一种磁性防坠落保护装置及其磁场控制方法与流程

本发明涉及输电线路施工防护设备技术领域，特别是一种用于杆塔作业中的磁性防坠落保护装置及其磁场控制方法。

背景技术：

输电线路工作中，经常需要检修人员爬上铁塔作业，考虑到成本等原因，很难做到在每基杆塔上装设防坠导轨，这就意味着工作人员在登塔过程中，没有安全防护用具的保护，一旦出现脚钉断裂或脚踏位置出现偏差等情况，很有可能发生人员坠落事故。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种供检修人员攀爬杆塔时随身穿戴的磁性防坠落保护装置及其磁场控制方法，可实时监测工作人员攀爬过程中手脚与杆塔之间的接触状态，进而通过磁性吸附控制，防止坠落事故的发生。

本发明采取的技术方案具体为：一种磁性防坠落保护装置，包括背带式安全带本体、电源单元，以及由电源单元提供工作电源的控制单元、磁场发生单元和接触状态采集单元；

电源单元和控制单元固定于安全带本体上；

磁场发生单元包括至少4组分别对应双手和双脚4个部位的磁场发生器和可将磁场发生器固定于手套或靴子中的固定机构；磁场发生器和固定机构固连安全带本体；磁场发生器的控制端连接控制单元；

接触状态采集单元包括至少4个分别对应设置于双手和双脚4个部位的位置传感器，各位置传感器的信号输出端连接控制单元；

各位置传感器分别采集对应部位与杆塔之间的接触状态信息，并将采集到的信息传输至控制单元；控制单元根据接收到的接触状态信息，控制磁场发生器产生用于吸附杆塔的磁场，或停止产生磁场。

本发明中，控制单元可采用微型控制器如单片机等。磁场发生器可采用现有能够产生强磁场的微型或小型磁场发生器产品，控制单元通过控制通入磁场发生器的电流大小控制磁场的大小，保证磁场发生时能够将工作人员吸附于杆塔上。在应用时，工作人员先将本发明装置穿戴于身上，再攀爬杆塔。在工作人员攀爬杆塔的过程中，接触状态采集单元的各位置传感器可感应出工作人员的手脚部位与杆塔之间的接触状态，控制单元可根据各部位的接触状态判断当前工作人员是否存在坠落风险，并通过控制磁场发生器产生用于吸附杆塔的磁场，使得工作人员能够被连带吸附于杆塔上，避免坠落风险。

优选的，本发明中，位置传感器安装于手套或靴子内，对应手掌或脚掌的位置。优选的，本发明中，所述位置传感器为压力传感器。在攀爬时，若手掌脚掌接触到杆塔，则位置传感器能够感应到压力，控制单元可根据各传感器是否能感应到压力判断工作人员是否有坠落风险。

优选的，所述位置传感器采用接近式金属传感器。因为杆塔一般是金属材质，接近式金属传感器为现有产品，其具体应用为现有技术。此外，位置传感器也可采用超声波传感器等。

优选的，本发明中，双手和双脚部位的各组磁场发生器和固定机构分别通过连接带固连安全带本体，连接带与安全带本体采用同材质加工而成。即连接带为安全带的一部分，在加工时与安全带带身一体化加工而成，可在坠落瞬间承受高强度的拉力。

优选的，本发明中，用于连接手部磁场发生单元的连接带上还设有肘部固定机构；用于连接脚部磁场发生单元的连接带上还设有膝部固定机构。可使得安全带能够对工作人员起到多方位多点的全面保护，同时不会因为连接带的活动段太长而影响到工作人员的攀爬动作。

本发明还公开一种基于上述磁性防坠落保护装置的磁场控制方法，包括步骤：

S1 定义双手双脚四个部位为四个接触点，位置传感器检测四个接触点与杆塔之间的接触状态，并将接触状态信息传输至控制单元；

S2 控制单元接收四个接触点的接触状态信息，判断当前四个接触点中，与杆塔相接触的接触点的个数：

若个数为4，则控制电源单元不对磁场发生器通电

若个数为3，则控制电源单元对3个点中位于对角的两个接触点的磁场发生器通入电流，使得此对角上的两个接触点产生磁场，以连带相应的手部和脚部吸附杆塔；

若个数为2，则控制电源单元对当前与杆塔接触的两个接触点上的磁场发生器通入电流，使得磁场发生器产生磁场，以连带接触点相应的手部或脚部吸附杆塔。

本发明在应用时，当工作人员攀爬过程中处于一个对角上的手部和脚部同时离开杆塔，则位置传感器亦检测到2点接触的状态，此时也是存在坠落风险的，控制单元控制两个接触点上通大电流，使得两个接触点吸附杆塔。当离开杆塔的手部和脚部重新抓住杆塔时，则位置传感器重新检测到4个接触点接触的状态，此时磁场消失，工作人员可随意控制手脚继续攀爬工作。而当位置传感器检测到没有接触点与杆塔接触，或者只有一个接触点接触时，一个点的吸附已经无法实现避免坠落的目的，同时为了避免因磁力产生的碰撞危险，则不产生磁场，此时可利用其它保护措施实时坠落保护，如保险绳索等。

进一步的，本发明中，四个接触点中，当有3个接触点与杆塔接触时，磁场发生器通入的电流记作A1；当有2个接触点与杆塔接触时，磁场发生器通入的电流记作A2；电流A1小于电流A2。即两点接触时的坠落风险大于三点接触时的坠落风险，相应两点接触时的磁吸附力也较三点接触时的更大。优选的，电流A2为电流A1的两倍。这种设置也可以更大化的减少磁吸附力对工作人员攀爬动作的影响。

有益效果

本发明装置结构简单且较为轻便，便于穿戴，易于普及。且应用过程中基本不影响工作人员的攀爬行动，同时能够实时检测攀爬人员手脚与杆塔之间的接触状态，从而根据需要控制手脚部位的磁场发生器产生磁场吸附力，使得相应部位与杆塔相吸附，从而降低跌落危险，提高作业效率和安全性，可有效保护登塔人员的生命安全。

附图说明

图1所示为本发明装置结构应用示意图；

图2所示为本发明装置原理结构示意图；

图3所示为本发明磁场控制方法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

结合图1和图2，本发明的磁性防坠落保护装置，包括背带式安全带本体1、电源单元，以及由电源单元提供工作电源的控制单元、磁场发生单元4和接触状态采集单元；

电源单元和控制单元固定于安全带本体1上；磁场发生单元包括至少4组分别对应双手和双脚4个部位的磁场发生器和可将磁场发生器固定于手套或靴子中的固定机构；磁场发生器和固定机构固连安全带本体；磁场发生器的控制端连接控制单元；

接触状态采集单元包括至少4个分别对应设置于双手和双脚4个部位的位置传感器，各位置传感器的信号输出端连接控制单元；

各位置传感器分别采集对应部位与杆塔之间的接触状态信息，并将采集到的信息传输至控制单元；控制单元根据接收到的接触状态信息，控制磁场发生器产生用于吸附杆塔的磁场，或停止产生磁场。

本发明中，控制单元可采用微型控制器如单片机等。磁场发生器可采用现有能够产生强磁场的微型或小型磁场发生器产品，控制单元通过控制通入磁场发生器的电流大小控制磁场的大小，保证磁场发生时能够将工作人员吸附于杆塔上。在应用时，工作人员先将本发明装置穿戴于身上，再攀爬杆塔。在工作人员攀爬杆塔的过程中，接触状态采集单元的各位置传感器可感应出工作人员的手脚部位与杆塔之间的接触状态，控制单元可根据各部位的接触状态判断当前工作人员是否存在坠落风险，并通过控制磁场发生器产生用于吸附杆塔的磁场，使得工作人员能够被连带吸附于杆塔上，避免坠落风险。

实施例

如图1中所示，电源单元和控制单元集成于一体，可置入同一个壳体3，并将壳体3附着固定在安全带本体1上。

背带式安全带为现有产品，起到固定和承载作用，可防止受力后与人体分离，并且为电源单元和控制单元提供附着平台。电源单元可采用电池组。

本实施例中，位置传感器采用压力传感器，安装于手套或靴子内，对应手掌或脚掌的位置。在攀爬时，若手掌脚掌接触到杆塔，则位置传感器能够感应到压力，控制单元可根据各传感器是否能感应到压力判断工作人员是否有坠落风险。位置传感器也可采用接近式金属传感器。因为杆塔一般是金属材质，压力传感器和接近式金属传感器皆为现有产品，其具体应用为现有技术。此外，位置传感器也可采用超声波传感器等。

如图1，双手和双脚部位的各组磁场发生器和固定机4分别通过连接带2固连安全带本体1，连接带2与安全带本体1采用同材质加工而成。即连接带2为安全带1的一部分，在加工时与安全带带身一体化加工而成，可在坠落瞬间承受高强度的拉力。

如图1，用于连接手部磁场发生单元的连接带2上还设有肘部固定机构21；用于连接脚部磁场发生单元的连接带2上还设有膝部固定机构22。可使得安全带能够对工作人员起到多方位多点的全面保护，同时不会因为连接带的活动段太长而影响到工作人员的攀爬动作。

本发明还公开一种基于上述磁性防坠落保护装置的磁场控制方法，包括步骤：

S1 定义双手双脚四个部位为四个接触点，位置传感器检测四个接触点与杆塔之间的接触状态，并将接触状态信息传输至控制单元；

S2 控制单元接收四个接触点的接触状态信息，判断当前四个接触点中，与杆塔相接触的接触点的个数：

若个数为4，则控制电源单元不对磁场发生器通电

若个数为3，则控制电源单元对3个点中位于对角的两个接触点的磁场发生器通入电流，使得此对角上的两个接触点产生磁场，以连带相应的手部和脚部吸附杆塔；

若个数为2，则控制电源单元对当前与杆塔接触的两个接触点上的磁场发生器通入电流，使得磁场发生器产生磁场，以连带接触点相应的手部或脚部吸附杆塔。

本发明在应用时，当工作人员攀爬过程中处于一个对角上的手部和脚部同时离开杆塔，则位置传感器亦检测到2点接触的状态，此时也是存在坠落风险的，控制单元控制两个接触点上通大电流，使得两个接触点吸附杆塔。当离开杆塔的手部和脚部重新抓住杆塔时，则位置传感器重新检测到4个接触点接触的状态，此时磁场消失，工作人员可随意控制手脚继续攀爬工作。而当位置传感器检测到没有接触点与杆塔接触，或者只有一个接触点接触时，一个点的吸附已经无法实现避免坠落的目的，同时为了避免因磁力产生的碰撞危险，则不产生磁场，此时可利用其它保护措施实时坠落保护，如保险绳索等。

实施例

本实施例中，四个接触点中，当有3个接触点与杆塔接触时，磁场发生器通入的电流记作A1；当有2个接触点与杆塔接触时，磁场发生器通入的电流记作A2；电流A1小于电流A2。即两点接触时的坠落风险大于三点接触时的坠落风险，相应两点接触时的磁吸附力也较三点接触时的更大。优选的，电流A2为电流A1的两倍。这种设置也可以更大化的减少磁吸附力对工作人员攀爬动作的影响。

也即，当4个接触点均与杆塔接触时，磁场发生器不工作；当3个接触点与杆塔接触时，磁场发生装置工作，此时3个接触点中，位于对角的2个接触点通电流，产生中等强度磁场，同时可起到防错误动作的作用；当2个接触点与杆塔接触时，控制单元控制磁场发生器产生很强的磁场，将2个接触点固定在杆塔上，避免坠落。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。