一种用于电力线的报警系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力报警系统，具体的涉及一种用于电力线的报警系统。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济建设步伐的加快，电力系统及电力设施的建设日新月异，输电线路 及电力设施的分布也越来越广泛。与此同时，城市基础建设，如高速公路、高架桥梁、高层 楼盘等建筑工程项目相继上马，混凝土栗车、汽车起重机、工程升降机、挖掘机等工程机械 被大量使用。然而，由于操作人员的疏忽大意，经常会导致工程机械的活动臂架误碰输电线 路，引起车毁人亡的事故，还可能造成停电、停水、交通堵塞和工程延误等危害。如何使高空 作业工程机械在接近输电线路时发出报警提醒操作人员及时采取措施，确保作业安全是当 前亟须解决的问题。
【发明内容】
[0003] 本发明为了解决上述提到的现有的电力线报警存在的缺点，提供一种能够及时提 出报警的报警系统，其在作业控制时能够及时报警，避免人员伤亡。
[0004] 具体地，本发明提供一种用于电力线的报警系统，其包括电场感应器以及报警终 端，所述电场感应器与所述报警终端之间通讯连接，
[0005] 所述电场感应器包括相互依次相连的天线、传感器和电缆；
[0006] 所述报警终端包括前置放大器、带通滤波器、全波整流与滤波单元、模数转换与处 理单元、信号输出单元和人机交互单元，所述前置放大器、带通滤波器、全波整流与滤波单 元、模数转换与处理单元和人机交互单元依次连接，所述模数转换与处理单元与所述信号 输出单元通讯连接。
[0007] 优选地，所述信号输出单元包括声光报警装置、数据通信装置和继电器输出装置。
[0008] 优选地，所述数据通信装置为CAN总线或RS485数据线。
[0009] 优选地，所述天线以及传感器均包括内部的2芯导线以及设置在外部的绝缘层， 所述导线及所述绝缘层共同构成电容器结构。
[0010] 优选地，所述前置放大器为仪用放大器。
[0011] 优选地，所述人机交互单元包括IXD显示屏和操作键盘，所述报警终端内部配置 有并行通信接口，与所述外置的LCD显示屏和操作键盘相连，用于设置报警器的设备地址、 放大增益以及报警门限值。
[0012] 优选地，所述传感器为柔性的带状或缆状材料。
[0013] 优选地，所述传感器由外导电层、内导电层及两者之间的介质层构成，其外部覆盖 有塑料层，所述内导电层通过导线与栗车吊臂的金属外壳相连，从而与大地等电位，所述外 导电层靠近输电线，从而使输电线、空气、外导电层、介质层以及内导电层构成了 2个电容 器串联的结构。
[0014] 本发明的优点如下所述：本发明提供的电力线报警系统主要用于防止工程车辆的 活动部分意外触及户外架空输电线路，避免工作人员触电伤亡以及工程设备损毁事故，同 时保障电力线路及设施的安全和可靠性。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图以及【具体实施方式】对本发明的结构及工作原理做进一步解释：
[0017] 如图1所示，本发明的架空电力线接近报警系统包括电场感应器1与报警终端2。 电场感应器1包括相互依次相连的天线11、传感器12和电缆13,报警终端2包括依次连接 的前置放大器21、带通滤波器22、全波整流与滤波单元23、模数转换与处理单元24和人机 交互单元26。模数转换与处理单元24与信号输出单元25通讯连接。电缆13的输出端连 接前置放大器21的输入端，模数转换与处理单元24的一个输出端连接电缆13的一个输入 端。模数转换与处理单元24的一个输出端连接带通滤波器22的一个输入端。
[0018] 天线11与传感器12结构材料相同，均由内部2芯导线与外部绝缘层形成电容器 结构。传感器12选用柔性的带状或缆状材料，可随工程机械的活动部分外形轮廓任意铺 设，从而便于安装。
[0019] 输电线周围某点位置的电场强度E与输电线对地电压U近似成正比、与该点到导 线距离的平方成反比，传感器12采用平板电容器主要由外导电层、内导电层及两者之间的 介质层构成，并且外面由塑料层覆盖。内导电层通过导线与栗车吊臂的金属外壳相连，从而 与大地等电位；外导电层靠近输电线，实际上，输电线、空气、外导电层、介质层以及内导电 层构成了 2个电容器串联的结构。输电线与外导电层及2者之间的介质-空气形成电容CE， 平板电容器自身电容为C s，故输电线对地电压由2个电容器承担。因此，理想情况下，平板 电容器2极板间的电压为：（ω = 2 π f，f = 50Hz)
[0021 ] 平板电容器制成后其电容值Cs不变，而CE却随着电容器的外导电层到输电线的距 离减小而增大，由此导致平板电容器上的分压u幅值增大。
[0022] 下面结合附图对本发明的工作原理做进一步解释：
[0023] 当装有电场感应器1的吊臂接近输配电线路时，电源线周围的电场将在电场感应 器1中的传感器12上感应出相应大小的电压信号，再输送到前置放大器21的输人端。传 感器12从输配电线上感应到的信号除了频率为50Hz的有用信号外还包括其它频率的干扰 信号，在远距离50Hz的有用信号基本湮没在杂波信号中。因此必须采用信号处理电路滤除 50Hz以外的干扰信号。
[0024] 前置放大器21是电场强度检测的关键环节。由于电场强度信号十分微弱，噪声背 景强且信号源阻抗较大，加之电极引入的极化电压差值较大，因此，通常要求前置放大器21 具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移、非线性度小、合适的频带和动态范围等性 能，设计时采用差分放大电路。选用仪用放大器作为前置放大器21。
[0025] 滤波器设计为中心频率为50Hz的带通滤波器22,它将经前置放大器21传来的信 号中有用的50H的电压从各种杂乱电压信号分离出来，使得带通滤波器22输出为基本接近 50Hz的正弦信号，该信号的幅度随着天线11和传感器12靠近输配电线而增大。
[0026] 带通滤波器22输出的是50Hz交流信号，而所需要的是其幅值信息，为此在后面 设置精密全波整流电路，将50Hz交流电转变成纹波较大的直流。通过低通滤波电路后形成 较好的直流电压信号。
[0027] 从信号调理电路输出来的是与传感器交流电压幅值成正比的直流电压信号，为精 确判断其大小，采用AD转换方式，将模拟信号转换为数字量。
[0028] 信号输出单元25包括声光报警251、数据通信252和继电器输出253。声光报警 251中报警灯闪烁和喇叭鸣响的频率随感应的电场强度增加和提高。数据通信252采用CAN 总线或RS485报文方式。继电器输出253根据实际需要设置为常开或常闭。
[0029] 人机交互单元26包括IXD显示屏和操作键盘，报警终端2配置有并行通信接口， 与外置的LCD显示屏和操作键盘相连，以设置报警器的设备地址、放大增益以及报警门限 值。
[0030] 最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解： 其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进 行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方 案的范围。
【主权项】
1. 一种用于电力线的报警系统，其包括电场感应器以及报警终端，所述电场感应器与 所述报警终端之间通讯连接，其特征在于： 所述电场感应器包括相互依次相连的天线、传感器和电缆； 所述报警终端包括前置放大器、带通滤波器、全波整流与滤波单元、模数转换与处理单 元、信号输出单元和人机交互单元，所述前置放大器、带通滤波器、全波整流与滤波单元、模 数转换与处理单元和人机交互单元依次连接，所述模数转换与处理单元与所述信号输出单 元通讯连接。2. 根据权利要求1所述的用于电力线的报警系统，其特征在于：所述信号输出单元包 括声光报警装置、数据通信装置和继电器输出装置。3. 根据权利要求1所述的用于电力线的报警系统，其特征在于：所述数据通信装置为 CAN总线或RS485数据线。4. 根据权利要求1所述的用于电力线的报警系统，其特征在于：所述天线以及传感器 均包括内部的2芯导线以及设置在外部的绝缘层，所述导线及所述绝缘层共同构成电容器 结构。5. 根据权利要求1所述的用于电力线的报警系统，其特征在于：所述前置放大器为仪 用放大器。6. 根据权利要求1所述的用于电力线的报警系统，其特征在于：所述人机交互单元包 括外置的LCD显示屏和操作键盘，所述报警终端内部配置有并行通信接口，与所述外置的 LCD显示屏和操作键盘相连，用于设置报警器的设备地址、放大增益以及报警门限值。7. 根据权利要求4所述的用于电力线的报警系统，其特征在于：所述传感器为柔性的 带状或缆状材料。8. 根据权利要求7所述的用于电力线的报警系统，其特征在于：所述传感器由外导电 层、内导电层及两者之间的介质层构成，其外部覆盖有塑料层，所述内导电层通过导线与栗 车吊臂的金属外壳相连，从而与大地等电位，所述外导电层靠近输电线，从而使输电线、空 气、外导电层、介质层以及内导电层构成了 2个电容器串联的结构。
【专利摘要】本发明提供一种用于电力线的报警系统，其包括电场感应器以及报警终端，所述电场感应器与所述报警终端之间通讯连接，所述电场感应器包括相互依次相连的天线、传感器和电缆；所述报警终端包括前置放大器、带通滤波器、全波整流与滤波单元、模数转换与处理单元、信号输出单元和人机交互单元，所述前置放大器、带通滤波器、全波整流与滤波单元、模数转换与处理单元和人机交互单元依次连接，所述模数转换与处理单元与所述信号输出单元通讯连接。本发明提供的电力线报警系统主要用于防止工程车辆的活动部分意外触及户外架空输电线路，避免工作人员触电伤亡以及工程设备损毁事故，同时保障电力线路及设施的安全和可靠性。
【IPC分类】G08B21/02
【公开号】CN105160805
【申请号】CN201510506917
【发明人】王善根
【申请人】王善根
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月19日