CN206757363U - 基于激光扫描和超宽带定位的变电站作业安全检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种基于激光扫描和超宽带定位的变电站作业安全检测系统，包括：无线通讯超宽带传感器、超宽带移动标签、激光模块、上位机，无线通讯超宽带传感器安装固定在支架上作为超宽带通讯基站；超宽带移动标签固定在变电站工作人员安全帽上或者挖机的机械臂上；激光模块固定安装在工作旋转平台上；无线通讯超宽带传感器、激光模块通过有线数据传输设置与上位机连接；上位机根据所接收到的超宽带移动标签的二维坐标和高度数据，对检测区域内的变电站工作人员和挖掘机进行实时监测和报警。本实用新型能对检测区域内的人员和机械设备进行准确定位和实时监控，从而提高作业的安全性。

Description

基于激光扫描和超宽带定位的变电站作业安全检测系统

技术领域

本实用新型涉及一种变电站安全区域监控系统领域，特别涉及一种基于激光扫描和超宽带定位的变电站作业安全检测系统。

背景技术

变电站是衔接发电、输电、变电、配电、用电和调度的最关键环节，也是电网中实现能源转换和控制的核心平台，其安全稳定运行和管理一直是行业关注的重点。在变电站改建、扩建和维修的过程中，作业人员和机器(如挖机)可能会因为疏忽大意，接近或误入危险区域，超出作业范围，从而发生触电安全事故。而目前，在变电站设备运行状态的巡视及安全区域监控全过程的自动化方面还没有相关的成熟技术。

现有的安全监测技术主要有基于红外、蓝牙、RFID、WiFi、Zigbee等无线定位技术。然而红外定位方式必须要可视范围内测量，当距离较大时并不适合，同时精度较低，往往无法达到测量的要求，容易受到测量环境的干扰；蓝牙技术相对于其他几种方式，虽然能够达到精确的定位结果，但技术不够成熟，无法大规模的运用在实际定位测量中，而且通讯速率较低；RFID技术可以达到厘米级定位精度的信息，成本较低，但作用距离较近，不便于整合到其他系统中；Zigbee技术主要作为近距离内的通讯，同时存在可靠性低，不稳定等问题，因此往往造成精度达不到需求；基于视觉检测的技术由于受到光线和遮挡等因素的影响，无法达到可靠的安全管控。

发明内容

本实用新型为克服上述现有技术的不足之处，提供一种基于激光扫描和超宽带定位的变电站作业安全检测系统，以期能对检测区域内的人员和机械设备进行准确定位和实时监控，从而提高作业的安全性。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型一种基于激光扫描和超宽带定位的变电站作业安全检测系统的特点包括：无线通讯超宽带传感器、超宽带移动标签、激光模块、旋转平台和上位机；

所述无线通讯超宽带传感器固定在支架上并作为超宽带通讯基站；所述超宽带移动标签固定在变电站工作人员的安全帽上或者挖掘机的机械臂上；所述激光模块固定安装在所述旋转平台上；所述旋转平台由外部移动电池供电，并通过电机在一定角度内匀速旋转；由所述超宽带通讯基站的安全区域边界和激光模块的扫描范围构成检测区域；

所述无线通讯超宽带传感器通过数据线与所述上位机连接，用于传输所采集到的超宽带移动标签的二维坐标；

所述激光模块通过数据线与所述上位机连接，用于判断超宽带移动标签的是否超过限高；

所述上位机根据所接收到的超宽带移动标签的二维坐标和高度判断信息，对所述检测区域内的变电站工作人员和挖掘机进行实时监测和报警。

本实用新型所述的基于激光扫描和超宽带定位的变电站作业安全检测系统的特点也在于：在所述检测区域内，设置有四个超宽带通讯基站，其中三个超宽带通讯基站保持同一高度，另外一个超宽带通讯基站的高度不同。

所述激光模块包括：电源模块、激光探头、微处理器、串口电路；

当所述激光探头探测到所述超宽带移动标签的高度信号时，将所述高度信号传输至所述微处理器的PA引脚；所述微处理器将所述高度信号通过所述串口电路传递给所述上位机；所述电源模块为所述微处理器和激光探头供电。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

1、本实用新型将无线通讯超宽带传感器和激光模块运用到变电站安全区域监控领域，可以对安全区域内的人员进行自动监控和实时定位，实现了对监测区域的监督和预警功能，从而减少了人员伤亡事故，保证了变电站的安全运行和人员操作的人身安全。

2、本实用新型所采用的无线通讯超宽带传感器，具有功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低，尤其是能提供非常精确的定位精度等优点，从而实现了短距离内超宽带、高速的数据传输功能。

附图说明

图1是本实用新型系统的空间布置示意图；

图2是本实用新型系统的数据传输流程图；

图3是本实用新型系统中上位机的数据处理流程图；

图中标号：1无线通讯超宽带传感器；2无线超宽带移动标签；3支架；4激光模块；5旋转平台；6上位机；7安全区域边界；8激光扫描范围。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

本实施例中，如图1所示，一种基于激光扫描和超宽带定位的变电站作业安全检测系统，包括：无线通讯超宽带传感器1、超宽带移动标签2、激光模块4、旋转平台5和上位机6；

无线通讯超宽带传感器1固定在支架3上并作为超宽带通讯基站；超宽带移动标签2固定在变电站工作人员的安全帽上或者挖掘机的机械臂上；激光模块固定安装在旋转平台5上；旋转平台5由外部移动电池供电，并通过电机在一定角度内匀速旋转；本实施例中，如图1所示，在检测区域内，设置有四个超宽带通讯基站，为了能够很好的完成三维空间的定位，需要保持其中三个在同一平面上，另一个在不同高度，这样就能很好的达到对移动标签的空间定位，所以设置其中三个超宽带通讯基站保持同一高度，另外一个超宽带通讯基站的高度不同，由超宽带通讯基站的安全区域边界7和激光模块的扫描范围8构成检测区域；

本实施例中，如图1所示，无线通讯超宽带传感器1与上位机6进行数据传输，可以通过有线数据传输设备(串口)、无线数据传输(无线路由、Zigbee)，具体实施中无线通讯超宽带传感器1通过数据线与上位机6连接；得到超宽带移动标签2的坐标原始数据，然后通过如图3的流程处理，可以获得用于传输所采集到的超宽带移动标签2的二维坐标，形成如图2的数据传输流程，最终进行结果的显示和状态的判断；

本实施例中，如图1所示，激光模块4通过数据线与上位机6连接，进行如图3的流程处理，用于判断超宽带移动标签2的是否超过限高，形成如图2的数据传输流程，判断目标所处的状态，是否需要采取紧急措施；

本实施例中，如图1所示，上位机6根据所接收到的超宽带移动标签2的二维坐标和高度判断信息，对检测区域内的变电站工作人员和挖掘机进行实时监测和报警，获得的数据满足表1的技术指标；

表1

上位机完成以下步骤如图3所示：

A1.采集前端主基站传输来的四个测距距离和高度数据，采用自适应平滑滤波算法，能够快速滤出粗大误差结果和定位出移动标签位置；

A2.通过三维Euclidean模型的定位算法解算出定位结果，运行在线序列学习机制算法，计算出一个测距误差模型，修正测距值，达到很好的定位结果，运行一段时间，并存储30组定位结果；

A3.通过上位机存储的数据和移动标签动态实时的位置，预测和绘制出工作人员的运动轨迹；

A4.通过预测出的结果与在上位机存储的安全区域数据对比，当超出安全区域时，会采取声音报警和紧急措施；当激光模块检测出挖机的机械臂或工作人员超过一定的高度，会采取光电报警和紧急保护措施。

具体实施中，激光模块4包括：电源模块、激光探头、微处理器、串口电路；当激光探头探测到超宽带移动标签2的高度信号时，将高度信号传输至微处理器的PA2引脚；微处理器将高度信号通过串口电路传递给所述上位机6；电源模块为微处理器和激光探头供电。

Claims (3)

1.一种基于激光扫描和超宽带定位的变电站作业安全检测系统，其特征包括：无线通讯超宽带传感器(1)、超宽带移动标签(2)、激光模块(4)、旋转平台(5)和上位机(6)；

所述无线通讯超宽带传感器(1)固定在支架(3)上并作为超宽带通讯基站；所述超宽带移动标签(2)固定在变电站工作人员的安全帽上或者挖掘机的机械臂上；所述激光模块固定安装在所述旋转平台(5)上；所述旋转平台(5)由外部移动电池供电，并通过电机在角度内匀速旋转；由所述超宽带通讯基站的安全区域边界(7)和激光模块的扫描范围(8)构成检测区域；

所述无线通讯超宽带传感器(1)通过数据线与所述上位机(6)连接，用于传输所采集到的超宽带移动标签(2)的二维坐标；

所述激光模块(4)通过数据线与所述上位机(6)连接，用于判断超宽带移动标签(2)的是否超过限高；

所述上位机(6)根据所接收到的超宽带移动标签(2)的二维坐标和高度判断信息，对所述检测区域内的变电站工作人员和挖掘机进行实时监测和报警。

2.根据权利要求1所述的基于激光扫描和超宽带定位的变电站作业安全检测系统，其特征在于：在所述检测区域内，设置有四个超宽带通讯基站，其中三个超宽带通讯基站保持同一高度，另外一个超宽带通讯基站的高度不同。

3.根据权利要求1所述的基于激光扫描和超宽带定位的变电站作业安全检测系统，其特征在于：所述激光模块(4)包括：电源模块、激光探头、微处理器、串口电路；

当所述激光探头探测到所述超宽带移动标签(2)的高度信号时，将所述高度信号传输至所述微处理器的PA2引脚；所述微处理器将所述高度信号通过所述串口电路传递给所述上位机(6)；所述电源模块为所述微处理器和激光探头供电。