CN216697483U - 基于红外测距技术的起重设备近电报警布控球 - Google Patents
基于红外测距技术的起重设备近电报警布控球 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种基于红外测距技术的起重设备近电报警布控球，其包括监测装置和移动报警终端，监测装置和移动报警终端无线连接；所述的监控装置的壳体内部安装单片机，所述的单片机与毫米波雷达模块、蓝牙通信模块、红外测距模块、LCD数码管及声光报警装置连接，当距离小于所设定的安全阈值，单片机向声光报警装置发送报警信号，声光报警装置进行报警。本实用新型增强系统的抗干扰能力同时降低误报率，提高现场安全管理水平。提高作业安全性，避免安全事故，保障人身与设备的安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种起重设备近电安全报警装置，尤其涉及一种基于红外测距技术的起重设备近电报警布控球，是一种能够在起重设备距带电设备距离过近时自动报警的装置；属于电力应用领域。
背景技术
变电安规17.2.3.4要求，作业时，起重机臂架、吊具、辅具、钢丝绳及吊物与架空线及其他带电体的最小安全距离不小于220kV 6m、66kV 4m及10kV 3m。当前变电现场，经常需要使用起重设备进行吊装作业，起重作业安全风险极高，尤其是在相邻间隔设备带电时，吊车吊臂可能误入带电设备的最小安全距离之内，导致带电设备对其放电，进而引发人身、设备事故。
现在常用办法是设置吊车指挥与起重监护人员，或在起重设备吊臂上安装近电报警器，确保起重设备吊臂与带电部位保持足够安全距离。安排吊车指挥与起重监护人员的方法，由于吊车司机视野存在盲区、监护人员存在监护盲区，监护人员与吊车司机沟通交流信息不够直观，从而导致监护效果不理想，存在安全隐患。而在起重设备吊臂上安装近电报警器的方法，由于目前使用的近电报警器是采用监测电压频率的原理进行测距的，存在抗干扰能力差、误报率高的问题，另外，在起重设备上安装报警器，操作繁琐。这些方法无法很好的防止吊车吊臂误碰带电设备的问题。
实用新型内容
本实用新型针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种方便现场使用的基于红外测距技术的起重设备安全报警装置，解决了现有技术中起重设备现场操作安全性低、直观性差以及设备误报率高的问题。
本实用新型的技术方案如下：
包括监测装置和移动报警终端，监测装置和移动报警终端无线连接；所述的监控装置的壳体内部安装单片机，所述的单片机通过UART串口与毫米波雷达模块、蓝牙通信模块进行通信，毫米波雷达模块用于探测吊车吊臂与监测装置的距离，并将距离信号通过UART串口传输给单片机，单片机对信号进行处理，并将处理后的信号通过蓝牙通信模块传输给移动报警终端；所述的单片机通过AD采样口与红外测距模块连接，红外测距模块用于探测监测装置与带电设备的距离；所述的单片机连接LCD数码管，LCD数码管用于显示监测装置与带电设备的距离；所述的单片机通过I/O口连接声光报警装置，当距离小于所设定的安全阈值，单片机向声光报警装置发送报警信号，声光报警装置进行报警。
所述的单片机为STM32F103ZET6型单片机，使用ARM® Cortex™-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器，具有I/O端口和连接到两条APB总线的外设。
所述的毫米波雷达模块为24GHz毫米波测距雷达传感器LD303，探测距离为0.1-3.5m，探测角度为水平43°，垂直116°；所述的红外测距模块为红外测距传感器GP2Y0A02YK0F，探测距离为0.2-1.5m。
所述的LCD数码管为4位共阳红字数码管显示模块，8级灰度可调；所述的声光报警装置为有线声光一体报警器，闪动频次150次/分钟，声音可调。
所述的蓝牙通信模块为HC-08蓝牙模块BLE4.0，其有效通信距离为80m，支持安卓&苹果手机。
所述的监测装置壳体内壁设有金属屏蔽层，壳体从上到下包括绝缘塑料圆球、连接底座和绝缘支撑杆，连接底座的上方安装绝缘塑料圆球，连接底座的底端套装在绝缘支撑杆的上端，支撑杆的下端固定在支撑座上，连接底座的内部设置有充电电池，充电电池作为整个监测装置的供电电源，连接底座的外部设有电源开关，电源开关与充电电池电连接；绝缘塑料圆球的外部顶端安装声光报警装置，塑料绝缘球与LCD数码管相对应的位置设有透明观察窗。
所述的充电电池为容量9000mAh锂电池，长77mm，宽45mm，高29mm，供电电压为5V，放电口采用USB公头，充电口采用type-C母头。
所述的连接底座为绝缘塑料材质的圆柱形，圆柱形连接底座的横截面直径8cm，连接底座的内部设有电池安装腔，连接底座的底部设有与绝缘支撑杆尺寸相匹配的连接孔，绝缘支撑杆套装在连接孔内，连接底座的侧壁设有电源开关安装孔。
所述的移动报警终端为手机，移动报警终端设置有两个，两个移动报警终端分别放置于吊车司机驾驶舱处和起重监护人处；驾驶舱处的移动报警终端通过手机蓝牙模块接收监测装置发送的报警信号，同时也能接收监护人处移动报警终端发出的无线信号，驾驶舱处的移动报警终端接收到报警信号后发出声光报警；监护人处的移动报警终端接收监测装置的报警信号，同时向驾驶舱处的移动报警终端发出报警信号以避免监测装置故障时发生事故。
所述的移动报警终端的手机APP控制程序采用蓝牙模块控制APP，当吊臂与带电设备的距离小于安全阈值或监护人触发报警时，手机屏幕上显示报警信息。
本实用新型的优点效果如下：
解决了现有技术中吊车司机视野存在盲区、监护人员存在监护盲区，监护人员与吊车司机沟通交流信息不够直观等问题，将增强系统的抗干扰能力同时降低误报率，提高现场安全管理水平。提高作业安全性，减少安全事故，保障人身、设备安全。
附图说明
图1为本实用新型的内部结构原理示意图。
图2 为本实用新型的整体原理示意图。
图3为本实用新型控制器的程序流程图。
图4为本实用新型吊车司机手机小程序逻辑流程图。
图5为本实用新型起重监护人手机小程序逻辑流程图。
图6为本实用新型实物结构图。
图中，1、壳体，2、单片机，3、毫米波雷达模块，4、蓝牙通信模块，5、红外测距模块，6、LCD数码管，7、声光报警装置，8、连接底座，9、绝缘支撑杆，10、布控球底座，11、透明观察窗，12、充电电池，13、电源开关，14、吊车吊臂，15、驾驶舱，16、监护人，17、手机蓝牙模块，18、停电设备，19、带电设备。
具体实施方式
以下参照附图，结合具体实施例，详细描述本实用新型的具体结构。
实施例
如图1-图6所示，本实用新型包括监测装置和移动报警终端，监测装置和移动报警终端无线连接；所述的监测装置的壳体1内部安装单片机2，所述的单片机2通过UART串口与毫米波雷达模块3、蓝牙通信模块4进行通信，毫米波雷达模块用于探测吊车吊臂14与监测装置的距离，并将距离信号通过UART串口传输给单片机，单片机对信号进行处理，并将处理后的信号通过蓝牙通信模块传输给移动报警终端；所述的单片机通过AD采样口与红外测距模块5连接，红外测距模块5用于探测监测装置与带电设备的距离；所述的单片机连接LCD数码管6，LCD数码管用于显示监测装置与带电设备的距离；所述的单片机通过I/O口连接声光报警装置7，当距离小于所设定的安全阈值，单片机向声光报警装置发送报警信号，声光报警装置进行报警。
所述的单片机为STM32F103ZET6型单片机，使用ARM® Cortex™-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器，具有I/O端口和连接到两条APB总线的外设。
所述的毫米波雷达模块为24GHz毫米波测距雷达传感器LD303，探测距离为0.1-3.5m，探测角度为水平43°，垂直116°；所述的红外测距模块为红外测距传感器GP2Y0A02YK0F，探测距离为0.2-1.5m。
所述的LCD数码管为4位共阳红字数码管显示模块，8级灰度可调。
所述的声光报警装置为有线声光一体报警器，闪动频次150次/分钟，声音可调，警报声音响度大，音调高穿透力强，灯光艳丽显眼，适用于各种复杂环境。
所述的蓝牙通信模块为HC-08蓝牙模块BLE4.0，其有效通信距离为80m，支持安卓&苹果手机。
所述的监测装置壳体内壁设有0.2mm铝箔金属屏蔽层，内用0.2mm铝箔进行静电屏蔽，保证在强电场强磁场环境工作时不受干扰。壳体从上到下分别为绝缘塑料圆球、连接底座8、绝缘支撑杆9和布控球底座10，其中缘塑料圆球外壳采用球型设计，避免产生尖端放电，同时减少风阻系数，不易倾倒，其外部顶端安装声光报警装置，塑料绝缘球与LCD数码管相对应的位置设有透明观察窗11，所述透明观察窗为亚克力材质，可以实时查看LCD数码管信息，提升监测装置布置的安全性；所述的连接底座的底端套装在绝缘支撑杆上，连接底座的上方安装绝缘塑料圆球，连接底座的内部设置有充电电池12，充电电池作为整个监测装置的供电电源，不需要外接电源，连接底座的外部设有电源开关13，电源开关与充电电池电连接。
所述的充电电池为容量9000mAh锂电池，长77mm，宽45mm，高29mm，供电电压为5V，放电口采用USB公头，充电口采用type-C母头。充电电池的充电装置为40W/5A快充充电器头，从电池空电到满电仅需不到2小时
所述的电源开关为平面金属自锁按钮开关，不锈钢材质，安装尺寸12mm，通电呈红色，防止误触或动作不到位造成系统不工作；所述的绝缘支撑杆采用高压绝缘材质，直径为31.7mm，共4节，每节1.5m，整体高度为1.5-6m可变；所述的绝缘塑料圆球，直径为12cm。
所述的连接底座为绝缘塑料材质的圆柱形，圆柱形连接底座的横截面直径8cm，连接底座的内部设有电池安装腔，连接底座的底部设有与绝缘支撑杆尺寸相匹配的连接孔，连接底座的侧壁设有电源开关安装孔，绝缘支撑杆的上端套装在连接孔内，绝缘支撑杆的下端固定在支撑座内，支撑座为半径30cm，高15cm的圆锥形，材料为绝缘塑料，底面有防滑层，同时底座内部掏空注沙，保证使用时支撑杆的稳定与牢固。
所述的移动报警终端为手机，移动报警终端设置有两个，两个移动报警终端分别放置于吊车司机驾驶舱15处和起重监护人16处；驾驶舱处的移动报警终端通过手机蓝牙模块17接收监测装置发送的报警信号，同时也能接收监护人处移动报警终端发出的无线信号，驾驶舱处的移动报警终端接收到报警信号后发出声光报警；监护人处的移动报警终端接收监测装置的报警信号，同时向驾驶舱处的移动报警终端发出报警信号以避免监测装置故障时发生事故。
所述的移动报警终端的手机APP控制程序采用蓝牙模块控制APP，当吊臂与带电设备19的距离小于安全阈值或监护人触发报警时，手机屏幕上显示报警信息。
本实用新型监测装置通过绝缘支撑杆安置在带电设备安全距离外。开启监测装置电源，通过监测装置的红外测距模块测量监测装置与带电设备的距离，并按照毫米波雷达探测范围将其合理安置在带电设备安全距离边界上。监护人手持带有报警小程序的手机站在安全区域内监视吊车吊臂。手机终端程序部分包括其中监护人手机报警小程序和吊车司机手机报警小程序两部分，其逻辑流程如图4，图5所示。毫米波雷达监测与吊车吊臂的距离并通过串口通讯将距离信息传递到单片机中，单片机对距离信息进行处理并将结果通过串口通讯传递给蓝牙通信模块。当吊臂与监测装置的距离小于所设定的安全阈值时，单片机通过I/O口传输信号给声光报警装置进行报警，同时吊车司机手机界面与监护人手机界面进行报警。
起重监护人处报警手机小程序具有自检、手动报警、复位三个功能。起始界面能实时显示毫米波雷达测量的距离数据，当距离小于所设定的安全阈值时，进入到报警界面。手动报警功能可以通过点击小程序中的报警按钮向吊车司机手机报警。
吊车司机处报警手机小程序，起始界面能实时显示毫米波雷达测量的距离数据，当距离小于所设定的安全阈值时，进入到报警界面。在接收到起重监护人的报警信号时，也可以进入到报警界面。
所述的起重监护人与吊车司机小程序，报警界面显示可以变换，报警时可同时播放蜂鸣音效
以上所述所有部件的安装方式、连接方式或设置方式均为焊接、铆接或其他常见机械方式，其中可滑动/转动固定即为滑动/转动状态下不脱落，密封连通即两连接件连通的同时进行密封，并且其所有部件的具体结构、型号和系数指标均为其自带技术，只要能够达成其有益效果的均可进行实施，上述所有用电模块及用电器均为市面常见电器件，买回使用时仅需按照一同购回的使用说明书相互电连接即可进行使用，且控制模块为其常见自带模块，故均在此不再赘述。
在未作相反说明的情况下，“上下左右、前后内外以及垂直水平”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制，与此同时，“第一”、“第二”和“第三”等数列名词不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分，而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于红外测距技术的起重设备近电报警布控球，其特征在于包括监测装置和移动报警终端，监测装置和移动报警终端无线连接；所述的监测装置的壳体内部安装单片机，所述的单片机通过UART串口与毫米波雷达模块、蓝牙通信模块进行通信，毫米波雷达模块用于探测吊车吊臂与监测装置的距离，并将距离信号通过UART串口传输给单片机，单片机对信号进行处理，并将处理后的信号通过蓝牙通信模块传输给移动报警终端；所述的单片机通过AD采样口与红外测距模块连接，红外测距模块用于探测监测装置与带电设备的距离；所述的单片机连接LCD数码管，LCD数码管用于显示监测装置与带电设备的距离；所述的单片机通过I/O口连接声光报警装置，当距离小于所设定的安全阈值，单片机向声光报警装置发送报警信号，声光报警装置进行报警。
2.根据权利要求1所述的一种基于红外测距技术的起重设备近电报警布控球，其特征在于所述的单片机为STM32F103ZET6型单片机，使用ARM® Cortex™-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器，具有I/O端口和连接到两条APB总线的外设。
3.根据权利要求1所述的一种基于红外测距技术的起重设备近电报警布控球，其特征在于所述的毫米波雷达模块为24GHz毫米波测距雷达传感器LD303，探测距离为0.1-3.5m，探测角度为水平43°，垂直116°；所述的红外测距模块为红外测距传感器GP2Y0A02YK0F，探测距离为0.2-1.5m。
4.根据权利要求1所述的一种基于红外测距技术的起重设备近电报警布控球，其特征在于所述的LCD数码管为4位共阳红字数码管显示模块，8级灰度可调；所述的声光报警装置为有线声光一体报警器，闪动频次150次/分钟，声音可调。
5.根据权利要求1所述的一种基于红外测距技术的起重设备近电报警布控球，其特征在于所述的蓝牙通信模块为HC-08蓝牙模块BLE4.0，其有效通信距离为80m，支持安卓&苹果手机。
6.根据权利要求1所述的一种基于红外测距技术的起重设备近电报警布控球，其特征在于所述的监测装置壳体内壁设有金属屏蔽层，壳体整体包括绝缘塑料圆球、连接底座和绝缘支撑杆，连接底座的底端套装在绝缘支撑杆上，连接底座的上方安装绝缘塑料圆球，所述的连接底座的内部设置有充电电池，充电电池作为整个监测装置的供电电源，连接底座的外部设有电源开关，电源开关与充电电池电连接；绝缘塑料圆球的外部顶端安装声光报警装置，塑料绝缘球与LCD数码管相对应的位置设有透明观察窗。
7.根据权利要求6所述的一种基于红外测距技术的起重设备近电报警布控球，其特征在于所述的充电电池为容量9000mAh锂电池，长77mm，宽45mm，高29mm，供电电压为5V，放电口采用USB公头，充电口采用type-C母头。
8.根据权利要求6所述的一种基于红外测距技术的起重设备近电报警布控球，其特征在于所述的连接底座为绝缘塑料材质的圆柱形，圆柱形连接底座的横截面直径8cm，连接底座的内部设有电池安装腔，连接底座的底部设有与绝缘支撑杆尺寸相匹配的连接孔，绝缘支撑杆的上端套装在连接孔内，绝缘支撑杆的下端固定在支撑座内，连接底座的侧壁设有电源开关安装孔。
9.根据权利要求1所述的一种基于红外测距技术的起重设备近电报警布控球，其特征在于所述的移动报警终端为手机，移动报警终端设置有两个，两个移动报警终端分别放置于吊车司机驾驶舱处和起重监护人处；驾驶舱处的移动报警终端通过手机蓝牙模块接收监测装置发送的报警信号，同时也能接收监护人处移动报警终端发出的无线信号，驾驶舱处的移动报警终端接收到报警信号后发出声光报警；监护人处的移动报警终端接收监测装置的报警信号，同时向驾驶舱处的移动报警终端发出报警信号以避免监测装置故障时发生事故。
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| GR01 | Patent grant | ||
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