一种高空近电作业安全预警系统的制作方法

本实用新型涉及一种高空近电作业安全预警系统。

背景技术：

随着武汉城市经济的快速发展，各地加大基础设施的改造，施工工地众多，导致高空作业车、起重机、吊塔、吊车等高空作业设备的数量迅速增长。很多工地周围都有高压架空线，而高空作业设备在作业时有可能会接近高压架空线路，发生触电危险，给单位和个人带来无法估量的损失。

目前，对于此类风险的规避主要靠操作人员的肉眼观察和注意，现场施工环境复杂、诸多动态因素，人为因素和设备因素使得工作人员在高空作业时难免会发生误碰高压线的潜在风险。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种高空近电作业安全预警系统，包括：

信息采集装置，所述信息采集装置设置于所述高空作业设备顶端，所述信息采集装置包括防碰检测单元、视频检测单元；所述防碰检测单元用于检测高空作业设备顶端的电场强度、高空作业设备顶端与高压架空线之间的距离；所述视频检测单元用于拍摄高空作业设备顶端上方的图像；

报警装置，所述报警装置设置于所述高空作业设备驾驶室内，所述报警装置包括信息接收单元、工控机、警示设备；所述信息接收单元用于接收所述防碰检测单元检测到的电场强度、距离，还用于接收所述视频检测单元拍摄到的图像，并将接收到的所述电场强度、距离、图像传送给所述工控机；所述工控机将接收到的电场强度与预先设置的阈值比较、判定，作出无信号、高压信号、高压预警、高压报警的报警信号，并发出相应的报警指令给所述警示设备；

供电装置，所述供电装置为所述信息采集装置、所述报警装置提供电源。

进一步地，所述高空作业设备为起重机。

进一步地，所述防碰检测单元包括电场传感器、超声波传感器、无线收发模块一，所述电场传感器、超声波传感器将检测到的所述电场强度、距离通过无线收发模块一传送给所述信息接收单元。

进一步地，所述无线收发模块一为短距离低功率无线通信模块，所述无线收发模块一的工作频段为470MHz。

进一步地，所述电场传感器为球形偶极子电场传感器。

进一步地，所述视频检测单元包括视频传感器、无线收发模块二，所述视频传感器将拍摄到的所述图像通过所述无线收发模块二传输给所述信息接收单元。

进一步地，所述无线收发模块二的工作频段为ISM频段内的2.4GHz，所述图像为320×240像素、16位色、25～30f/s的图像。

进一步地，所述报警系统包括声光报警器、显示板、显示屏。

进一步地，其特征在于，还包括信息存储器，所述信息存储器用于存储所述工控机接收的信息。

本实用新型提出的一种高空近电作业安全预警系统结构合理、且预警效果好，可以按高空作业设备接近高压架空线的不同程度而发出无信号、高压信号、高压预警、高压报警的报警信号，操作人员可以据此报警信号，再结合高空作业顶端上方的图像、高空作业设备顶端离高压架空线的距离，而有效避免碰撞高压架空线，以便合理施工、安全施工、有效施工。高压架空线下输送高压电时，高压线的周围就会产生变化的磁场，变化的磁场就会产生变化的电场，输送的电压越大，产生的电场强度就会越强；带电体距离高压线越近，感应到的电场强度也会越强。电场传感器检测灵敏度高，可以有效地检测到高压架空线下感应到的电场强度，根据感应到的电场强度与预先设置的阈值比较，而判定为无信号、高压信号、高压预警、高压报警四类信号，该阈值通过大量实验统计得出，操作人员结合超声波传感器和视频传感器检测到的信息，可以合理施工而有效避免碰撞高压架空线。

附图说明

图1为本实用新型一种高空近电作业安全预警系统的结构示意图；

图2为不同高度的金属杆垂直于35KV高压架空线下检测到的电场强度与金属杆的高度的曲线图；

图3为不同高度的金属杆垂直于220KV高压架空线下检测到的电场强度与金属杆的高度的曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面以起重机为例，对本实用新型优选的具体实施方式进行描述。

如图1所示，本实用新型公开了一种高空近电作业安全预警系统，包括：

信息采集装置，所述信息采集装置设置于所述起重机吊臂顶端，所述信息采集装置包括防碰检测单元、视频检测单元；所述防碰检测单元用于检测起重机吊臂顶端的电场强度、起重机吊臂顶端与高压架空线之间的距离；所述视频检测单元用于拍摄起重机吊臂顶端上方的图像；所述防碰检测单元包括电场传感器、超声波传感器、无线收发模块一，所述电场传感器、超声波传感器将检测到的所述电场强度、距离传送给所述无线收发模块一；所述无线收发模块一为短距离低功率无线通信模块，所述无线收发模块一的工作频段为470MHz；所述电场传感器为球形偶极子电场传感器；所述视频检测单元包括视频传感器、无线收发模块二，所述视频传感器将拍摄到的所述图像传送给所述无线收发模块二；所述无线收发模块二的工作频段为ISM频段内的2.4GHz，所述图像为320×240像素、16位色、25～30f/s的图像；

报警装置，所述报警装置设置于所述起重机驾驶室内，所述报警装置包括信息接收单元、工控机、警示设备、信息存储器；所述信息接收单元用于接收所述防碰检测单元检测到的电场强度、距离，还用于接收所述视频检测单元拍摄到的图像，并将接收到的所述电场强度、距离、图像传送给所述工控机；所述工控机将接收到的电场强度与预先设置的阈值比较、判定，作出无信号、高压信号、高压预警、高压报警的报警信号，并发出相应的报警指令给所述警示设备；所述信息接收单元还用于接收所述无线收发模块一发送的所述距离、所述无线收发模块二发送的所述图像；所述信息存储器用于存储所述工控机接收的信息。

供电装置，所述供电装置为所述信息采集装置、所述报警装置提供电源。

本实用新型的工作原理为：

起重机准备在高压架空线下施工时，在起重机吊臂顶端可拆卸地安装2个电场传感器、1个视频传感器、4个超声波传感器；报警装置设置在起重机驾驶室内方便操作员操作的位置；报警装置的供电直接使用起重机驾驶室内12V/24V的电源，电场传感器、视频传感器、超声波传感器的供电使用外加电源供电。

然后，启动电源，报警系统进入工作状态，由于现场施工所需，起重机吊臂顶端离高压架空线的距离会发生变化，此时，电场传感器就会检测到起重机吊臂顶端的电场强度，并通过无线收发模块一传送给信息接收单元，信息接收单元将接收到的电场强度传送给工控机，工控机就会将接收到的电场强度与预先设置的阈值进行比较、判定，该阈值通过大量实验统计而得出，比较结果判定为无信号、高压信号、高压预警、高压报警这四类信号之一。如果判定为高压信号、高压预警、高压报警这三类信号之一，工控机就会发出相对应的报警指令给声光报警器，声光报警器就会发出对应的语音信号一、语音信号二、语音信号三这三个信号之一，同时通过显示板显示检测到的相应的电场强度、距离等信息，还通过显示屏显示拍摄到的图像，此外，工控机还可以将接收的信息存储到信息存储器里，以便查阅；如果判定为无信号，则报警器不执行任何操作，显示板显示检测到的相应的电场强度、距离等信息，显示屏显示拍摄到的的图像。

当驾驶室内的操作人员收听到语音信号一时，表明起重机吊臂顶端与高压架空线的距离进入预设的高压信号距离了，此时工作人员由于施工需要而要继续使起重机吊臂的顶端向高压架空线靠近时，可以结合显示板上显示的起重机吊臂顶端离高压架空线的具体距离以及显示屏上显示的起重机吊臂顶端上方的图像，而缓慢地使起重机吊臂的顶端向高压架空线靠近；当继续靠近到一定距离时，驾驶室内的工作人员就会收听到语音信号二，表明起重机吊臂的顶端与高压架空线之间的距离进入预设的高压预警距离了，此时驾驶室内的操作人员需谨慎，如果确实因为施工所需，可以结合显示板上显示的起重机吊臂的顶端离高压架空线的具体距离以及显示屏上显示的起重机吊臂顶端上方的图像，而缓慢地使起重机吊臂的顶端向高压架空线逼近，当驾驶室内的工作人员收听到语音信号三时，表明起重机吊臂顶端与高压架空线的距离进入预设的高压报警距离了，此时，吊臂不能再向高压架空线逼近了，从而保证了施工作业的安全。

预先设置的阈值是通过如下大量的实验统计得出的：

高压架空线根据其输送的电压值不同而在架设时距离地面保持有不同的距离，又由于不同的高压架空线在其周围产生的电磁场也会不同，而且距离高压架空线越近感应到的的电场强度就越强，因此，在实验统计中，选取了输送电压为35KV和220KV的高压架空线。将电场传感器安装在一根金属杆的顶端，并将金属杆垂直地放置于高压架空线的下方，金属杆的高度不同，其顶端距离高压架空线的距离就会不同，电场传感器就会感应到不同的电场强度。图2所示的电场强度与金属杆的高度的曲线图为不同高度的金属杆放置于35KV的高压架空线的下方得到的曲线图，35KV的高压架空线架设时按规定离地面的高度为8m,从图中可知，当金属杆的高度小于5.5m时，电场强度为0；当金属杆的高度处于5.5m到6.5m之间时，感应到较弱的电场强度；当金属杆的高度处于6.5m到7m之间时时，感应到较强的电场强度；当金属杆的高度处于7m到7.5m之间时，感应到很强烈的电场强度。与之对应地，当金属杆距离高压架空线的距离大于2.5m时，电场强度为0；当金属杆距离高压架空线的距离处于1.5m到2.5m之间时，感应到较弱的电场强度；当金属杆距离高压架空线的距离处于1m到1.5m之间时时，感应到较强的电场强度；当金属杆距离高压架空线的距离处于0.5m到1m之间时，感应到很强烈的电场强度。据此，选用适当的定值作为起重机的报警信号预设值：将电场强度为0设置为无信号的预设值；将电场强度为2500v/m设置为高压信号的预设值；将电场强度为5000v/m设置为高压预警的预设值；将电场强度为15000v/m设置为高压报警的预设值。

同理，图3为220KV的高压架空线下检测到的电场强度与金属杆的高度的曲线图，220KV的高压架空线按规定架设时离地面的高度为13m,将电场强度为0设置为无信号的预设值；将电场强度为10000v/m设置为高压信号的预设值；将电场强度为20000v/m设置为高压预警的预设值；将电场强度为40000v/m设置为高压报警的预设值。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。