一種電場感應(yīng)無線近電報警裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種電場感應(yīng)無線近電報警裝置,裝置是基于金屬在電場中產(chǎn)生表面感應(yīng)電荷的原理進行設(shè)計的，將金屬表面的感應(yīng)電荷轉(zhuǎn)化為電流信號，經(jīng)過選頻濾波、信號放大，以及單片機進行采樣，將測量的結(jié)果轉(zhuǎn)化為距離信息，通過無線通訊模塊把報警信息發(fā)送至報警主機，主機根據(jù)接收到的指令信息做出聲光報警。本裝置可以實現(xiàn)對電場的快速準確判別，并能及時提醒工作人員提升自己的安全意識，可以廣泛應(yīng)用于110KV及以上高壓帶電線路附近的施工作業(yè)中，能夠有效減少人員與設(shè)備損失，提高電力企業(yè)的安全防護能力。
【專利說明】一種電場感應(yīng)無線近電報警裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及近電報警【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種電場感應(yīng)無線近電報警裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，設(shè)備數(shù)量和類型種類不斷擴大，對應(yīng)的巡檢項目、試驗方法也不斷增加，大大加強了巡檢及維修人員的工作強度，由于人為因素的影響，在工作量大下，工作人員的安全防范意識就會出現(xiàn)明顯缺陷，往往會疏忽大意，甚至出現(xiàn)違章操作，最為突出的就是各種觸電事故的發(fā)生，給人員的生命安全帶來了極大危害。
[0003]根據(jù)國家GBT12720的工頻電場測量標準，當(dāng)一個單相電壓源連接到一導(dǎo)電的邊界面(例如電極)時，在受影響空間的任意點產(chǎn)生沿一固定軸振蕩的電場矢量，即為單相交流電場；當(dāng)一個交流三相電壓源分別各連接到一導(dǎo)電的邊界面(例如電極)時，通常產(chǎn)生一個在空間旋轉(zhuǎn)的電場矢量。該旋轉(zhuǎn)矢量描繪一橢圓，它的長半軸代表電場強度最大值的大小和方向，其短半軸代表電場強度的最小值的大小和方向，且滯后于最大值四分之一周期。在導(dǎo)電界面上，旋轉(zhuǎn)矢量為一振蕩矢量，它的方向垂直于表面，即為三相交流電場，所以，依托于電場產(chǎn)生的原理，可以通過測量其中的某些參變量，如距離或是感應(yīng)電場強度，達到間接測量感應(yīng)電場的目的，反之亦然。
[0004]申請?zhí)枮?01310104229.5的實用新型提供一種近電報警安全帽，它包括前端設(shè)置有探照燈的安全帽，它還包括設(shè)置于安全帽內(nèi)部的電場感應(yīng)傳感器、放大器、控制器、存儲器和電源，所述電場感應(yīng)傳感器連接所述放大器的輸入端，所述放大器的輸出端連接所述控制器的輸入端，所述控制器的輸出端連接所述存儲器；所述安全帽外部設(shè)置有報警器，所述控制器的輸出端連接所述報警器。該近電報警安全帽具有結(jié)構(gòu)簡單、攜帶方便、安全可靠、便于操作的優(yōu)點。
[0005]申請?zhí)枮?01220510531.1的實用新型涉及吊車防觸電安全監(jiān)控裝置，包括兩組電場傳感器、距離測量設(shè)備、處理器、聲光報警設(shè)備、電源設(shè)備，兩組電場傳感器一組設(shè)在安全距離上，一組設(shè)在極限安全距離上，距離測量設(shè)備和電場傳感器將數(shù)據(jù)傳輸給處理器，處理器觸發(fā)聲光報警設(shè)備報警；所述的聲光報警設(shè)備設(shè)在駕駛室和車身上。本實用新型的優(yōu)點是:結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用方便，防止吊車、高空作業(yè)車的吊臂觸碰帶電設(shè)備，發(fā)生事故，提高工作安全系數(shù)。
[0006]對于上述方案，應(yīng)用電場原理進行安全預(yù)警，一方面，應(yīng)考慮工頻電場反應(yīng)元件的靈敏度與輻射強度，避免反應(yīng)滯后、報警不及時或是檢測元件與人體接觸過密而造成傷害，另一方面，要通過改進，使這種測量報警方案能得到廣泛的實施，應(yīng)用于施工作業(yè)的各個領(lǐng)域中，這樣才能有效減少人員和設(shè)備損失。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型提供了一種電場感應(yīng)無線近電報警裝置，能實時檢測周圍的電場強度信號并發(fā)出報警信息，提醒操作人員注意，從而避免觸電事故的發(fā)生。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采取的技術(shù)方案是:一種電場感應(yīng)無線近電報警裝置，包括傳感模塊、信號處理模塊、采樣模塊、傳輸模塊及報警模塊；所述傳輸模塊采用無線方式，分為發(fā)送端與接收端；所述傳感模塊、所述信號處理模塊、所述采樣模塊依次連接，所述采樣模塊的輸出端連接所述傳輸模塊的發(fā)送端；所述傳輸模塊的接收端連接所述報警模塊的輸入端。
[0009]所述報警裝置采用分體式，所述傳感模塊、所述信號處理模塊、所述采樣模塊及所述傳輸模塊的發(fā)送端構(gòu)成檢測探頭，所述傳輸模塊的接收端與所述報警模塊構(gòu)成接收器。
[0010]所述檢測探頭與所述接收器均包括蓄電池與充電接口。
[0011]所述蓄電池連接工作開關(guān)，所述工作開關(guān)連接蜂鳴器與指示燈。
[0012]所述采樣模塊與所述報警模塊均包括單片機。
[0013]所述傳感模塊包括電場傳感器，所述信號處理模塊包括整流濾波電路與放大電路。
[0014]所述報警模塊采用聲光報警方式。
[0015]該報警裝置的工作方法包括下列步驟:
[0016]I)初次使用前，先將檢測探頭與接收器充電12小時，之后若需要連續(xù)工作，則每24小時充一次電，每次充10至12小時或充電指示燈熄滅；
[0017]2)取出檢測探頭和接收器，并打開接收器電源，看開關(guān)蜂鳴器是否發(fā)出“嘀”聲，并觀察工作指示燈是否點亮；
[0018]3)打開檢測探頭電源，除觀察探頭的蜂鳴器與工作指示燈是否正常外，再觀察接收器端的探頭連接燈是否點亮，判斷探頭是否正常以及探頭與接收器的連接是否正常；
[0019]4)如果兩者均顯示正常，則根據(jù)待測具體環(huán)境，選擇探頭及接收器的安置體及安置方式；
[0020]5)如果兩者均顯示不正常，則首先檢測是否電量充足及接觸是否良好，繼而檢查是否存在電路故障，直至恢復(fù)正常；
[0021]6)探頭及接收器安置好后，即進入檢測階段，探頭實時檢測高壓電力線周圍的電場強度信號，感應(yīng)出電流信號，經(jīng)過濾波、放大處理，進入單片機進行判斷，如果該信號大于報警閥值，則單片機通過無線模塊發(fā)出報警標志信號，接收器接收到報警指令，并傳輸至報警裝置，發(fā)出聲光報警提示；
[0022]7)報警裝置檢測完畢后，如果長時間不再使用，應(yīng)進行表面清潔并妥善安放于專用箱體內(nèi)，以保證下次正常工作。
[0023]本實用新型中的電場感應(yīng)無線近電報警裝置是基于金屬在電場中產(chǎn)生表面感應(yīng)電荷的原理進行設(shè)計的，傳感模塊將金屬表面的感應(yīng)電荷轉(zhuǎn)化為電流信號，經(jīng)過整流濾波電路與放大電路的選頻濾波與信號放大，再送入單片機中進行采樣。由于在傳感器將感應(yīng)電荷轉(zhuǎn)化為電流信號的過程中，會受到大量的雜波或是工頻噪聲的干擾，對于高頻雜波，整流濾波電路的接入端設(shè)置低通濾波器，而對于低頻噪聲，直接用大電容旁路掉，保證信號的精確度，隨即進行過濾后的信號放大，以實現(xiàn)后續(xù)處理模塊的調(diào)用。在探頭與接收器端均使用單片機，是為了避免反應(yīng)滯后、報警不及時或是不準確，單片機定時器設(shè)置定時中斷，每隔一個較短的時間間隔產(chǎn)生一次定時中斷信號，并轉(zhuǎn)入中斷處理子程序，子程序從單片機的I/o 口讀取電流信號，并調(diào)用定時中斷A/D處理子程序，隨即把A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果與預(yù)定的整定報警值比較，如果大于整定值，則對傳輸裝置的發(fā)送端輸出報警信號，進行報警處理；傳輸裝置的接收端收到報警信號后，送入報警裝置中，由報警裝置中的單片機進行迅速的信號識別與響應(yīng)，并根據(jù)判斷采取聲光報警措施。
[0024]單片機可采用AVR系列，單片機程序包括主程序、中斷服務(wù)子程序、定時中服務(wù)子程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、數(shù)據(jù)處理子程序，均可以采用C語言進行設(shè)計，并封裝于單片機的數(shù)據(jù)寄存器中方便直接調(diào)用。其中，系統(tǒng)主程序主要完成系統(tǒng)的端口、定時器、A/D轉(zhuǎn)換器、常量、變量及其他量的初始化工作，同時完成漏電流循環(huán)顯示工作；中斷服務(wù)子程序主要根據(jù)INTCON寄存器的TOIF位的數(shù)據(jù)判斷TMRO是否溢出，如溢出則轉(zhuǎn)入TMRO中斷入口子程序；根據(jù)INTCON寄存器的RBIF位的數(shù)據(jù)判斷RB是否有輸入變化，如變化則轉(zhuǎn)入鍵盤中斷入口子程序；定時中斷服務(wù)子程序及A/D轉(zhuǎn)換子程序。主要完成A/D轉(zhuǎn)換任務(wù)，I ms進行I次處理，每回連續(xù)6次采樣，采樣結(jié)果存入指定內(nèi)存單元；數(shù)據(jù)處理子程序主要完成求A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)平均值，進行數(shù)據(jù)比較，確定是否報警等。
[0025]本實用新型中的傳輸模塊采用無線方式，分為發(fā)送端與接收端，主要是為了延長測量距離，保障測量范圍的擴大及近電人員的安全性，傳輸模塊可以選用多通道微功率嵌入式無線數(shù)傳模塊，采用高效的循環(huán)交織糾檢錯編碼，抗干擾和靈敏度都大大提高，最大可以糾24 bits連續(xù)突發(fā)錯誤，可在線修改串口速率，發(fā)射功率，射頻速率等各種參數(shù)，能夠透明傳輸任何大小的數(shù)據(jù)，無須編寫復(fù)雜的設(shè)置與傳輸程序，反應(yīng)靈敏且傳輸效果好，有效傳輸距離可以達到1000米。
[0026]本實用新型所涉及的裝置及應(yīng)用的技術(shù)方案，可以實現(xiàn)對電場的快速準確判別，并能及時提醒工作人員提升自己的安全意識，可以廣泛應(yīng)用于110KV及以上高壓帶電線路附近的施工作業(yè)中，能夠有效減少人員與設(shè)備損失，提高電力企業(yè)的安全防護能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本實用新型裝置的檢測發(fā)射部分的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0028]圖2是本實用新型裝置的接收報警部分的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0029]圖3是本實用新型裝置的工作流程圖。

【具體實施方式】
[0030]如圖1至圖3所示，一種電場感應(yīng)無線近電報警裝置，包括傳感模塊1、信號處理模塊2、采樣模塊3、傳輸模塊及報警模塊6 ;傳輸模塊采用無線方式，分為發(fā)送端4與接收端5 ;傳感模塊1、信號處理模塊2、采樣模塊3依次連接，采樣模塊3的輸出端連接傳輸模塊的發(fā)送端4 ;傳輸模塊的接收端5連接報警模塊6的輸入端。
[0031]報警裝置采用分體式，一般分為兩個部分，傳感模塊、信號處理模塊、采樣模塊及傳輸模塊的發(fā)送端構(gòu)成檢測探頭，傳輸模塊的接收端與報警模塊構(gòu)成接收器；檢測探頭與接收器均包括工作開關(guān)7、蓄電池8與充電接口 9，蓄電池8連接工作開關(guān)7與充電接口 9 ；工作開關(guān)7連接蜂鳴器10與指示燈11 ;采樣模塊與報警模塊均包括單片機，傳感模塊包括電場傳感器；信號處理模塊包括整流濾波電路與放大電路，報警模塊采用聲光報警方式。
[0032]報警流程是:信號檢測一濾波一二級放大一采樣比較處理一傳輸一報警執(zhí)行，裝置是基于金屬在電場中產(chǎn)生表面感應(yīng)電荷的原理進行設(shè)計的，將金屬表面的感應(yīng)電荷轉(zhuǎn)化為電流信號，經(jīng)過50Hz的選頻濾波、信號放大，采樣模塊與報警模塊中的單片機可以選用AVR mega48，將測量的結(jié)果轉(zhuǎn)化為距離信息，通過無線通訊模塊APC220-43把報警信息發(fā)送至接收端，接收端根據(jù)接收到的指令信息做出聲光報警，提醒操作人員注意，從而避免觸電事故的發(fā)生，該原理裝置可以被應(yīng)用于多種電力施工作業(yè)過程中。
[0033]實施例一
[0034]該裝置可以應(yīng)用于大型施工機械設(shè)備中，例如在變電站、換流站等輸變電單位每年都要進行春檢、秋檢、年度檢修，經(jīng)常會在帶電設(shè)備周圍動用吊車、高空作業(yè)車等車輛，吊臂操作員一旦疏忽或判斷失誤容易造成吊臂觸碰帶電設(shè)備，發(fā)生人身傷亡、事故停電危險，此時，將裝置用于吊車等升高機械設(shè)備110KV及以上高壓帶電線路附近施工作業(yè)安全報警，當(dāng)安裝了報警器探頭的吊車吊臂頭接近高壓導(dǎo)線一定范圍時，報警器發(fā)出聲光報警，提醒吊車操作人員謹慎操作，在一定程度上減小因操作不慎引起的事故發(fā)生概率。
[0035]以吊車為例，初次使用前，先將檢測探頭與接收器充電12小時，之后若需要連續(xù)工作，則每24小時充一次電，每次充10至12小時或充電指示燈熄滅；取出檢測探頭和接收器，并打開接收器電源，看開關(guān)蜂鳴器是否發(fā)出“嘀”聲，并觀察工作指示燈是否點亮；打開檢測探頭電源，除觀察探頭的蜂鳴器與工作指示燈是否正常外，再觀察接收器端的探頭連接燈是否點亮，判斷探頭是否正常以及探頭與接收器的連接是否正常；如果兩者均顯示不正常，則首先檢測是否電量充足及接觸是否良好，繼而檢查是否存在電路故障，直至恢復(fù)正常；如果兩者均顯示正常，則在探頭裝置與接收器裝置的底部均安裝磁鋼底座，將探頭裝置通過有磁鋼直接吸附在吊車的吊臂上，同理將接收器安置在操作室，并再次檢查兩者是否連接良好，看探頭連接燈是否正常；探頭及接收器安置好后，即進入檢測階段，探頭實時檢測高壓電力線周圍的電場強度信號，感應(yīng)出電流信號，經(jīng)過濾波、放大處理，進入單片機AVR mega48進行判斷，例如安全距離可以設(shè)置為2.5m，如果該信號檢測距離大于報警閥值，如3m，則單片機通過無線模塊發(fā)出報警標志信號，接收器接收到報警指令，并傳輸至報警裝置，發(fā)出聲光報警提示；報警裝置檢測完畢后，如果長時間不再使用，應(yīng)將其從吊臂和操作室拆除，并分別拆除磁鋼底座，并進行表面清潔，最后妥善安放于專用箱體內(nèi)，以保證下次正常工作。
[0036]實施例二
[0037]該裝置可以應(yīng)用于一些驗電便攜設(shè)備中，如接地棒、驗電棒、高壓搖表中，工作人員需要經(jīng)常在電力維護或配電運行的工作中與帶電的設(shè)備打交道，久而久之會對帶電體與安全要求產(chǎn)生輕視心理，仍不能避免意外的發(fā)生，此時這些驗電便攜設(shè)備便能夠隨時隨地的提醒工作人員注意安全作業(yè)距離。
[0038]以驗電棒為例，初次使用前，先將檢測探頭與接收器充電12小時，之后若需要連續(xù)工作，則每24小時充一次電，每次充10至12小時或充電指示燈熄滅；取出檢測探頭和接收器，并打開接收器電源，看開關(guān)蜂鳴器是否發(fā)出“嘀”聲，并觀察工作指示燈是否點亮；打開檢測探頭電源，除觀察探頭的蜂鳴器與工作指示燈是否正常外，再觀察接收器端的探頭連接燈是否點亮，判斷探頭是否正常以及探頭與接收器的連接是否正常；如果兩者均顯示不正常，則首先檢測是否電量充足及接觸是否良好，繼而檢查是否存在電路故障，直至恢復(fù)正常；如果兩者均顯示正常，則將探頭裝置與接收器裝置通過抱箍等分別安置于驗電棒的近電端與手持端，也可以通過對驗電棒的改造，直接將報警裝置的兩個部分嵌于驗電棒兩端中，并再次檢查兩者是否連接良好，看探頭連接燈是否正常；探頭及接收器安置好后，即進入檢測階段，探頭實時檢測帶電體周圍的電場強度信號，感應(yīng)出電流信號，經(jīng)過濾波、放大處理，進入單片機AVR mega48進行判斷,例如安全距離可以設(shè)置為0.6m,如果該信號檢測距離大于報警閥值，如lm，則單片機通過無線模塊發(fā)出報警標志信號，接收器接收到報警指令，并傳輸至報警裝置，發(fā)出聲光報警提示；報警裝置檢測完畢后，如果驗電棒長時間不再使用，采用抱箍式連接方式的，需將報警裝置從棒體兩端拆除，并進行表面清潔，最后妥善安放于專用箱體內(nèi)，采用一體式嵌入連接的，需對驗電棒整體進行妥善保存，以保證下次正常工作。
【權(quán)利要求】
1.一種電場感應(yīng)無線近電報警裝置，包括傳感模塊、信號處理模塊、采樣模塊、傳輸模塊及報警模塊，其特征在于:所述傳輸模塊采用無線方式，分為發(fā)送端與接收端；所述傳感模塊、所述信號處理模塊、所述采樣模塊依次連接，所述采樣模塊的輸出端連接所述傳輸模塊的發(fā)送端；所述傳輸模塊的接收端連接所述報警模塊的輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的電場感應(yīng)無線近電報警裝置，其特征在于:所述報警裝置采用分體式，所述傳感模塊、所述信號處理模塊、所述采樣模塊及所述傳輸模塊的發(fā)送端構(gòu)成檢測探頭，所述傳輸模塊的接收端與所述報警模塊構(gòu)成接收器。
3.如權(quán)利要求2所述的電場感應(yīng)無線近電報警裝置，其特征在于:所述檢測探頭與所述接收器均包括蓄電池與充電接口。
4.如權(quán)利要求3所述的電場感應(yīng)無線近電報警裝置，其特征在于:所述蓄電池連接工作開關(guān)，所述工作開關(guān)連接蜂鳴器與指示燈。
5.如權(quán)利要求1或2所述的電場感應(yīng)無線近電報警裝置，其特征在于:所述采樣模塊與所述報警模塊均包括單片機。
6.如權(quán)利要求1或2所述的電場感應(yīng)無線近電報警裝置，其特征在于:所述傳感模塊包括電場傳感器，所述信號處理模塊包括整流濾波電路與放大電路。
7.如權(quán)利要求1或2所述的電場感應(yīng)無線近電報警裝置，其特征在于:所述報警模塊采用聲光報警方式。
【文檔編號】G08B21/02GK204010235SQ201420427598
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】王文濤 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司周口供電公司, 淮陽縣電業(yè)局