专利名称：吊车升高限位声光报警器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测量领域，尤其涉及一种用于测量吊车吊臂与带电高压输电线路之间安全距离的检测报警装置。
背景技术：
上海超高压电网500千伏和220千伏的超高压输电线路，在地理位置上涉及全上 海所有区县。上海超高压电网担负着上海地区95%以上电量输送的重任，是保障上海电力供应 的“主动脉”。超高压输电线路的安全运行，不仅关系到上海市政府、企业、商业、市民等安全可 靠用电，更关系到上海国际大都市的形象和社会的稳定与发展。分析多年来超高压输电线路的线路“外损”事故，其中吊车“碰线”是头号“杀手”。所谓的吊车“碰线”事故，是指吊车吊臂碰触在运(即处于带电运行状态)高压输 电线导线导致的事故，这些事故中，吊车施工中吊臂与超高压导线的“安全距离”不足是线 路“外损”事故发生的主要原因。可见，在大量市政工程、建筑施工、园林树木等吊装作业，在临近超高压输电线路 下进行施工作业时，由于吊车作业人员不能有效控制吊车吊臂与高压输电线导线之间的安 全距离，极易发生吊车吊臂碰触在运(即处于带电运行状态)高压输电线导线，从而导致超 高压输电线路跳闸、设备损坏、人员触电甚至大面积停电事故，给电力系统的安全运行和人 身安全造成重大危害。如何防止该类事故的发生，是我们面临的一个重大课题。现有的高压线路测距装置，多采用电场强度检测的原理进行工作，取得了一定的 防范效果。但是在实际使用中发现，针对不同电压等级的输电线路，在同样距离的情况下，其 检测到的电场强度不同，反之亦然。所以，单纯设定一个电场强度报警基准值去适应不同电 压等级的输电线路是难以满足实际工作需要的，而同时携带多个适用于不同电压等级的高 压线路测距装置，一方面购置和维护成本较高，另一方面，在使用中容易搞混，反而起不到 应有的防范/报警效果。此外，也有采用超声波测距仪进行测距的，但是由于输电线路导线较细，测距返回 波非常弱，实际使用时灵敏度低，测距效果差，无法满足工作的使用要求。现有的激光测距仪，虽然测距精度和灵敏度较佳，但是因为激光探头发出的是一 束光线，同样由于输电线路导线较细，在实际使用过程中存在瞄准困难，瞄准/测量过程较 长，不能适应不同的吊臂工作角度，无法自动进行测距等诸多不便。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种吊车升高限位声光报警器，其结合电 场强度检测和激光测距两种方式，能适应不同电压等级的输变电线路和不同的吊臂工作角度，可自动进行半球面区域的激光扫描测距、发出报警信号，且探测头整体安装/拆除方 便，便于投运和维护/检修 本实用新型的技术方案是提供一种吊车升高限位声光报警器，包括电场强度检 测单元和激光测距单元，其特征是在吊车吊臂上设置一探测头；在地面或吊车操作室，设 置一数据收集显示装置；在所述的探测头底部设置磁铁，探测头与吊车吊臂之间构成磁吸 附式连接结构；在探测头中设置由感应电极和电场强度检测单元构成的高压电场强度检测 模块、由激光测距单元、测距探头和测距探头摆动驱动单元构成的距离检测模块、安全距离 比较模块和无线信号发射模块；在数据收集显示装置中设置无线信号接收模块、数据处理 模块、LED显示模块和声光报警模块；在所述的探测头和数据收集显示装置之间，设置无线 数据信号传输通道。上述的感应电极与电场强度检测单元的信号输入端连接，电场强度检测单元的信 号输出端与安全距离比较模块的信号输入端连接，测距探头的信号输出端与激光测距单元 的信号输入端连接，安全距离比较模块的信号输出端与激光测距单元的控制输入端连接， 电场强度检测单元的信号输出端、激光测距单元的信号输出端和安全距离比较模块的信号 输出端与无线信号发射模块的信号输入端分别依次连接；无线信号发射模块与无线信号接 收模块之间无线信号连接；无线信号接收模块的信号输出端与数据处理模块的信号输入端 连接，数据处理模块的信号输出端与LED显示模块和声光报警模块的信号输入端分别依次 连接。具体的，上述的电场强度检测单元是常规的感应式电场强度检测电路。上述的激光测距单元是常规激光测距仪。上述的测距探头摆动驱动单元包括测距探头转动轴、与测距探头固接的X-Y轴双 向摇摆架结构和驱动摇摆机构的驱动电机。上述的安全距离比较模块包括放大整形电路、用于将检测值与设定值进行比较的 数字比较电路和用于控制激光测距单元以及测距探头摆动驱动单元工作的启/停控制电 路。上述的LED显示模块是2位LED驱动及显示电路。上述的声光报警模块是常规声/光报警电路。进一步的，在所述的探测头中设置电池组为高压电场强度检测模块、距离检测模 块、安全距离比较模块和无线信号发射模块提供电源。在所述的数据收集显示装置设置车内点烟器车载电源连接插头，为数据收集显示 装置提供电源。与现有技术比较，本实用新型的优点是1.采用电场强度检测和激光测距两种方式，以电场强度检测信号的强度作为激光 测距装置工作的启动/停止信号，能适应不同电压等级的输变电线路，而且实现了低功耗 运行，以适应电池的供电方式；2.让激光测距探头采用X-Y轴双向摇摆机构成半球面扫描探测，能适应不同角度 的吊臂工作角度，可自动进行激光测距，使得监测工作的可靠性大大提高；3.整体探头采用磁吸附固定结构/方式，整体安装/拆除方便，便于投运和维护/ 检修；[0027]4.各模块采用标准化设计，可方便扩展与其它系统互连，费用低廉，从电场和测距信息的采集到数据处理、通信、报警自成系统，整体自动化程度高。5.探测头和数据收集显示装置之间采用无线信号连接，省去了冗长繁琐的连线；6.装置整体不但具有良好的绝缘性还有极强的抗电磁干扰能力，运行安全、可靠、 准确性高。
图1是本实用新型探测头的结构示意图；图2是测距探头摆动驱动单元结构示意图；图3是本实用新型电系统构成示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。图1中，在探测头1的底部设置磁铁2，使探测头与吊车吊臂3之间构成磁吸附式 连接固定结构；在探测头中设置由感应电极4和电场强度检测单元5构成的高压电场强度 检测模块、由激光测距单元6、测距探头7和测距探头摆动驱动单元8构成的距离检测模块、 安全距离比较模块9和无线信号发射模块10。图2中，测距探头摆动驱动单元包括测距探头转动轴8-1、与测距探头固接的X-Y 轴双向摇摆架结构8-2和驱动摇摆机构的驱动电机8-3和8-4。X-Y轴双向摇摆机构的作用是使激光测距探头沿X坐标轴和/或Y坐标轴做相应 摆动，其效果与交通系统的全景监控摄像头所用的“云台”相同。在实际工作时，两个驱动电机转达，驱动X-Y轴双向摇摆机构运动，带动激光测距 探头实现半球面区域探测扫描，达到自动测距、适应吊车吊臂不同工作角度的目的。为了图面的简洁，本图中未示出其详细的各部件结构，本领域的技术人员在实际 实施时，可参考中国专利文献CN 99125627. 1 “摄像机扫描扩展云台”、CN95116433. 3 “三轴 单点瞬间锁定双半球关节云台”或CN 02265491. 7 “球形摄像机旋转云台”中的相关内容， 具体结构关系和动作过程在此不再详述。图3中，本装置在探测头A中设置由感应电极和电场强度检测单元构成的高压电 场强度检测模块Al、由激光测距单元、测距探头和测距探头摆动驱动单元构成的距离检测 模块A2、安全距离比较模块A3和无线信号发射模块A4 ；在数据收集显示装置B中设置无线 信号接收模块Bi、数据处理模块B2、LED显示模块B3和声光报警模块B4 ；在探测头和数据 收集显示装置之间，设置无线数据信号传输通道C。其中，感应电极与电场强度检测单元的信号输入端连接，电场强度检测单元的信 号输出端与安全距离比较模块的信号输入端连接，测距探头的信号输出端与激光测距单元 的信号输入端连接，安全距离比较模块的信号输出端与激光测距单元的控制输入端连接， 电场强度检测单元的信号输出端、激光测距单元的信号输出端和安全距离比较模块的信号 输出端与无线信号发射模块的信号输入端分别依次连接；无线信号发射模块与无线信号接 收模块之间无线信号连接，无线信号接收模块的信号输出端与数据处理模块的信号输入端 连接，数据处理模块的信号输出端与LED显示模块和声光报警模块的信号输入端分别依次连接。由图可见，为了控制外部装置(诸如吊车的动力电源或吊车吊臂的控制装置等) 完全可以在无线信号接收模块的信号输出端再设置一个驱动输出模块(图中用虚线方框 B5来表示)，用于输出相应的驱动/控制信号，进一步提高吊车的操作安全性。此处，电场强度检测单元采用常规的感应式电场强度检测电路即可。激光测距单元是常规的激光测距仪。安全距离比较模块包括用于将感应式电场强度检测电路的输出信号进行预处理 的放大整形电路、用于将实际检测值与预设定值进行比较的数字比较电路和用于控制激光 测距单元以及测距探头摆动驱动单元工作的启/停控制电路。当感应式电场强度检测电路的输出信号大于预设定值时，数字比较电路通过启/ 停控制电路输出激光测距单元和测距探头摆动驱动单元“开始工作”的控制信号，反之，若 感应式电场强度检测电路的输出信号小于预设定值，启/停控制电路输出激光测距单元和 测距探头摆动驱动单元“停止工作”的控制信号，这样可以避免在吊车吊臂距带电输电线路 距离较远时激光测距单元和测距探头摆动驱动单元处于“工作”状态所带来的不必要的电 源消耗，有利于延长探测头中电池的工作时间和使用寿命，实现“低功耗”的运行效果。数据处理模块采用常规的单片机CPU数据处理电路即可。LED显示模块采用2位LED驱动及显示电路即可显示分米级间隔距离数据。声光报警模块是常规声/光报警电路。此外，在探测头中设置电池组(图中未示出)为高压电场强度检测模块、距离检测 模块、安全距离比较模块和无线信号发射模块提供电源。在数据收集显示装置设置车内点烟器车载电源连接插头(图中未示出)，为数据 收集显示装置提供电源。由于前述的感应式电场强度检测电路、激光测距仪、数字比较电路、启/停控制电 路、数据处理CPU电路、2位LED驱动及显示电路以及声/光报警电路均为现有技术，本领域 的技术人员，在领会和掌握本技术方案的创新意图和构思之后，无需经过创造性劳动，可实 现本技术方案之技术效果，故对于上述功能电路的具体元件构成和相互之间的连接关系， 在此不再详述。实际使用过程中，本装置的运行参数测试如下1、最小测量距离2米；最大测量距离8. 5米；测量角度彡180° ；2、线路电压与吊臂安全报警距离电压等级(kV) 10 35 11022050报警距离(m)3 士 0.1 4. 5 士 0. 2 6 士 0. 3 8 士 0. 53、测距精度彡5%4、无线通信有效距离30米5、通信接口 433MHz6、报警音响2米内清晰可听，间隙音效；7、报警光亮2米内清晰可见，间隙光效；8、检测装置工作电压DC 9V 士 2V9、接受终端工作电压DC 12V 士 2V[0064]10、适用检测电压范围AC IOkV 500kV由于本技术方案的探测头采用磁吸附固定结构/方式，整体安装/拆除方便，且其电路部分采用先检测电场强度，当电场强度达到或低于设定值时，启动/停止激光测距模 块的工作以及激光测距探头的摆动，能适应不同电压等级的输变电线路，而且实现了低功 耗运行；同时，对激光测距探头采用摇摆式半球面扫描探测，能适应不同角度的吊臂工作角 度，可自动进行激光测距，使得监测工作的可靠性大大提高；各模块采用标准化设计，可方 便扩展与其它系统互连，整体自动化程度高；探测头和数据收集显示装置之间采用无线信 号连接，省去了冗长繁琐的连线；装置整体不但具有良好的绝缘性还有极强的抗电磁干扰 能力，运行安全、可靠、准确性高。本实用新型可广泛用于在临近超高压输电线路下进行吊装作业的施工领域。
权利要求一种吊车升高限位声光报警器，包括电场强度检测单元和激光测距单元，其特征是在吊车吊臂上设置一探测头；在地面或吊车操作室，设置一数据收集显示装置；在所述的探测头底部设置磁铁，探测头与吊车吊臂之间构成磁吸附式连接结构；在探测头中设置由感应电极和电场强度检测单元构成的高压电场强度检测模块、由激光测距单元、测距探头和测距探头摆动驱动单元构成的距离检测模块、安全距离比较模块和无线信号发射模块；在数据收集显示装置中设置无线信号接收模块、数据处理模块、LED显示模块和声光报警模块；在所述的探测头和数据收集显示装置之间，设置无线数据信号传输通道。
2.按照权利要求1所述的吊车升高限位声光报警器，其特征是所述的感应电极与电 场强度检测单元的信号输入端连接，电场强度检测单元的信号输出端与安全距离比较模块 的信号输入端连接，测距探头的信号输出端与激光测距单元的信号输入端连接，安全距离 比较模块的信号输出端与激光测距单元的控制输入端连接，电场强度检测单元的信号输出 端、激光测距单元的信号输出端和安全距离比较模块的信号输出端与无线信号发射模块的 信号输入端分别依次连接；无线信号发射模块与无线信号接收模块之间无线信号连接；无线信号接收模块的信号输出端与数据处理模块的信号输入端连接，数据处理模块的 信号输出端与LED显示模块和声光报警模块的信号输入端分别依次连接。
3.按照权利要求1所述的吊车升高限位声光报警器，其特征是所述的电场强度检测单 元是常规的感应式电场强度检测电路。
4.按照权利要求1所述的吊车升高限位声光报警器，其特征是所述的激光测距单元是 常规激光测距仪。
5.按照权利要求1所述的吊车升高限位声光报警器，其特征是所述的测距探头摆动驱 动单元包括测距探头转动轴、与测距探头固接的X-Y轴双向摇摆架结构和驱动摇摆机构的 驱动电机。
6.按照权利要求1所述的吊车升高限位声光报警器，其特征是所述的安全距离比较模 块包括放大整形电路、用于将检测值与设定值进行比较的数字比较电路和用于控制激光测 距单元以及测距探头摆动驱动单元工作的启/停控制电路。
7.按照权利要求1所述的吊车升高限位声光报警器，其特征是所述的LED显示模块是 2位LED驱动及显示电路。
8.按照权利要求1所述的吊车升高限位声光报警器，其特征是所述的声光报警模块是 常规声/光报警电路。
9.按照权利要求1所述的吊车升高限位声光报警器，其特征是在所述的探测头中设置 电池组为高压电场强度检测模块、距离检测模块、安全距离比较模块和无线信号发射模块 提供电源。
10.按照权利要求1所述的吊车升高限位声光报警器，其特征是在所述的数据收集显 示装置设置车内点烟器车载电源连接插头，为数据收集显示装置提供电源。
专利摘要一种吊车升高限位声光报警器，属测量领域。包括电场强度检测单元和激光测距单元，其特征是在吊车吊臂上设置一个探测头；在吊车操作室设置一个数据收集显示装置；在探测头底部设置磁铁，探测头与吊车吊臂之间构成磁吸附式连接结构；在探测头中设置高压电场强度检测模块、距离检测模块、安全距离比较模块和无线信号发射模块；在数据收集显示装置中设置无线信号接收模块、数据处理模块、LED显示模块和声光报警模块；在探测头和数据收集显示装置之间，设置无线数据信号连接通道。其综合电场强度检测和激光测距两种方式，适应不同电压等级输变电线路和吊臂不同工作角度，可自动进行半球面区域测距扫描，整体安装/拆除方便，便于投运和维护/检修。
文档编号B66C15/06GK201703993SQ201020190429
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月12日 优先权日2010年5月12日
发明者乔卫东, 付正贤, 杜科, 林俊, 熊超英, 王新汉, 章荣星, 陆敏勇 申请人:上海市电力公司超高压输变电公司