一种架空线路防吊车外破安全距离监控及报警方法及系统与流程

本发明涉及一种架空线路防吊车外破安全距离监控及报警方法及系统，属于输电线路技术领域。

背景技术：

输电线路布区域广、传输距离长，容易受环境气候影响以及人们生活、生产活动的干扰。近年来，外力破坏等危害线路安全运行的事件数量不断上升，不仅给当事单位带来人员伤亡、设备毁损、财产损失，还对整个地区电网的安全稳定运行、社会经济的稳定发展带来严重影响，因而高压架空线路防外破一直是电力企业的客观需求。另外，由于缺乏专业的预警系统，在架空线路周围开展工程作业时，操作人员及工程器械容易误入电力行业标准所规定的安全作业范围内，进而可能导致操作人员触电、工程器械碰线等危险事故发生，对电力企业造成巨大损失。

针对高压架空线路防外破，以往曾采用红外对射预警方式作为应对手段，但由于红外对射预警装置无目标跟踪和行为辨识功能，对入侵物体识别不具有选择性，极易出现错报和漏报，无法满足实际应用。近年来，电力行业防外力破坏开始采用视频监控装置，该类技术产品仍存在一定缺陷，表现在：视频监控镜头覆盖范围有限，存在拍摄盲区、视角重叠等客观问题，经常会出现误报和漏报；实时监控视频采用无线回传时，流量大、费用高，系统易断电停止工作；若采用自动回传采样间隔较长的单帧图像，或手动开机远程查看现场实时视频，容易错漏关键样本视频，造成漏报。

针对架空线路工程作业预警，为避免在架空线路周围开展工程作业时发生安全事故，在施工车辆上安装近电报警装置是安全距离预警的重要手段，其错报和漏报率低，目标针对性强，可以有效抑制防触电、碰线等外破行为的发生，目前有部分施工单位及电力企业开始采用，但效果一般，原因主要在于：现有近电报警装置功耗大、操作复杂，需专用电池、充电器接线充电，便携性差，不能满足现场复杂施工环境需求；只能对吊车驾驶员进行警示，不能实现电力公司监管人员对多台吊车安全作业的实时监控，从而保证其在险情发生之前及时赴现场勘察维护，以充分实现架空线路防施工外破。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种架空线路防吊车外破安全距离监控及报警方法及系统，以解决现有技术中近电报警系统只能对吊车驾驶员进行警示，不能实现电力公司监管人员对多台吊车安全作业进行实时监控的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种架空线路防吊车外破安全距离监控及报警方法，包括如下步骤：

获取吊车近电端的电场强度；

基于所述电场强度获取吊车近电端的安全距离；

将所述安全距离与预设阈值进行比较；

如果安全距离小于预设阈值，向吊车操控终端或/和安全监控终端发出报警，向吊车操控终端发出的报警包括声音报警，向安全监控终端发出的报警包括短信报警。

进一步地，还包括：向安全监控终端推送安全距离或/和报警次数。

进一步地，还包括：

获取吊车位置；

向安全监控终端推送吊车位置。

为达到上述目的，本发明还提供了一种架空线路防吊车外破安全距离监控及报警系统，包括部署于吊车近电端的近电感知端、与近电感知端通信连接的中继处理端、与中继处理端通信连接的安全监控终端；

所述近电感知端用于获取吊车近电端的电场强度；

所述中继处理端用于基于所述电场强度获取吊车近电端的安全距离，以及将所述安全距离与预设阈值进行比较，如果安全距离小于预设阈值，向吊车操控终端或/和安全监控终端发出报警。

进一步地，所述中继处理端包括彼此通信连接的后台中继和云端服务器；

所述后台中继用于获取吊车位置，以及基于所述电场强度获取吊车近电端的安全距离，以及将所述安全距离与预设阈值进行比较，如果安全距离小于预设阈值，向吊车操控终端发出声音报警；

所述云端服务器用于向安全监控终端推送安全距离、报警次数、吊车位置中的至少任一项，以及如果安全距离小于预设阈值，向安全监控终端发出短信报警。

进一步地，所述吊车近电端包括吊车吊臂端部，所述后台中继的部署位置包括吊车驾驶室。

进一步地，所述安全监控终端包括与云端服务器无线通信连接的手持终端。

进一步地，所述近电感知端采用软件或/和硬件方式进行低功耗运行，近电感知端包括顺序电性连接的微型电场探头、放大滤波模块、第一控制器、第一无线通信模块；

所述微型电场探头用于将吊车近电端的工频电场强度转化为电信号；

所述放大滤波模块用于对所述电信号进行放大或/和滤除干扰分量，获取工频电场信号；

所述第一控制器用于对所述工频电场信号进行软件滤波；

所述第一无线通信模块用于将软件滤波后的工频电场信号传输至后台中继。

进一步地，所述后台中继包括第二控制器以及分别与其电性连接的第二无线通信模块、蜂鸣器、第三无线通信模块；

所述第二无线通信模块用于接收由第一无线通信模块传输的软件滤波后的工频电场信号；

所述第二控制器用于对软件滤波后的工频电场信号进行解析，获取吊车近电端的安全距离，并将所述安全距离与预设阈值进行比较，如果安全距离小于预设阈值，控制蜂鸣器发出声音报警；

所述第三无线通信模块用于将安全距离或/和吊车位置传输至云端服务器。

进一步地，第一控制器或/和第二控制器包括mcu模块，第一无线通信模块或/和第二无线通信模块包括lora通讯模块，第三无线通信模块包括gprs通信模块。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明方法及系统以安全距离的大小作为防外破预警的参考值，可避免误报，且更加直观、准确；当安全距离小于预设阈值时，由云端服务器向手持终端发出短信报警，从而实现电力公司监管人员对管辖范围内多台工程吊车安全作业的远程实时监控，并提醒电力公司监管人员第一时间赴现场排查安全隐患，从而保证其在险情发生之前及时赴现场勘察维护，以充分实现架空线路防施工外破。本发明系统低功耗、长航时、便携性强、安装拆卸方便，不影响吊车施工。

附图说明

图1是本发明系统实施例的组成结构示意图；

图2是本发明系统实施例所述近电感知端的组成结构示意图；

图3是本发明系统实施例所述近电感知端的低功耗工作逻辑示意图；

图4是本发明系统实施例所述后台中继的组成结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

本发明具体实施方式提供了一种架空线路防吊车外破安全距离监控及报警方法，包括如下步骤：

获取吊车位置以及吊车近电端的电场强度；

基于所述电场强度获取吊车近电端的安全距离；

将所述安全距离与预设阈值进行比较，如果安全距离小于预设阈值，向吊车操控终端发出声音报警，向安全监控终端发出短信报警；

向安全监控终端推送安全距离、报警次数、吊车位置。

本发明具体实施方式提供了一种架空线路防吊车外破安全距离监控及报警系统，用以实现前述发明方法，如图1所示，是本发明系统实施例的组成结构示意图，包括顺序通信连接的近电感知端、后台中继、云端服务器和手持终端，其工作原理为：近电感知端实时监测吊车吊臂顶部电场强度，并将其发送给后台中继；后台中继对接收到的信号进行分析处理，获取吊车吊臂与架空线之间的安全距离大小，并将其发送至云端服务器；手持终端访问云端服务器获取吊臂安全距离，实现远程监控。本实施例中，可将后台中继和云端服务器作为中继处理端，将手持终端作为安全监控终端，将吊车驾驶员作为吊车操控终端。

更具体地，如图2所示，是本发明系统实施例所述近电感知端的组成结构示意图，近电感知端由微型电场探头、放大滤波模块、第一控制器、第一无线通信模块、锂电池、电池电压采集模块及充电保护模块组成，其中微型电场探头、放大滤波模块、第一控制器、第一无线通信模块顺序电性连接，本实施例中，微型电场探头用于探测工频电场强度，第一控制器选用微控制单元(microcontrollerunit，mcu模块)，第一无线通信模块选用lora通讯模块。近电感知端的工作原理为：微型电场探头工作在无源状态；所述放大滤波模块将由微型电场探头输入的微弱电压信号放大，并滤除高频电磁干扰分量，输出至mcu模块的adc端口；mcu模块采集adc端口工频电场信号、并采取软件滤波的方式进一步消除外部干扰，然后将信号传送至lora通讯模块，实现数据无线透传。其中，放大滤波模块、lora通讯模块、mcu模块均由锂电池供电，电池电压采集模块通过电阻分压方式，将锂电池电压转换为mcu模块可读取的adc信号，mcu模块采集adc端口电池电压信号，然后将该信号传送至lora通讯模块。当锂电池馈电时，可利用外部电源经所述充电保护模块向锂电池充电。

在单个施工周期内，由于吊车吊臂升降间隔很长，持续消耗锂电池所存储电能，为实现近电感知端单个施工周期免拆卸，不影响施工进程，近电感知端采用软件、硬件两种方式实现低功耗运行，如图3所示，是本发明系统实施例所述近电感知端的低功耗工作逻辑示意图。所述软件方式即指，mcu内核进入休眠模式，此时mcu的功耗达到最低。所述硬件方式即指，mcu在进入休眠模式前，运行指令以切断外设(放大滤波模块、lora通讯模块)的电源，此时外设的功耗完全变为0。低功耗、长航时的工作逻辑为，初始化时钟，判断是否检测到明显的电场强度(表明已经靠近架空线路，但仍然在安全距离范围之外)，如果是话，进入预警模式，即检测电场、实时向后台中继传输信号；如果否的话，则进入低功耗模式，mcu模块首先触发指令断开外设电源，然后自身进入休眠模式，继而等待唤醒时钟；进入唤醒时钟后，mcu模块退出休眠模式，触发指令恢复外设供电，近电感知端继续检测电场强度。

更具体地，如图4所示，是本发明系统实施例所述后台中继的组成结构示意图，所述所述后台中继由蜂鸣器、第二控制器、第二无线通信模块、定位模块、第三无线通信模块、蜂鸣器、锂电池、电池电压采集模块及充电保护模块组成，其中，第二无线通信模块、蜂鸣器、定位模块、第三无线通信模块分别与第二控制器电性连接。本实施例中，第二控制器采用mcu模块，第二无线通信模块选用lora通讯模块，定位模块选用gps模块，第三无线通信模块选用gprs模块。后台中继的工作原理为：lora通讯模块接收近电感知端所发送信号，并传送至mcu模块；mcu模块对接收到的信号进行解析，根据电场强度来换算得到安全距离大小，并将结果发送至gps/gprs模块，继而由gps/gprs模块传输至云端服务器；如果安全距离小于设定阈值时，蜂鸣器报警，并且安全距离越小，报警频率越高；gps/gprs模块还将后台中继的gps定位信号传输至云端服务器，实现吊车位置的监控。其中，gps/gprs模块、lora通讯模块、mcu模块由锂电池供电，当锂电池馈电时，可利用外部电源经所述充电保护模块向锂电池充电。

本实施例中，所述近电感知端贴附在吊车吊臂端部，后台中继放置在吊车驾驶室内，电力公司监管人员通过手持终端对线路施工现场多台工程吊车安全作业进行远程实时监控。电力公司监管人员通过手持终端点击对应操作界面来访问云端服务器，以获知其线路管辖范围施工吊车的位置、安全距离数值以及历史报警次数。当安全距离小于设定阈值时，云端服务器也会自动以短信形式向手持终端发送安全距离报警信息及吊车位置，以提醒电力公司监管人员第一时间赴现场排查安全隐患。

本发明方法及系统以安全距离的大小作为防外破预警的参考值，可避免误报，且更加直观、准确；当安全距离小于预设阈值时，由云端服务器向手持终端发出短信报警，从而实现电力公司监管人员对管辖范围内多台工程吊车安全作业的远程实时监控，并提醒电力公司监管人员第一时间赴现场排查安全隐患，从而保证其在险情发生之前及时赴现场勘察维护，以充分实现架空线路防施工外破。本发明系统低功耗、长航时、便携性强、安装拆卸方便，不影响吊车施工。

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。