CN214428021U

CN214428021U - 一种电力高压线安全预警装置

Info

Publication number: CN214428021U
Application number: CN202120365228.6U
Authority: CN
Inventors: 杨浩; 张平泽
Original assignee: Changzhou Vocational Institute of Mechatronic Technology
Current assignee: Changzhou Vocational Institute of Mechatronic Technology
Priority date: 2021-02-08
Filing date: 2021-02-08
Publication date: 2021-10-19
Anticipated expiration: 2031-02-08

Abstract

一种电力高压线安全预警装置，属于电力报警技术领域。本实用新型解决了现有技术中缺少有效的高压线安全防范设备的问题。它包括壳体以及安装在壳体内的电机扫描单元、激光测距传感器、主控板、蓄电池及声光报警器，其中所述壳体固装在电线杆上，所述电机扫描单元包括电机及控制电机沿水平方向往复转动的电机驱动器，所述激光测距传感器固装在电机的输出轴上，所述电机驱动器、激光测距传感器、声光报警器及蓄电池分别与主控板电连接。在高压线下方相对水平方向上可设置的一定区域范围内，只要出现目标物，就主动发出声光报警。可以对移动目标误入高压危险区域提出预警。保证人身安全和高压线路的正常运行。降低高压触电的安全事故发生率。

Description

一种电力高压线安全预警装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力高压线安全预警装置，属于电力报警技术领域。

背景技术

户外电力高压线架设在铁塔或电线杆上，当人体或物体接近高压线，高压有可能击穿他们与人体、物体之间的空气，通过人体产生放电，在电流通过人体时高压电弧触电，造成电烧伤，甚至死亡；同时造成电力中断。为了防止人体触及或接近高压线，防止车辆或其他物体碰撞或接近带电体造成危险，《电力安全工作规程》给出了人员与通电交流线路在不同电压等级下的安全距离。

为了防止高压电弧触电，目前采用的办法有在高压线路附近，通过电力标识牌提醒，由于电力标示牌覆盖范围有限，特别是施工机械、工程车辆驾驶员无法估计电力线的高度，经常发生安全事故。有些地区使用高压巡线机器人、无人机来巡逻高压线的安全，由于高压线分布广，巡视的响应时间长，对安全事故的减少影响很小，通过充分调查，目前缺乏有效的高压线安全防范手段。因此，在满足高压安全距离的前提下在杆塔上高压线下安装电力高压线安全预警装置非常有必要。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有技术中缺少有效的高压线安全防范设备的问题，进而提供了一种电力高压线安全预警装置。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种电力高压线安全预警装置，它包括壳体以及安装在壳体内的电机扫描单元、激光测距传感器、主控板、蓄电池及声光报警器，其中所述壳体固装在电线杆上，所述电机扫描单元包括电机及控制电机沿水平方向往复转动的电机驱动器，所述激光测距传感器固装在电机的输出轴上，所述电机驱动器、激光测距传感器、声光报警器及蓄电池分别与主控板电连接。

进一步地，壳体上安装有电机位置传感器，且所述电机位置传感器与主控板电连接。

进一步地，主控板上设置有嵌入式处理器及人机界面，所述蓄电池分别电连接至电机扫描单元、激光测距传感器、声光报警器、嵌入式处理器及人机界面。

进一步地，壳体上安装有太阳能电池板，且所述太阳能电池板与蓄电池电连接。

进一步地，所述壳体上开设有测距窗口，且所述测距窗口与激光测距传感器在水平方向正对布置。

本实用新型与现有技术相比具有以下效果：

本申请通过光学非接触式测量，可在安全距离外对可能造成威胁高压安全的目标提前预警，在高压线下方相对水平方向上可设置的一定区域范围内，只要出现目标物，就主动发出声光报警。可以对移动目标误入高压危险区域提出预警。保证人身安全和高压线路的正常运行。降低高压触电的安全事故发生率。

附图说明

图1为预警装置的结构示意图；

图2为预警装置的结构框图；

图3为预警装置安装在电线杆上的位置示意图(壳体未示出)；

图4为激光测距传感器的光路图；

图5为矩形监测区域示意图；

图6为当角度α的绝对值<＝arctan(b/2a)时，对应的距离阈值示意图；

图7为当角度α的绝对值>arctan(b/2a)时，对应的距离阈值示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～7说明本实施方式，一种电力高压线安全预警装置，它包括壳体1以及安装在壳体1内的电机扫描单元2、激光测距传感器3、主控板4、蓄电池5及声光报警器6，其中所述壳体1固装在电线杆7上，所述电机扫描单元2包括电机21及控制电机21沿水平方向往复转动的电机驱动器22，所述激光测距传感器3固装在电机21的输出轴上，所述电机驱动器22、激光测距传感器3、声光报警器6及蓄电池5分别与主控板4电连接。通过电机21带动激光测距传感器3转动，通过主控板4控制电机 21在高压线走线方向上的往复旋转角度，并可设定电机21在不同角度下的距离报警阈值以及电机21旋转速度，对电机21设定多组旋转角度和对应距离阈值，并将所有的点相连形成监测区域。在该监测区域内，只要出现目标物(采集的距离小于设定的距离阈值，就认为监测区域内有物体进入)，激光测距传感器3将采集到的数据反馈至主控板4，其输出数据至主控板4上进行分析运算，最后发送给声光报警器6发出报警信号，以实现预警效果。

激光测距传感器3只是测量传感器到一个目标点的距离，将激光测距传感器3固定在电机扫描单元2的轴上，随着电机21的转动，就可以在一个面上范围内对目标的距离测量。

监测区域可设定为矩形或其它任意形状，具体形状根据高压电线下方的地理环境而定。例如，由于地理位置等原因，在预设定的矩形区域内有建筑物，则可以采用学习的方式，通过主控板4对监测范围四周环境先进行测距，对检测距离小于预设定的矩形区域计算出来的阈值，将检测距离视为该角度下的阈值。也可通过主控板4设定不同角度下的距离阈值，将设定的点相连拟合成图形，用插补算法计算出所有角度下的距离阈值。

激光测距传感器3是基于TOF(Time Of Flight)原理，即飞行时间原理，具体是传感器周期性地由半导体激光器31向预设距离范围内发出半导体激光调制光波，调制光通过发射光学透镜32发射出去后，碰到目标物漫反射回来，经过接收光学透镜33成像到光学探测器34上，测量调制光的往返相位差，得到飞行时间，计算出传感器与目标物之间的距离，即为激光测距传感器3的输出。

壳体1上安装有电机位置传感器8，且所述电机位置传感器8与主控板4电连接。所述电机位置传感器8可以为接近开关或者位置开关等。通过电机位置传感器8实现电机 21旋转角度的控制。电机21旋转后，以电机位置传感器8开始动作的位置作为电机21 初始位置或位置的参考点，设定的电机位置传感器8的角度和距离在水平面上形成的点拟合成的二维图形作为监测区域。

主控板4上设置有嵌入式处理器及人机界面，所述蓄电池5分别电连接至电机扫描单元2、激光测距传感器3、声光报警器6、嵌入式处理器及人机界面。通过设置人机界面，便于实现对电机21的旋转角度及速度进行设定，嵌入式处理器发出信号控制电机21在高压线走线方向上的往复旋转角度，电机21带动激光测距传感器3转动。

壳体1上安装有太阳能电池板9，且所述太阳能电池板9与蓄电池5电连接。通过太阳能电池板9为蓄电池5供电，进而实现对整个预警装置进行持续供电。

所述壳体1上开设有测距窗口11，且所述测距窗口11与激光测距传感器3在水平方向正对布置。激光测距传感器3通过测距窗口11，进行对监测范围内出现的目标物的距离测量。

所述壳体1通过抱箍10固装在电线杆7上。

一种电力高压线安全预警方法，它包括如下步骤：

首先，设定监测区域为矩形：设定电机21旋转角度α为180度，通过主控板4设定矩形监测区域的长为a、宽为b，并根据电机21旋转角度自动计算阈值：

当角度α的绝对值<＝arctan(b/2a)(见图5的阴影部分)，对应的距离阈值为a/cosα (见图6中的直角三角形ABC，cosα＝AC/AB＝a/AB,AB＝a/cosα)；

当角度α的绝对值>arctan(b/2a)(见图5的空白部分)，对应的距离阈值为b/2sinα(见图7中的直角三角形ACB，sinα＝AC/AB＝(1/2b)/AB；AB＝b/2sinα)；

其次，确定单点距离系数及监测响应时间：所述电机21选用机械角度为1.8度的两相步进电机，所述电机驱动器22选用100细分的步进电机驱动器，主控板4中的嵌入式处理器发1个脉冲信号，电机21旋转1.8度/100＝0.018度，电机每旋转0.018度就对距离检测一次(即嵌入式处理单元发10000个脉冲信号，电机21旋转180度)，嵌入式处理器对激光测距传感器3的采集系数为10000次，选取激光测距传感器3的单点测量频率为5 KHZ，单点距离系数(即检测到的光学分辨率)为800：1(为了使每次都能检测到光学分辨率也即距离系数为800：1的目标，选取电机21每次旋转的角度为0.018度，每转 0.018度采集一次激光测距传感器3的距离，经过计算，可以满足在电机21旋转的过程中不漏掉距离为800：1的目标)，最终使得激光测距传感器3在设定矩形监测区域内扫描一次的时间为2秒，进而确定监测响应时间为2秒；激光测距传感器3测量的最大距离为 40m，其测量精度为1％。即监测最大距离为40m，在40m时，最小监测目标直径5cm。

最后，开启电机21及激光测距传感器3进行采集，电机21的输出轴开始旋转，当触发电机位置传感器8动作时，将该位置作为整个装置的角度基准点，当电机21旋转至某一角度所采集的距离小于设定的距离阀值时，则判断在监测区域内有物体进入，激光测距传感器3将采集到的数据反馈至主控板4，其输出数据至主控板4上进行分析运算，最后发送给声光报警器6发出报警信号，以实现预警效果。

Claims

1.一种电力高压线安全预警装置，其特征在于：它包括壳体(1)以及安装在壳体(1)内的电机扫描单元(2)、激光测距传感器(3)、主控板(4)、蓄电池(5)及声光报警器(6)，其中所述壳体(1)固装在电线杆(7)上，所述电机扫描单元(2)包括电机(21)及控制电机(21)沿水平方向往复转动的电机驱动器(22)，所述激光测距传感器(3)固装在电机(21)的输出轴上，所述电机驱动器(22)、激光测距传感器(3)、声光报警器(6)及蓄电池(5)分别与主控板(4)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种电力高压线安全预警装置，其特征在于：壳体(1)上装有电机位置传感器(8)，且所述电机位置传感器(8)与主控板(4)电连接。

3.根据权利要求2所述的一种电力高压线安全预警装置，其特征在于：主控板(4)上设置有嵌入式处理器(41)及人机界面(42)，所述蓄电池(5)分别电连接至电机扫描单元(2)、激光测距传感器(3)、声光报警器(6)、嵌入式处理器(41)及人机界面(42)。

4.根据权利要求3所述的一种电力高压线安全预警装置，其特征在于：壳体(1)上安装有太阳能电池板(9)，且所述太阳能电池板(9)与蓄电池(5)电连接。

5.根据权利要求4所述的一种电力高压线安全预警装置，其特征在于：所述壳体(1)上开设有测距窗口(11)，且所述测距窗口(11)与激光测距传感器(3)在水平方向正对布置。