于主机壳体正面的太阳能光伏板；在主机壳体侧面设有标定禁区点按键，所述标定禁区点按键与第一单片机的引脚电连接，用于触发禁区点标定、主机定位判断和清除标定点请求给第一单片机；主机壳体背面设有固定机构，用于将主机固定在施工设备上。

本发明的有益效果如下：

本发明是在带电区域禁区实地拾取四个禁区点坐标，然后通过四个禁区点，计算四条警戒线方程，再结合根据带电区域电场等级设定的警戒区宽度，计算与警戒线平行的安全线方程，根据四条警戒线、四条安全线，标定出禁区、警戒区和安全区，禁区点和区域标定更精准；采用RTK实时获取主机位置（将主机放于施工设备前端），位置信息获取精准，根据主机位置信息和安全线方程/警戒线方程，判断出主机与禁区、警戒区和安全区的位置关系，在主机进入禁区或警戒区时，进行报警提示，通过本发明方法检测和判断主机是否进入带电区域的危险区域，不容易受到外部环境的影响，提高了近电告警的准确率和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例提供的近电告警方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的近电告警设备的原理框图；

实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明实施例提供一种近电告警方法，应用于主机，包括如下步骤：

S1、在带电区域外围选取四个位置点，所述选取的四个位置点相连形成的区域可将带电区域完全包围；

关于四个位置点的选取，由安全管理员进行自行选定，有一定的自由度和灵活性，可以根据具体的带电区域形状特点进行选取，只要选取的四个位置点彼此相连可将带电区域完全包围即可。

S2、将所述四个位置点设定为禁区点，实地拾取所述四个禁区点的经纬度坐标信息；

在一些实施例中，将主机依次移动到所述的四个禁区点，响应于位置获取请求，拾取四禁区点的经纬度坐标信息，响应于四个禁区点的坐标拾取成功，分别发送主机状态信息给从机，由从机进行语音播报。

当安全管理员需要标定禁区点时，就拿着主机到达禁区点，拾取主机当前经纬度坐标信息，在拾取第1个禁区点坐标后，第一单片机会将拾取状态发给从机，从机语音播报“禁区一点标记完成”，然后到达第2个禁区点，拾取当前主机经纬度坐标信息，在成功拾取第2个禁区点坐标后，从机语音播报“禁区二点标记完成”，然后到达第3个禁区点，拾取第3个禁区点经纬度坐标，从机语音播报“禁区三点标记完成”，最后移动到第4个禁区点，拾取第4个禁区点经纬度坐标，从机语音播报“禁区四点标记完成，请安装主机”。

在一些实施例中，判断拾取的四位置点的经纬度坐标信息，是否存在经纬度完全相同的位置点，若有，则发出取点异常告警信号给从机，从机发出取点异常提示。

为了防止出现误操作，同时在一个点取了两次坐标信息，特别增加了上面这个处理方式，好及时提醒安全管理员出现了误操作，进行相关补救措施。

在一些实施例中，响应于清除标定点请求/取点异常告警信号，清除已标定的禁区点。

有两种情形会调用清除已标定的禁区点的程序，一种是在出现误操作，发出取点异常告警的同时，对已标定的禁区点清除，进入重新取点状态；另一种，在安全管理员认为取点不妥，想重新取点时，主动触发清除标定点请求，来实现清除已标定的禁区点。

S3、根据四个禁区点的经纬度坐标信息，判断出西南坐标点，并以西南点坐标为坐标系原点，构建经纬度直角坐标系，再对坐标系进行伸缩变换，得到以千米为单位的标准坐标系，获得四个位置点的标准坐标信息；

举例来进一步说明，假设四个位置点经纬度坐标分别为（X1,Y1）,（X2,Y2），（X3,Y3），（X4,Y4），通过经纬度比对，找到西南坐标点，比如（X1,Y1）为西南坐标点，将其作为坐标原点，构建经纬度直角坐标系。

然后将剩余三点纬度（latitude）减去坐标原点纬度后乘以111得到以千米为单位的y轴值，比如，111×（Y2-Y1）即为千米坐标系中三点的Y轴坐标。将其余三点经度（Longitude）减去坐标原点经度后乘以111×COSy（y为该点所处的纬度）值即可得到x轴值，如(X2-X1)×111COSY2即为千米坐标系中三点的X轴坐标。

S4、通过彼此相邻两点确定一条直线，四个禁区点获得四条直线，四条直线设定为警戒线，警戒线围城的区域设定为禁区；

在一些实施例中，根据直线方程 Ax+By+C=0；其中A = Y2- Y1； B=X1- X2；C=（X2×Y1）-(X1×Y2);（X1,Y1）、（X2,Y2）,是两点的坐标；

将西南点、西北点带入上述直线方程，得西边直线的A、B、C值，即知西边线的直线表达式；

同理，分别得北线、东线、南线的直线表达式；

将所述北线、南线、西、东四条直线设定为警戒线，警戒线围城的区域设定为禁区。

S5、根据两平行线的距离公式、设定的警戒区域宽度，获得与警戒线平行、与警戒线距离为警戒区域宽度的四条安全线，四条安全线围城的区域设定为警戒区，警戒区外为安全区；

本发明主机可以与上位机进行通讯连接，通过上位可以自行设定警戒区域宽度，通常根据带电区域电压等级的安全距离来设置预警区域的宽度。

由于两平行线之间的距离公式为，又由于两平行线的直线方程中A和B相同，则只需根据警戒区域宽度(即两平行线之间的距离）反求出C2即可得到安全线的一般式方程；

由于带绝对值，会求出两个C2，对于南北线，分别将两个南北线新方程带入X=0，对北线取Y值更大的C2，南线取Y值更小的C2，获得北安全线和南安全线的方程式；

对于东西线，分别将两个东西先新方程带入Y=0，对于西线取X值更小的C2，东线取X值更大的C2，由此获取在警戒线基础上拓宽后的安全线方程，四条安全线围城的区域设定为警戒区，警戒区外为安全区。

S6、响应于主机定位判断请求，主机进入工作状态，通过RTK实时获取主机位置信息，判断主机是否进入警戒区/禁区，若主机进入警戒区/禁区，通过蓝牙发送报警信号给从机，由从机发出报警信息。

在一些实施例中，在第四个禁区点标定成功，听到“禁区四点标记完成，请安装主机”播报后，将主机固定到作业设备前端，直接按下按键触发主机定位判断请求，让主机进入工作状态。

在一些实施例中，在响应于主机定位判断请求前，还包括，判断禁区、警戒区和安全区是否标定完成，若标定完成，则对主机定位判断请求进行响应，并将主机状态信息发给从机，从机进行指示灯提示。

这是为了进一步确保在主机进入工作状态前，已完成相关准备工作，即区域标定完成，在区域标定完成后，可以以指示灯或语音形式进行提示，然后安全管理员再按下案件触发主机定位判断请求，让主机进入工作状态。这种设计可以防止出现四个禁区点取点成功后，因区域标定程序异常等原因，造成的区域标定不成功问题。

主机进入工作状态时，从机上设置的显示主机状态的指示灯会变亮，从机播报“主机已正常工作”。

在一些实施例中，所述通过RTK实时获取主机位置信息，判断主机是否进入警戒区/禁区，若主机进入警戒区/禁区，则发出报警信息，具体包括：

通过RTK实时获取主机的经纬度坐标信息，将经纬度坐标信息转换成标准坐标信息；

假设主机当前位置标准坐标为（X1,Y1），将X1分别代入南北安全线直线方程，对比判断Y1与南北安全线Y值，若同时满足Y1<北安全线Y值，且Y1>南安全线Y值，再进行下一步判断，否则，判断主机未进入警戒区；

将Y1分别带入东西安全线直线方程，得到两个X值与X1进行对比，如同时满足X1>西安全线X值和X1<东安全线X值，则判定主机进入警戒区，通过蓝牙发送报警信号给从机，由从机发出报警信息；

同理，判断主机是否进入禁区，若判定主机进入禁区，通过蓝牙发送报警信号给从机，由从机发出报警信息。

如图2所示，本发明的另一方面还提供一种近电告警设备，包括主机、从机，主机包括第一单片机，与第一单片机相连的RTK定位模块、电源模块，RTK定位模块用于将主机的位置信息实时发给第一单片机，第一单片机存储和执行计算机指令，以实现上述的近电告警方法，电源模块为第一单片机提供电能，从机包括第二单片机、蜂鸣器模块、指示灯模块和音频模块，主机将主机状态信息通过LoRa通讯模块/蓝牙模块发给从机，从机控制蜂鸣器模块和或指示灯模块和或音频模块，进行蜂鸣报警和或指示灯提示和或语音播放。

在一些实施例中，所述电源模块包括设于主机壳体正面的太阳能光伏板，本发明采用双充电模式，采用太阳能光伏板实时充电，同时预留DC充电口，节能的同时，供电可靠性高。在实际运用中，主机可能会被因为作业设备的原因，放置在高空等人员不易接触的地方，太阳能光伏板提供的电能完全可以满足设备用电需求，这样就不会出现电量不足，影响作业进度的问题。

在主机壳体侧面设有标定禁区点按键，所述标定禁区点按键与第一单片机的引脚电连接，用于触发禁区点标定、主机定位判断和清除标定点请求给第一单片机。为了美化外观、减少器件数量，标定禁区点按键可以实现多个请求的触发，长按超过一定时间，是清除标定点，短按时，根据主机工作状态，禁区标定状态时，就是触发禁区点标定请求，禁区标定完成状态，短按触发主机定位判断请求。

主机壳体背面设有固定机构，用于将主机固定在施工设备上。固定机构可以采用磁吸结构或抱夹结构。

本发明的近电告警装置，可以应用于多种作业设备上，主机放于作业设备的前端，从机放在作业设备的驾驶室等操作人员可以看到、听到的位置。

在一些实施例中，本发明主机通过MQTT协议与平台通讯，将主机的位置信息、主机工作状态、主机电量等信息，上传到平台，方便做出管理决策。

以上对本发明所提供的一种近电告警装置及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备和介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

Claims (10)

1.一种近电告警方法，应用于主机，其特征在于，包括如下步骤：

在带电区域外围选取四个位置点，所述选取的四个位置点相连形成的区域可将带电区域完全包围；

将所述四个位置点设定为禁区点，实地拾取所述四个禁区点的经纬度坐标信息；

根据四个禁区点的经纬度坐标信息，判断出西南坐标点，并以西南点坐标为坐标系原点，构建经纬度直角坐标系，再对坐标系进行伸缩变换，得到以千米为单位的标准坐标系，获得四个位置点的标准坐标信息；

通过彼此相邻两点确定一条直线，四个禁区点获得四条直线，四条直线设定为警戒线，警戒线围城的区域设定为禁区；

根据两平行线的距离公式、设定的警戒区域宽度，获得与警戒线平行、与警戒线距离为警戒区域宽度的四条安全线，四条安全线围城的区域设定为警戒区，警戒区外为安全区；

响应于主机定位判断请求，主机进入工作状态，通过RTK实时获取主机位置信息，判断主机是否进入警戒区/禁区，若主机进入警戒区/禁区，通过蓝牙发送报警信号给从机，由从机发出报警信息。

2.根据权利要求1所述的近电告警方法，其特征在于，所述实地拾取所述四禁区点的坐标信息，具体包括：将主机依次移动到所述的四个禁区点，响应于位置获取请求，拾取四禁区点的经纬度坐标信息，响应于四个禁区点的坐标拾取成功，分别发送主机状态信息给从机，由从机进行语音播报。

3.根据权利要求1所述的近电告警方法，其特征在于，所述通过彼此相邻两点确定一条直线，四个禁区点获得四条直线，四条直线设定为警戒线，警戒线围城的区域设定为禁区，具体包括：

根据直线方程 Ax+By+C=0；其中A = Y2- Y1； B=X1- X2；C=（X2×Y1）-(X1×Y2);（X1,Y1）、（X2,Y2）,是两点的坐标；

将西南点、西北点带入上述直线方程，得西边直线的A、B、C值，即知西边线的直线表达式；

同理，分别得北线、东线、南线的直线表达式；

将所述北线、南线、西、东四条直线设定为警戒线，警戒线围城的区域设定为禁区。

4.根据权利要求1所述的近电告警方法，其特征在于，所述根据两平行线的距离公式、设定的警戒区域宽度，获得与警戒线平行、与警戒线距离为警戒区域宽度的四条安全线，四条安全线围城的区域设定为警戒区，警戒区外为安全区，具体包括：

由于两平行线之间的距离公式为，又由于两平行线的直线方程中A和B相同，则只需根据警戒区域宽度(即两平行线之间的距离）反求出C2即可得到安全线的一般式方程；

由于带绝对值，会求出两个C2，对于南北线，分别将两个南北线新方程带入X=0，对北线取Y值更大的C2，南线取Y值更小的C2，获得北安全线和南安全线的方程式；

对于东西线，分别将两个东西先新方程带入Y=0，对于西线取X值更小的C2，东线取X值更大的C2，由此获取在警戒线基础上拓宽后的安全线方程，四条安全线围城的区域设定为警戒区，警戒区外为安全区。

5.根据权利要求1所述的近电告警方法，其特征在于，在响应于主机定位判断请求前，还包括，判断禁区、警戒区和安全区是否标定完成，若标定完成，则对主机定位判断请求进行响应，并将主机状态信息发给从机，从机进行指示灯提示。

6.根据权利要求1所述的近电告警方法，其特征在于，所述通过RTK实时获取主机位置信息，判断主机是否进入警戒区/禁区，若主机进入警戒区/禁区，则发出报警信息，具体包括：

通过RTK实时获取主机的经纬度坐标信息，将经纬度坐标信息转换成标准坐标信息；

假设主机当前位置标准坐标为（X1,Y1），将X1分别代入南北安全线直线方程，对比判断Y1与南北安全线Y值，若同时满足Y1<北安全线Y值，且Y1>南安全线Y值，再进行下一步判断，否则，判断主机未进入警戒区；

将Y1分别带入东西安全线直线方程，得到两个X值与X1进行对比，如同时满足X1>西安全线X值和X1<东安全线X值，则判定主机进入警戒区，通过蓝牙发送报警信号给从机，由从机发出报警信息；

同理，判断主机是否进入禁区，若判定主机进入禁区，通过蓝牙发送报警信号给从机，由从机发出报警信息。

7.根据权利要求2所述的近电告警方法，其特征在于，所述实地拾取所述四个禁区点的经纬度坐标信息，还包括：判断拾取的四位置点的经纬度坐标信息，是否存在经纬度完全相同的位置点，若有，则发出取点异常告警信号给从机，从机发出取点异常提示。

8.根据权利要求7所述的近电告警方法，其特征在于，还包括：响应于清除标定点请求/取点异常告警信号，清除已标定的禁区点。

9.一种近电告警设备，其特征在于：包括主机、从机，主机包括第一单片机，与第一单片机相连的RTK定位模块、电源模块，RTK定位模块用于将主机的位置信息实时发给第一单片机，第一单片机存储和执行计算机指令，以实现如权利要求1-8所述的近电告警方法，电源模块为第一单片机提供电能，从机包括第二单片机、蜂鸣器模块、指示灯模块和音频模块，主机将主机状态信息通过LoRa通讯模块/蓝牙模块发给从机，从机控制蜂鸣器模块和或指示灯模块和或音频模块，进行蜂鸣报警和或指示灯提示和或语音播放。

10.根据权利要求9所述的近电告警设备，其特征在于，所述电源模块包括设于主机壳体正面的太阳能光伏板；在主机壳体侧面设有标定禁区点按键，所述标定禁区点按键与第一单片机的引脚电连接，用于触发禁区点标定、主机定位判断和清除标定点请求给第一单片机；主机壳体背面设有固定机构，用于将主机固定在施工设备上。