电力场强预警安全帽感应装置及近电报警安全帽的制作方法

本实用新型涉及高压安全防护技术领域，特别是涉及一种电力场强预警安全帽感应装置及近电报警安全帽。

背景技术：

居民的安全用电和现代工厂的日常生产，都必须建立在高压输电线路正常运行的前提条件下，在很多电力检修或试验的场合下，电力工作人员不得不接近一些高压设备，变电站的许多变电运维人员更是经常都需要操作一些超高压的电气设备。为了保证电力工作人员的安全，电力工作人员一般需要随身携带一个近电报警装置。

现有的近电报警装置检测精确度较低，从而导致报警性能较差。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有的近电报警装置检测精确度较低的问题，提供一种电力场强预警安全帽感应装置及近电报警安全帽。

一种电力场强预警安全帽感应装置，包括：

电场传感器、滤波器、信号处理单元、单片机和声光报警装置；

所述电场传感器的输出端连接到所述滤波器的输入端，所述滤波器的输出端连接到所述信号处理单元的输入端，所述信号处理单元的输出端连接到所述单片机的输入端，所述单片机的输出端连接到所述声光报警装置的输入端；

所述电场传感器检测周围环境的电场强度，生成相应的电信号，并将所述电信号传输至所述滤波器，所述滤波器对所述电信号进行过滤并传输至所述信号处理单元，所述信号处理单元将滤波后的电信号放大后输出至所述单片机，所述单片机接收放大后的电信号，并输出报警控制信号至所述声光报警装置，所述声光报警装置接收所述报警控制信号并输出声光报警信号。

一种近电报警安全帽，包括：

电力场强预警安全帽感应装置、电路板以及安全帽；

所述电力场强预警安全帽感应装置的电场传感器、滤波器、信号处理单元、单片机和声光报警装置设于所述电路板上，所述电路板固定在所述安全帽的内帽与外帽形成的空间内。

上述电力场强预警安全帽感应装置及近电报警安全帽，通过电场传感器检测周围环境的电场强度，生成相应的电信号，通过滤波器对所述电信号进行过滤，通过信号处理单元对所述电信号进行放大处理，通过单片机输出报警控制信号，并通过声光报警装置输出声光报警信号，能够实现对附近电力场强的安全性判断并提示电力工作人员，其对电场强度的测量较为精准，具有能够及时启动的声光报警系统，能够抵抗环境因素的干扰并稳定工作。

附图说明

图1为一个实施例的电力场强预警安全帽感应装置的结构示意图；

图2为一个实施例的滤波电路的结构示意图；

图3为一个实施例的近电报警安全帽的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行说明。

图1为一个实施例的电力场强预警安全帽感应装置10的结构示意图。如图1所示，所述电力场强预警安全帽感应装置10可包括：

电场传感器101、滤波器102、信号处理单元103、单片机104和声光报警装置105；

所述电场传感器101的输出端连接到所述滤波器102的输入端，所述滤波器102的输出端连接到所述信号处理单元103的输入端，所述信号处理单元103的输出端连接到所述单片机104的输入端，所述单片机104的输出端连接到所述声光报警装置105的输入端；

所述电场传感器101检测周围环境的电场强度，生成相应的电信号，并将所述电信号传输至所述滤波器102，所述滤波器102对所述电信号进行过滤并传输至所述信号处理单元103，所述信号处理单元103将滤波后的电信号放大后输出至所述单片机104，所述单片机104接收放大后的电信号，并输出报警控制信号至所述声光报警装置105，所述声光报警装置105接收所述报警控制信号并输出声光报警信号。

具体而言，高压输电线路和设备产生的电场会在电场传感器101中转换为电压信号，信号处理单元103可对该电压信号进行放大处理然后向单片机104进行输入，完成A/D转换后，数据会被进行综合处理，最后单片机104可根据分析结果控制声光报警装置105依据预先设好的逻辑关系判断是否进行声光报警。例如，周围电场强度超过安全极限可控制声光报警装置105输出声光报警信号提醒工作人员。

在上述电力场强预警安全帽感应装置10中，所述单片机104可以是C8051F020单片机，是一种高级程度的高速微处理器。

所述滤波器102可包括串联连接的二阶低通滤波器102a和RC滤波器102b；所述二阶低通滤波器102a的输入端连接所述电场传感器101的输出端，所述二阶低通滤波器102a的输出端连接所述RC滤波器102的输入端，所述RC滤波器102b的输出端连接所述信号处理单元103的输入端。为了降低杂波干扰，提高报警的准确性，电场传感器101可首先将感应到的周围电场信号以电压的形式先后传递到二阶低通滤波器102a和RC滤波器102b进行滤波，信号经处理后再滤波然后再经信号处理单元103输入到单片机104，滤波电路可如图2所示。

其中，所述二阶低通滤波器102a可包括运算放大器A1，电阻R1、R2、R3，电容C1、C2、C3；所述运算放大器A1的同相输入端通过电容C3接地，通过电阻R3、R2和电容C1接地，并通过电阻R3、R2和R1连接到所述信号处理单元103；所述RC滤波器102b可包括运算放大器A2，电阻R4、R5、R6，电容C4，二极管D1；所述算放大器A2的同相输入端通过电阻R4接地，所述运算放大器A2的反相输入端以及输出端通过电阻R6连接二极管D1的阴极，通过电阻R6和电容C5接地，所述二极管D1的阳极接地；所述运算放大器A1的同相输入端通过电阻R3、电容C3和电阻R5连接运算放大器A2的同相输入端，所述运算放大器A1的反相输入端以及输出端通过电阻R5连接运算放大器A2的同相输入端。

此外，电力工作人员很多时候即使知道自身已经处于高电场强度的输电线或电力设备附近，仍然需要坚持完成眼下的工作，这就需要对有危险和有生命危险的电力场环境进行区别对待，所以报警系统必须能够根据不同的情况进行不同模式的报警，一般而言，可采用声光结合的报警模式，具体而言，可以设置三色灯(例如，红黄绿三种颜色的信号灯)和蜂鸣器配合报警。例如，可以结合安全距离，设置绿色为安全，黄色为一般警告，红色为紧急警告。红色还可作为事故发生后第一时间准确进行救助的定位标志。以高压供电的额定电压与其对应的安全距离为例，在220kV的电压下，额定的安全距离为4m，一般不低于2.5m.在设计中，可以考虑以4m以上为绿灯长亮，在3-4m的范围内，绿灯转变为黄灯闪烁，施工人员应当注意不能再过度靠近，在3m以下，变为明亮的红灯闪烁。此时施工人员必须撤离危险地带，后台监测系统通知安全处理部门和医疗部门进行紧急处理。在进入安全距离之后，通过设定不同声音大小、声音间隔长短或者不同的语音提示进行警告。结合三色灯，可在不同的距离内发出不同的声音。如绿灯表示安全。黄灯闪烁时，蜂鸣器发出不连续的短促的声音，人工报警器提醒“安全距离内，请注意”。红灯闪烁时，蜂鸣器发出连续的刺耳的声音，人工报警器提醒“距离太近，请撤离”。上述电力场强预警安全帽感应装置10在多变的气候环境下具有良好的稳定性，抗静电及干扰能力强，灵敏度高，报警距离一致性好，报警反应速度快。根据实际测试，使用温度范围可以在-20℃至60℃，最大报警音量可大于等于70分贝。

在一个实施例中，还可以设置一电源106用于对所述信号处理单元103和单片机104进行供电，为了保证电源106的续航能力，可采用纽扣电池作为电源。优选地，可采用类型CR2477的纽扣电池。根据实际测试，CR2477纽扣电池耗电使用年限可达2-3年，且体积小、薄，重量轻，安装方便牢固。

在一个实施例中，所述声光报警装置105还可包括档位调节开关；所述档位调节开关一端与所述单片机104相连接，另一端与所述三色灯和蜂鸣器相连接。档位可以是3档可调节或5档可调档选择，可根据实际需要选配。例如，在一个实施例中，可配置为以下类型：

A，一档，单相架空火线220V，报警距离为0.7-0.9m；

B，二档，单相架空火线10KV，报警距离为1.2-1.8m；

C，三档，单相架空火线35KV，报警距离为1.5-2.5m；

D，四档，单相架空火线110KV(含66KV)，报警距离为2.5-4.0m；

E，五档，单相架空火线220KV，报警距离为4.5-6.0m。

与上述电力场强预警安全帽感应装置10对应地，本实用新型还提供一种近电报警安全帽20。如图3所示，所述近电报警安全帽20可包括：

电力场强预警安全帽感应装置10、电路板201以及安全帽202；

所述电力场强预警安全帽感应装置10的电场传感器101、滤波器102、信号处理单元103、单片机104和声光报警装置105设于所述电路板201上，所述电路板201固定在所述安全帽202的内帽与外帽形成的空间内。

上述近电报警安全帽中电力场强预警安全帽感应装置10的实施例与上述电力场强预警安全帽感应装置10的实施例相同，此处不再赘述。

上述电力场强预警安全帽感应装置及近电报警安全帽，将目前普通使用的安全帽增设一高压报警器，实现实时自动准确监测作业人员与带电设备的安全距离，保障作业人员的人身安全。其制作方法简单，成本低，便于大面积推广应用。而且，报警器与安全帽一体化，防止了忘带、遗失，只要佩戴安全帽，报警器便随身佩带，方便携带，提高了安全性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。