CN216412320U - 一种基于uwb的变电站安全预警系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于UWB的变电站安全预警系统，包括定位标签、主定位基站、从定位基站群、数据处理单元和可视化显示单元，主定位基站分别与从定位基站群和数据处理单元通讯连接，而数据处理单元又分别与定位标签和可视化显示单元通讯连接。当检修作业人员误入带电间隔时，随时携带的定位标签将发出震动预警；同时后端平台将实时显示检修人员作业路径。与现有技术相比，本实用新型具有及时预警、定位精度高、配套有软件平台等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及变电站安全管理领域，特别是涉及一种基于UWB定位技术的检修人员安全预警系统。
背景技术
变电站生产设备具有大型化、密集化、潜在危险多等特点，因此对针对变电站检修人员的安全管理尤为重要。而检修过程中往往会存在一些不可忽视的安全问题，如检修人员误入带电间隔，进而造成设备误操作，引起设备损坏和人员伤亡。由此可鉴，确保检修人员在限定区域内安全作业，防止人员误入带电间隔是当前亟待研究的重要课题。
UWB技术是一种无线载波通信技术，利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，具有系统复杂度低、发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。近年来，被广泛运用于高精度定位领域。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有变电站预警系统定位精度不足、安全防护效力有限、配套软件平台不完善等问题，提供的一种基于UWB的变电站安全预警系统。
一种基于UWB的变电站安全预警系统，系统整体由前端设备和后端软件平台两部分组成。前端涵盖定位标签，主定位基站和从定位基站群；后端则包括数据处理单元和可视化显示单元。
在上述方案中，所述的主定位基站与数据处理单元进行通讯连接。
在上述方案中，所述的从定位基站群由三座顺序编号的从定位基站组成。且从定位基站群与主定位基站进行通讯连接，接收来自主定位基站的指令。
在上述方案中，所述的主、从定位基站安装高度均设定在3m，相邻两定位基站的距离设定在60～80m。
在上述方案中，所述的数据处理单元分别与可视化显示单元和定位标签进行通讯连接，完成数据交互。
进一步，所述的定位标签，主定位基站，从定位基站群在硬件设计上相同，均包括电源模块，主控模块，射频模块和串口模块。区别地，二者采用不同的软件及算法进行驱动，以期实现作为主、从定位基站和定位标签的不同功能。
优选地，所述的主控模块为单片机。主控模块分别与串口模块，射频模块相连。
优选地，所述的电源模块采用电池供电。且电源模块分别与主控模块，射频模块相连。
优选地，所述的射频模块为UWB芯片。
优选地，所述的串口模块采用USB转TTL电路。
本实用新型集误入带电间隔预警和检修人员路径实时追踪为一体，一方面确保检修人员安全作业，另一方面进行路径的实时监控。解决了目前的定位精度不足和配套软件平台不完善等问题。
本实用新型与现有技术对比，充分显示其优越性在于：
一，具备更高的定位精度，本实用新型在传统UWB定位的基础上引入了数据处理模块，在该模块中完成定位数据的滤波优化，输出精度更高的位置信息。
二，具备及时预警功能，当前端作业人员误入带电间隔，定位标签将及时发出震动预警，提醒作业人员及时远离。
三，配套有完备的软件平台，可以通过软件平台完成作业路径的实时监控，便于整体指挥调度。
附图说明
图1为本实用新型的系统组成图；
图2为图1中主定位基站，从定位基站群和定位标签的硬件结构图。
图中：定位标签1主定位基站2从定位基站群3数据处理单元4 可视化显示单元5主控模块6射频模块7串口模块8电源模块9从定位基站一号301从定位基站二号302从定位基站三号303
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。
一种基于UWB的变电站安全预警系统，其结构如图1所示，包括定位标签1、主定位基站2、从定位基站群3、数据处理单元4和可视化显示单元5。主定位基站2与从定位基站群3进行通讯连接，主定位基站2与数据处理单元4进行通讯连接，数据处理单元4与可视化显示单元进行通讯连接。
主定位基站2，从定位基站群3，定位标签1具有相同的硬件设计，其结构如图2所示，包括主控模块6、射频模块7、串口模块8、电源模块9。电源模块9分别与主控模块6、射频模块7相连，主控模块6分别与射频模块7、串口模块8相连。
下面是对系统组成的详细描述：
定位标签1：协同定位基站完成定位任务。被检修人员所佩戴，在检修人员即将误入带电间隔时发出震动预警。
主定位基站2：向从定位基站群3发送定位指令，协同所有基站执行定位任务，并将定位数据传输至数据处理模块。
从定位基站群3：由从定位基站一号301，从定位基站二号302，从定位基站三号303组成，接受主定位基站2的测距指令，协同主定位基站完成定位任务。
数据处理单元4：接收来自主定位基站2的定位数据，并利用卡尔曼滤波算法对定位数据进行优化，输出高精度的定位信息。完成定位后，将定位信息发送至可视化显示单元5，同时通过定位信息判断检修人员是否误入带电间隔，若是，则会向定位标签1发送预警指令。
可视化显示单元5：接收来自数据处理单元地定位信息，进行检修人员的路径可视化显示。
进一步，下面时对硬件结构图的详细说明：
主控模块6：本实施例中选用STM32单片机，该单片机具有体积小、功耗低等特点。通过主控模块的单片机驱动射频模块7和串口模块8工作。
射频模块7：本实施例中选用DW1000芯片，该芯片功耗低，可双向测距和定位，最远传输距离450m。在主控模块6的驱动下，通过射频模块的DW1000芯片执行UWB测距任务。
串口模块8：本实施例中选用CH340模块，实现USB转串口通讯。
电源模块9：本实施例中选用可充微型锂电池，为主控模块6和射频模块7提供稳定供电。
本实用新型使用时，作业人员穿戴安装有定位标签1的安全帽、胸牌或工作证。系统正常运行过程中，主定位基站2向从定位基站群3发送定位指令，从定位基站群3协同主定位基站2，进行针对定位标签1的定位任务，最终通过主定位基站2向数据处理单元4发送初步定位数据。在数据处理单元4中对该定位数据进行卡尔曼滤波的优化处理，输出高精度的位置信息。可视化显示单元5可利用此位置信息完成检修人员的路径展示。同时，若定位结果判定检修人员误入带电间隔，数据处理单元4将及时向定位标签1发送预警指令，从而有效防止危险发生。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于UWB的变电站安全预警系统，其特征在于，包括定位标签(1)、主定位基站(2)、从定位基站群(3)、数据处理单元(4)和可视化显示单元(5)，所述的主定位基站(2)分别与从定位基站群(3)和数据处理单元(4)通讯连接，而数据处理单元(4)又分别与定位标签(1)和可视化显示单元(5)通讯连接，当检修人员误入带电间隔时，定位标签(1)将会及时发出振动预警。
2.根据权利要求1所述的一种基于UWB的变电站安全预警系统，其特征在于：所述的定位标签(1)、主定位基站(2)、从定位基站群(3)硬件设计相同，均包括主控模块(6)，射频模块(7)，串口模块(8)和电源模块(9)。
3.根据权利要求1所述的一种基于UWB的变电站安全预警系统，其特征在于：所述的定位标签(1)一方面作为被定位对象，另一方面具有预警功能。
4.根据权利要求1所述的一种基于UWB的变电站安全预警系统，其特征在于：所述的从定位基站群(3)由三座从定位基站组成。
5.根据权利要求1所述的一种基于UWB的变电站安全预警系统，其特征在于：所述的数据处理单元(4)采用卡尔曼滤波对初步定位信息进行优化处理。
6.根据权利要求1所述的一种基于UWB的变电站安全预警系统，其特征在于：所述的可视化显示单元(5)可以在接收到来自数据处理单元(4)的定位信息后完成定位信息的可视化显示。
7.根据权利要求2所述的一种基于UWB的变电站安全预警系统，其特征在于：所述的主控模块(6)为微型单片机。
8.根据权利要求2所述的一种基于UWB的变电站安全预警系统，其特征在于：所述的射频模块(7)为UWB芯片。
9.根据权利要求2所述的一种基于UWB的变电站安全预警系统，其特征在于：所述的串口模块(8)为USB转TTL电路。
10.根据权利要求2所述的一种基于UWB的变电站安全预警系统，其特征在于：所述的电源模块(9)采用电池供电。
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