CN209928758U - 一种触电原理演示系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种触电原理演示系统，通过在人体模型上设置流水灯带，能够模拟和观察到触电时电流在人体内的流向；同时通过电机的正反转控制手臂上举至竖直向上状态和下落至垂直向下状态，再结合设置在人体模型上方用于模拟输电线的横梁，从而实现人体模型触电和非触电的状态，同时还设置环形灯带实现对跨步电压的模拟，能够直观的展示跨步电压的存在形式以及触电原理；同时通过设置模拟心脏和电流指示灯，实现在不同大小的电流情况下对人体触电的模拟，具有很强的互动性，能够达到较好的模拟效果，整个过程操作简单，不需要过多的人工干预，安全性较高，使培训人员充分理解触电的原理，增强学员的防触电意识。

Description

一种触电原理演示系统

技术领域

本实用新型涉及教学模型，具体涉及一种触电原理演示系统。

背景技术

随着国民经济的不断发展，人们对电力的依赖也越来越强，电网的安全运行非常重要，我国每年因电力事故造成的财产损失和人员伤亡不计其数，造成的原因有安全意识淡薄、违规操作等。为减少和避免安全事故发生，安全生产教育培训是主要手段之一，传统的电力安全培训方式培训内容陈旧、培训手段单一，主要是以传统的说教方式和电力安全事故案例培训的方式进行的教育培训，已不适应现代电网的需要。

授权公告号为CN201007864Y的中国实用新型专利公开了一种模拟人体触电教学模型，该教学模型包括一个人体模型，在人体模型上设置导线，导线上设置发光灯泡，用来指示触电时的电流流向。但是该教学模型是在人体模型的手部和脚部设置触点从而使导线与电源线接触，并且人体模型的手臂与躯干采用销轴铰接的方式，需要手动控制手臂动作以便手掌与电源线接触，从而使发光灯泡通电发光。这就增加了操作的复杂程度，同时也使操作人员存在一定的触电风险。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，从而提供一种触电原理演示系统，具体方案如下：

一种触电原理演示系统，包括人体模型，所述人体模型为透明人体模型，透明人体模型设置有底座，底座内设置有处理器和电源；

所述透明人体模型内设置有驱动电机，所述处理器控制连接所述驱动电机；所述驱动电机的输出轴设置在所述透明人体模型的手臂与躯干连接处，手臂与所述驱动电机的输出轴连接；

所述透明人体模型的手臂与躯干连接处设置有用于检测手臂是竖直向上还是垂直向下的位置检测装置，所述位置检测装置与所述处理器连接；

所述透明人体模型上设置有与所述处理器连接，并用于指示触电时的电流流向的流水灯带Ⅰ；

所述底座上设置有支撑架，所述支撑架上方设置有用于模拟输电线的横梁；横梁的高度为所述透明人体模型的手臂竖直向上时手掌所在的高度。

进一步的，所述透明人体模型中还设置有用于模拟人体心脏跳动频率的模拟心脏，所述处理器控制连接所述模拟心脏。

进一步的，所述底座上设置有用于模拟跨步电压的环形灯带，所述透明人体模型上设置有用于指示跨步电压触电时的电流流向的流水灯带Ⅱ，所述处理器分别控制连接所述环形灯带和所述流水灯带Ⅱ。

进一步的，所述透明人体模型还设置有用于指示电流大小的电流指示灯，所述处理器控制连接所述电流指示灯。

进一步的，所述位置检测装置包括一个磁钢和两个与所述处理器连接的霍尔传感器，两个霍尔传感器设置在所述透明人体模型的躯干上，所述磁钢设置在透明人体模型的手臂上；所述霍尔传感器和所述磁钢的位置配合设置以使手臂竖直向上时所述磁钢与一个霍尔传感器接触，手臂垂直向下时所述磁钢与另一个霍尔传感器接触。

进一步的，所述位置检测装置包括一个磁钢和两个与所述处理器连接的霍尔传感器，两个霍尔传感器设置在所述透明人体模型的手臂上，所述磁钢设置在透明人体模型的躯干上；所述霍尔传感器和所述磁钢的位置配合设置以使手臂竖直向上时所述磁钢与一个霍尔传感器接触，手臂垂直向下时所述磁钢与另一个霍尔传感器接触。

进一步的，所述模拟心脏包括透明壳体，所述透明壳体内设置有发光二极管，所述处理器控制连接所述发光二极管。

进一步的，所述流水灯带Ⅰ包括设置在所述透明人体模型上手掌与脚部之间的灯带，和/或设置在所述透明人体模型上两手部之间的灯带。

进一步的，所述流水灯带Ⅱ包括设置在所述透明人体模型上两脚部之间的灯带。

进一步的，所述流水灯带Ⅰ和所述流水灯带Ⅱ为一体式灯带。

本实用新型相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型通过在人体模型上设置流水灯带，能够模拟和观察到触电时电流在人体内的流向；同时通过电机的正反转控制手臂上举至竖直向上状态和下落至垂直向下状态，再结合设置在人体模型上方用于模拟输电线的横梁，从而实现人体模型触电和非触电的状态，整个过程操作简单，不需要过多的人工干预，安全性较高，能够模拟不同触电电流在人体中的流动情况，使培训人员充分理解触电的原理，增强学员的防触电意识；

2、本实用新型设置环形灯带实现对跨步电压的模拟，能够直观的展示跨步电压的存在形式以及触电原理；同时通过设置模拟心脏和电流指示灯，实现在不同大小的电流情况下对人体触电的模拟，具有很强的互动性，能够达到较好的模拟效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例中透明人体模型的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中透明人体模型手臂的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中底座的俯视图；

图中：1.人体模型；2.流水灯带；3.驱动电机；4.输出轴；5.支撑架；6.横梁；7.负载指示灯；8.电流指示灯；9.底座；10.底座上表面；11.模拟心脏；12.输出轴安装孔；13.霍尔传感器；14.霍尔传感器；15.模型安装孔；16.环形灯带；17.支撑架安装孔；18.灯带孔。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，本实施例中人体模型采用透明材质制作而成，能够观察到人体模型的内部空间，透明材质可以选取透明ABS、有机玻璃等。如图1所示，人体模型1的内部设置有流水灯带2，流水灯带2包括流水灯带Ⅰ和流水灯带Ⅱ两种，流水灯带Ⅰ用于模拟人体手部触电时电流在人体内的流向，流水灯带Ⅱ用于模拟人体跨步电压触电时电流在人体内的流向。

本实施例中，流水灯带2为包括流水灯带Ⅰ和流水灯带Ⅱ组成的一体式灯带，即由左臂段灯带、右臂段灯带、躯干段灯带、左腿段灯带和右腿段灯带组成，其中，躯干段灯带为图1中位于人体模型胸腹部的黑色竖线段，躯干段灯带的上端连接左臂段灯带和右臂段灯带，躯干段灯带的下端连接左腿段灯带和右腿段灯带，5段灯带均连接处理器。在需要模拟人体触电时电流在人体的流动情况时，根据不同的触电情况控制5段灯带中的某几段点亮即可，例如当需要模拟左手触电时，控制左臂段灯带、躯干段灯带和左腿段灯带点亮（在其他实施例中也可以是右腿段灯带），当需要模拟两手触电时，控制左臂段灯带和右臂段灯带点亮即可。

在其他实施方式中，流水灯带2中流水灯带Ⅰ和流水灯带Ⅱ的设置方式不限于本实施例中给出的一体式形式，例如，可以在两个手掌之间设置一条流水灯带，手掌到脚部设置另一条流水灯带，以用于人体触电情况下的电流流向演示；也可以在两腿之间再设置一条流水灯带，以用于跨步电压触电情况下的电流流向演示。无论采用何种设置形式，都需要能够模拟触电情况下电流在人体内的流向。

流水灯带2通过线路连接设置在底座9中的电源和处理器，处理器根据设定的控制逻辑控制流水灯带2的点亮方向。底座9包括上表面10，人体模型1设置在上表面10上。流水灯带2可以通过设置在人体模型1中的挂钩实现布置，或者也可以通过透明胶带粘贴在人体模型1上，其具体设置的形式以及如何通过处理器驱动点亮属于常规手段，这里不再详细描述。

如图1中所示，底座9上设置有支撑架5，支撑架5包括设置在人体模型1左右两侧的立柱，两个立柱上面设置有横梁6，横梁6上设置有负载指示灯7，负载指示灯7通过设置在横梁6和支撑架5上的线路连接底座9中的电源。横梁6的高度与人体模型1的手臂竖直向上时手掌的高度一致，并且横梁6设置在人体模型1的两个手臂均竖直向上时两个手掌所在的位置。

本实施例中支撑架上设置带有负载指示灯的横梁，用来表示人体模型上方存在输电线路，负载指示灯亮时说明输电线路通电，此时人体模型的手掌如果接触横梁，即表示触电。在其他实施例中，可以采用其他的方式表示存在输电线路，例如不安装负载指示灯，只在人体模型上方设置横梁来表示输电线，或者不设置横梁而是直接设置一根输电线，人体模型的手掌接触到横梁或者输电线即表示触电。

本实施例中人体模型内还设置有驱动电机3，驱动电机3设置在人体模型1的左胸部，驱动电机3的输出轴4露出人体模型1的躯干用于连接左手臂，左手臂上设置有输出轴安装孔12，如图2所示，图2中还包括灯带孔18，灯带孔18用于使手臂中的流水灯带通过并进入人体模型的躯干，相应的人体模型躯干上也设置有对应的灯带孔。驱动电机3连接处理器，处理器能够控制驱动电机3正反转，从而实现输出轴4带动左手臂向上运动和向下运动。如图1所示，对于人体模型1的右手臂同样设置有驱动电机，其连接方式和运动过程与左手臂一样，在此不再赘述。

驱动电机控制手臂向上运行时需要在手掌接触到横梁6时停止运行，因此需要设置位置检测装置，如图2所示，本实施例中位置检测装置包括两个霍尔传感器和一个磁钢，图2中手臂上设置了两个与处理器连接的霍尔传感器13和14，磁钢设置在躯干上，两个霍尔传感器和磁钢的位置配合设置，当手臂竖直向上时，磁钢与一个霍尔传感器接触，该霍尔传感器采集到手臂竖直向上的到位信息并向处理器发送；当手臂垂直向下时，磁钢与另一个霍尔传感器接触，该霍尔传感器则采集到手臂垂直向下的到位信息向处理器发送。

需要说明的是，霍尔传感器的位置不限于图2中所示，在其他实施例中，可以在躯干上设置两个磁钢，在手臂上对应位置设置一个霍尔传感器，或者在躯干上设置一个磁钢，在手臂上对应位置设置两个霍尔传感器。

基于上述，本实施例系统可以模拟演示不同的人体触电情况，包括：

触电回路演示

给系统上电，操作对应的演示内容的操作按钮，操作人员向处理器发出相应的控制指令。处理器根据控制指令驱动电机正转或反转，同时带动透明人体模型的左手臂和/或右手臂向上或向下运动，位置检测装置将检测到的手臂的到位信息传送给处理器。当检测到手臂处于竖直向上状态时，处理器控制电机停止转动，此时竖直向上的手臂的手掌接触带有负载的横梁，即模拟了人体触电，同时处理器控制流水灯带按照一定的方向点亮，点亮方向即为实际触电情况时人身上电流的流向，实训人员通过观察这一情况学习触电的相关原理。手臂向下运动的控制逻辑与手臂向上运动一样，处理器通过控制电机反转使手臂向下运动回归到初始位置。

进行触电回路演示时，处理器控制流水灯带按照一定的方向点亮，以演示实际触电情况时人身上电流的流向：

左手触电演示，左手向上运动至接触负载所在的横梁，流水灯带的点亮方向为从左手-胸腔-左腿或右腿；

右手触电演示，右手向上运动至接触负载所在的横梁，流水灯带的点亮方向为从右手-胸腔-左腿或右腿；

两相触电演示，左手和右手同时向上运动至接触负载所在的横梁，流水灯带点亮方向为从左手-右手或右手-左手。

本实施例中通过设置流水灯带，能够更为准确和直观的展示人体触电时电流在人体内的流动情况，从而实现对实训人员的安全生产教育。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，在人体模型1中增加了模拟心脏11，如图1所示，该模拟心脏11用于模拟发生触电时人体心脏的跳动情况。模拟心脏11包括透明材质的外壳，外壳中设置有发光二极管，处理器驱动连接发光二极管。在模拟人体触电时，根据不同的触电情况，处理器调整发光二极管的闪烁频率，从而模拟不同触电情况下人体心脏的跳动情况。

进一步的，还可以在手臂的手掌处设置电流指示灯8，如图1所示，通过处理器控制电流指示灯8的亮度来指示触电电流的大小，例如显示微弱红光表示触电电流较小，反之则电流较大。电流指示灯8可以和模拟心脏11配合演示触电情况，例如触电电流越大，则模拟心脏11的跳动频率越高，同时电流指示灯8的亮度也越大。

整个系统采用12V低压供电，充分保证操作者的安全。

基于本实施例，实训人员不仅可以通过观察人体模型中的流水灯带，了解人体触电时电流在人体内的流动情况，同时还可以通过观察模拟心脏的闪烁情况来了解不同的触电情况对人体造成的损害，特别是对心脏的损害。本实施例可以演示的内容包括：

感知电流演示

操作人员操作对应的演示内容的操作按钮，处理器控制驱动电机正转，驱动电机的输出轴带动手臂向上运动，同时处理器控制模拟心脏中的发光二极管按照正常人心脏跳动频率进行闪烁。当处理器通过位置检测装置检测到手臂向上运动至竖直状态时，控制电机停止转动，手掌接触负载所在的横梁，即表示人体模型触电，此时处理器控制流水灯带按照设定的方向点亮，同时控制模拟心脏中的发光二极管按照正常人触电时的心脏跳动频率进行闪烁。具体的，可以根据触电电流的大小对应地调整发光二极管的闪烁频率，从而更直观演示不同电流大小对心脏的危害。

摆脱电流演示

操作人员操作对应的演示内容的操作按钮，处理器控制驱动电机正转，驱动电机的输出轴带动手臂向上运动，同时处理器控制模拟心脏中的发光二极管按照正常人心脏跳动频率进行闪烁。当处理器通过位置检测装置检测到手臂向上运动至竖直状态时，控制电机停止转动，手掌接触负载所在的横梁，即表示人体模型触电，然后处理器控制电机反转，输出轴带动手臂迅速向下运动，同时处理器控制模拟心脏中的发光二极管按照第一设定的频率闪烁，用以模拟人体触电并摆脱电流时心脏轻微不规则的跳动。

致命电流演示

操作人员操作对应的演示内容的操作按钮，处理器控制驱动电机正转，驱动电机的输出轴带动手臂向上运动，同时处理器控制模拟心脏中的发光二极管按照正常人心脏跳动频率进行闪烁。当处理器通过位置检测装置检测到手臂向上运动至竖直状态时，控制电机停止转动，手掌接触负载所在的横梁，即表示人体模型触电，处理器控制模拟心脏中的发光二极管按照第二设定频率闪烁，用来模拟人体在发生致命触电情况时心脏的严重不规则跳动频率，并在闪烁设定时间（例如3s）后控制发光二极管熄灭，表示人体触电一定时间后心脏停止跳动。相应的，在致命电流演示过程中，也可以同时根据发光二极管的闪烁频率对应调整电流指示灯8的亮度，以更直观演示致命电流的现象。

本实施例中通过设置模拟心脏，用来模拟人体触电时心脏跳动的频率，使实训人员能够直接看到触电对人体造成的影响，同时通过电流指示灯的亮度来表示触电电流的大小，结合模拟心脏和电流指示灯，实训人员能够观察到不同大小的触电电流对人体的影响以及人体在触电时心脏跳动的变化，从而实现对实训人员的安全生产教育。

实施例3

本实施例在实施例2的基础上，底座9的上表面10采用透明材质设置，例如可以选择亚克力面板，底座9的内部上表面10的下方水平设置有N圈用于模拟跨步电压的环形灯带16，如图3所示，处理器控制连接环形灯带16，环形灯带16上电后由处理器控制可以实现从内圈到外圈循环点亮，用来表示人体模型所在的底面存在跨步电压。同时底座9的上表面10上还设置有模型安装孔15和支撑架安装孔17，模型安装孔15用于安装人体模型1，同时人体模型1上各个电子器件通过线路并经过上表面10连接底座9中的电源和处理器。支撑架安装孔17用于安装支撑架5。

本实施例中环形灯带16在由内至外循环点亮后，还可以控制环形灯带16由内至外的亮度逐圈降低，用来表示跨步电压距离中心越远电压越小。同时在其他实施方式中，底座的上表面也可以不是透明材质的，此时就需要将环形灯带设置在底座的上表面上，这种方式也属于本实用新型的保护范围。

跨步电压触电演示

操作人员操作对应的演示内容的操作按钮，处理器控制底座9中的环形灯带16从内到外循环点亮，用来模拟人体脚下的跨步电压情况，同时控制人体模型内部两腿上的流水灯带从左腿到右腿或从右腿到左腿点亮，实训人员通过观察循环点亮的环形灯带16，从而了解跨步电压的产生原理以及电流流向，从而明白跨步电压的危害。

特别的，上述的实施例中还可以设置控制柜，控制柜包括PC端、显示器、漏电保护电源空开以及音响系统；控制柜可以为系统提供可靠的交流供电，通过漏电保护电源空开可以有效保护用电的安全；PC端与处理器通过以太网方式通信连接，预置软件程序，用于显示软件操作界面，软件操作界面设置对应的演示按钮（包括左手触电演示按钮、右手触电演示按钮、两相触电演示按钮、感知电流演示按钮、摆脱电流演示按钮、致命电流演示按钮、跨步电压触电演示按钮），通过点击对应的演示按钮向处理器发送对应的演示控制命令；显示器与音响系统，还用于在进行具体演示时，可以同时通过图片、文字、语音、视频的形式播放相应的解说内容，以进一步增加实训人员的安全生产教育的效果。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种触电原理演示系统，包括人体模型，其特征在于：所述人体模型为透明人体模型，透明人体模型设置有底座，底座内设置有处理器和电源；

所述透明人体模型内设置有驱动电机，所述处理器控制连接所述驱动电机；所述驱动电机的输出轴设置在所述透明人体模型的手臂与躯干连接处，手臂与所述驱动电机的输出轴连接；

所述透明人体模型的手臂与躯干连接处设置有用于检测手臂是竖直向上还是垂直向下的位置检测装置，所述位置检测装置与所述处理器连接；

所述透明人体模型上设置有与所述处理器连接，并用于指示触电时的电流流向的流水灯带Ⅰ；

所述底座上设置有支撑架，所述支撑架上方设置有用于模拟输电线的横梁；横梁的高度为所述透明人体模型的手臂竖直向上时手掌所在的高度。

2.根据权利要求1所述的触电原理演示系统，其特征在于：所述透明人体模型中还设置有用于模拟人体心脏跳动频率的模拟心脏，所述处理器控制连接所述模拟心脏。

3.根据权利要求1或2所述的触电原理演示系统，其特征在于：所述底座上设置有用于模拟跨步电压的环形灯带，所述透明人体模型上设置有用于指示跨步电压触电时的电流流向的流水灯带Ⅱ，所述处理器分别控制连接所述环形灯带和所述流水灯带Ⅱ。

4.根据权利要求3所述的触电原理演示系统，其特征在于：所述透明人体模型还设置有用于指示电流大小的电流指示灯，所述处理器控制连接所述电流指示灯。

5.根据权利要求1所述的触电原理演示系统，其特征在于：所述位置检测装置包括一个磁钢和两个与所述处理器连接的霍尔传感器，两个霍尔传感器设置在所述透明人体模型的躯干上，所述磁钢设置在透明人体模型的手臂上；所述霍尔传感器和所述磁钢的位置配合设置以使手臂竖直向上时所述磁钢与一个霍尔传感器接触，手臂垂直向下时所述磁钢与另一个霍尔传感器接触。

6.根据权利要求1所述的触电原理演示系统，其特征在于：所述位置检测装置包括一个磁钢和两个与所述处理器连接的霍尔传感器，两个霍尔传感器设置在所述透明人体模型的手臂上，所述磁钢设置在透明人体模型的躯干上；所述霍尔传感器和所述磁钢的位置配合设置以使手臂竖直向上时所述磁钢与一个霍尔传感器接触，手臂垂直向下时所述磁钢与另一个霍尔传感器接触。

7.根据权利要求2所述的触电原理演示系统，其特征在于：所述模拟心脏包括透明壳体，所述透明壳体内设置有发光二极管，所述处理器控制连接所述发光二极管。

8.根据权利要求1所述的触电原理演示系统，其特征在于：所述流水灯带Ⅰ包括设置在所述透明人体模型上手掌与脚部之间的灯带，和/或设置在所述透明人体模型上两手部之间的灯带。

9.根据权利要求3所述的触电原理演示系统，其特征在于：所述流水灯带Ⅱ包括设置在所述透明人体模型上两脚部之间的灯带。

10.根据权利要求3所述的触电原理演示系统，其特征在于：所述流水灯带Ⅰ和所述流水灯带Ⅱ为一体式灯带。

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