CN113899958A - 一种与高压带电设备安全距离实时感知方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种与高压带电设备安全距离实时感知方法及设备，先获取高空作业人员身上的电场强度传感器在当前位置感应的电场强度，从而确定当前最近带电设备的位置；然后接收并根据高空作业人员的移动指令和当前位置计算高空作业人员在执行移动指令后的预期位置，移动指令为一次位移的距离及其方向；最后计算并判断当前最近带电设备的位置在预期位置的预期电场强度是否小于电场强度报警值，若是，允许执行移动指令，否则显示修改移动指令。本发明采用穿戴式设计，不会影响人员的带电作业，使用方便，提高高空作业的效率，保障高空作业人员的生命安全。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备领域，特别涉及一种与高压带电设备安全距离实时感知方法及设备。
背景技术
变电设备停电检修作业时，作业人员需要将检修的设备停电。但是，由于变电站内设备数量多且复杂，每次停电作业只能采取部分停电的作业方式，即在停电设备周围还存在带电运行的设备。并且，电力***安全作业规范明确了停电作业时需要与不同电压等级带电设备保持最小安全距离。目前通用的做法是在地面布置安全围网，将需要停电检修的设备与运行设备隔离开，对于需要登高作业的情况在地面使用测距仪测量与运行设备部间的距离判断满足工作条件再进行作业。
然而，变电站内高压设备绝大部分是不规则的物体。每个设备的带电部分并非在同一平面内。检修作业在地面布置的围网只能保证作业人员在地面作业时与高压带电设备保持足够的安全距离。对于使用种登高车高处作业的情形，人员在登高车上没有实体围网控制与带电设备的完全距离，因而很难精准判断与带电设备的安全距离。而且，随着登高车的移动原本测量满足的作业距离，由于没有实时距离提醒可能导致登高车作业平台与带电设备间的距离小于安全作业要求。而采用测距仪测量与带电设备的距离，需要测量过程中保持仪器的稳定，同时对于带电体的形状和表面也有特殊要求，对于长、细型的导线经常出现距离测量不准确。可见，传统的测量方法并不适用于高空作业，无法保障高空作业人员的生命安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种与高压带电设备安全距离实时感知方法及设备，能够保障高空高空作业人员的生命安全。
为了解决上述问题，本发明采用的方案为：
一种与高压带电设备安全距离实时感知方法，包括如下步骤：
S1、获取高空作业人员身上的电场强度传感器在当前位置感应的电场强度，从而确定当前最近带电设备的位置；
S2、接收并根据所述高空作业人员的移动指令和所述当前位置计算所述高空作业人员在执行所述移动指令后的预期位置，所述移动指令为一次位移的距离及其方向；
S3、计算并判断所述当前最近带电设备的位置在所述预期位置的预期电场强度是否小于电场强度报警值，若是，允许执行所述移动指令，否则显示修改所述移动指令。
为了解决上述问题，本发明采用的另一方案为：
一种与高压带电设备安全距离实时感知设备，包括外壳、声光报警装置、通讯模块、穿戴件以及设置在所述外壳内的控制模块和电场强度传感器；
所述声光报警装置设置于所述外壳的外表面上，所述外壳与所述穿戴件固定连接，所述穿戴件用于固定于高空作业人员的肢体上，所述控制模块分别与所述通讯模块、所述声光报警装置和所述电场强度传感器相连，所述通讯模块用于与登高车控制平台进行无线通讯；
所述控制模块用于执行上述的一种与高压带电设备安全距离实时感知方法。
综上所述，本发明的有益效果在于：提供一种与高压带电设备安全距离实时感知方法及设备，在进行高空作业时，利用电场强度传感器的数据确定最近带电设备的位置，并结合高空作业人员的移动指令对其移动的预期位置以及预期电场强度做出合理地预期，进而判断此次移动是否合理，以确保高空作业人员不会过于接近最近带电设备，减少犯错的可能，采用穿戴式设计，不会影响人员的带电作业，使用方便，提高高空作业的效率，保障高空作业人员的生命安全。
附图说明
图1为本发明的一种与高压带电设备安全距离实时感知方法的步骤示意图；
图2为本发明的一种与高压带电设备安全距离实时感知设备的主视图；
图3为本发明的一种与高压带电设备安全距离实时感知设备的***框图。
标号说明：
1、外壳；2、声光报警装置；3、穿戴件；4、控制模块；5、电场强度传感器；6、备用电池；7、通讯模块；8、登高车控制平台。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1，一种与高压带电设备安全距离实时感知方法，包括如下步骤：
S1、获取高空作业人员身上的电场强度传感器在当前位置感应的电场强度，从而确定当前最近带电设备的位置；
S2、接收并根据所述高空作业人员的移动指令和所述当前位置计算所述高空作业人员在执行所述移动指令后的预期位置，所述移动指令为一次位移的距离及其方向；
S3、计算并判断所述当前最近带电设备的位置在所述预期位置的预期电场强度是否小于电场强度报警值，若是，允许执行所述移动指令，否则显示修改所述移动指令。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供一种与高压带电设备安全距离实时感知方法，在进行高空作业时，利用电场强度传感器的数据确定最近带电设备的位置，并结合高空作业人员的移动指令对其移动的预期位置以及预期电场强度做出合理地预期，进而判断此次移动是否合理，以确保高空作业人员不会过于接近最近带电设备，减少犯错的可能，提高高空作业的效率，保障高空作业人员的生命安全。
进一步地，所述允许执行所述移动指令之后还包括：
在所述高空作业人员执行所述移动指令期间执行步骤S4；
所述步骤S4包括:
S41、实时记录所述电场强度传感器感应的实时电场强度，从而确定与所述实时电场强度对应的实时最近带电设备的位置；
S42、计算所述当前最近带电设备在实时位置感应的电场强度的预期方向；
S43、判断所述预期方向和所述实时电场强度的方向的角度差是否小于或等于预设角度差值，若是，则认为所述实时最近带电设备与所述当前最近带电设备为同一设备，返回所述步骤S41，否则，提示所述高空作业人员停止移动并执行步骤S1。
从上述描述可知，实时检测电场强度传感器感应的实时电场强度，进而确定实时最近带电设备的位置，根据电场强度的方向偏差来判断实时最近带电设备与当前最近带电设备为同一设备，在作业人员移动过程中实时检验理作业人员最近的带电设备是否发生变化，从而防止作业人员过于靠近其他的带电设备，帮助作业人员及时调整移动指令，合理规划作业人员的检修移动路线，进而达到更加安全的作业地点，保障其生命安全。
进一步地，所述步骤S1之前还包括：
S0、根据所述高空作业人员的作业环境中带电设备的电压等级和对应的安全距离值设定所述电场强度报警值。
从上述描述可知，在实际的带电检修作业中，每种作业环境里的带电设备的电压等级并不相同。不同的电压等级意味着需要与带电设备保持的安全距离也不相同。并且，带电设备产生的电场强度也对应不同。因此，合理地设置电场强度报警值能够灵活地应对不同的作业环境，全面保障作业人员的生命安全。
进一步地，所述步骤S1之后以及所述步骤S2之前还包括：
判断所述电场强度传感器在当前位置感应的电场强度是否小于所述电场强度报警值，若是，则执行所述步骤S2，否则发出警报。
从上述描述可知，在进行移动之前，还需要对当前位置的电场强度进行预警判断，以辅助作业人员综合考虑当下位置的安全情况来预设下一步的移动指令，进而提升其移动指令的合理性，以提高检修效率。
进一步地，所述警报为声光警报。
从上述描述可知，采用声光结合的方式进行报警，不仅能够提示作业人员，也能够向地面的其他作业人员做出物理指示，进而帮助作业人员相互配合，完成检修。
进一步地，所述获取高空作业人员身上的电场强度传感器在当前位置感应的电场强度具体为：
记录所述电场强度传感器在当前位置感应的三个电场强度分量；
根据所述三个电场强度分量计算得到电场强度，其表达式为：
其中，
和
分别表三个所述电场强度分量，H代表电场强度。
从上述描述可知，由于电场强度为矢量，故而以三维坐标计算的方式计算电场强度，已得到总电场强度的准确方向，进而准确地判断出最近带电设备的位置。
请参照图2和图3，一种与高压带电设备安全距离实时感知设备，包括外壳1、声光报警装置2、通讯模块7、穿戴件3以及设置在所述外壳1内的控制模块4和电场强度传感器5；
所述声光报警装置2设置于所述外壳1的外表面上，所述外壳1与所述穿戴件3固定连接，所述穿戴件3用于固定于高空作业人员的肢体上，所述控制模块4分别与所述通讯模块7、所述声光报警装置2和所述电场强度传感器5相连，所述通讯模块7用于与登高车控制平台8进行无线通讯；
所述控制模块4用于执行上述的一种与高压带电设备安全距离实时感知方法。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供一种与高压带电设备安全距离实时感知设备，在进行高空作业时，利用电场强度传感器5的数据确定最近带电设备的位置，并结合高空作业人员的移动指令对其移动的预期位置以及预期电场强度做出合理地预期，以确保高空作业人员不会过于接近最近带电设备，减少犯错的可能，采用穿戴式设计，不会影响人员的带电作业，使用方便，提高高空作业的效率，保障高空作业人员的生命安全。
进一步地，所述电场强度传感器5为霍尔传感器。
从上述描述可知，利用霍尔传感器测量电场强度，能够获得更加精确的检测结果，从其尺寸小，便于携带。
进一步地，所述穿戴件3为扎紧束带，所述扎紧束带与所述外壳1固定连接。
从上述描述可知，穿戴件3为扎紧束带，其固定和拆卸的方式简单，还能够根据实际作业人员的肢体大小来调节松紧程度，使用方便。
进一步地，还包括备用电池6；
所述备用电池6设置于所述外壳1内且分别与所述控制模块4和所述电场强度传感器5相连。
从上述描述可知，设备使用备用电池6供电，能够长时间运行和保持感知功能，使得作业人员在检修过程中得到全程的安全保障。
请参照图1，本发明的实施例一为：
一种与高压带电设备安全距离实时感知方法，如图1所示，包括如下步骤：
S0、根据高空作业人员的作业环境中带电设备的电压等级和对应的安全距离值设定电场强度报警值。
在本实时例中，具体地，预先建立一个关于带电设备的电压等级、安全距离值和对应设定的电场强度报警值的数据库。在实际检修作业时，作业人员需要先确定检修现场的作业环境，确定带电设备的电压等级，如常见的有1000kV、500kV、330kV、220kV、110kV、35kV、20kV、10kV等。这些电压等级都有其对应的作业安全距离。接着，作业人员在设备上设定使用的电场强度报警值为当前确定的作业环境所对应的数据。
S1、获取高空作业人员身上的电场强度传感器在当前位置感应的电场强度，从而确定当前最近带电设备的位置；
在本实施例中，电场强度的具体计算需要先记录电场强度传感器在当前位置感应的三个电场强度分量，继而根据三个电场强度分量计算得到电场强度，其表达式为：
其中，
和
分别表三个电场强度分量，H代表电场强度。
并且，在确定好当前最近带电设备的位置后，还要先判断电场强度传感器在当前位置感应的电场强度是否小于电场强度报警值，若是，则执行步骤S2，否则发出警报。
S2、接收并根据高空作业人员的移动指令和当前位置计算高空作业人员在执行移动指令后的预期位置，移动指令为一次位移的距离及其方向；
在本实施例中，作业人员在检修过程中通过带有机械臂的登高车进行高空移动。移动指令为其在高空作业时根据实际需求在登高车上生效的控制指令。
S3、计算并判断当前最近带电设备的位置在预期位置的预期电场强度是否小于电场强度报警值，若是，允许执行移动指令，否则显示修改移动指令。
在本实施例中，作业人员在执行移动指令时，还需执行如下步骤：
S41、实时记录电场强度传感器感应的实时电场强度，从而确定与实时电场强度对应的实时最近带电设备的位置；
S42、计算当前最近带电设备在实时位置感应的电场强度的预期方向；
S43、判断预期方向和实时电场强度的方向的角度差是否小于或等于预设角度差值，若是，则认为实时最近带电设备与当前最近带电设备为同一设备，返回步骤S41，否则，提示高空作业人员停止移动并执行步骤S1。
在本实施例中，由于实际移动过程中，离作业人员最近的带电设备可能发生变化，故而需要记录实时电场强度，以及时地发现这种情况的发生。并且，变电站设备现场安装都有设计规范，每个间隔设备按照一定的规律进行排列。根据电磁场理论，电场强度随着与带电设备的距离增加呈指数级衰减。因此，在一定的误差范围内，电场强度传感器上测量的电场强度基本等同于最靠近作业点，即是由最近的带电设备产生的，加上电场强度为矢量，故而利用其方向角度变化，就能够判断其最近的带电设备是否发生了变化。
请参照图2和图3，本发明的实施例二为：
一种与高压带电设备安全距离实时感知设备，在上述实施例一的基础上，如图2和图3所示，包括外壳1、声光报警装置2、穿戴件3以及设置在外壳1内的控制模块4、备用电池6和电场强度传感器5。其中，声光报警装置2设置于外壳1的外表面上，外壳1与穿戴件3固定连接，穿戴件3用于固定于高空作业人员的肢体上，控制模块4分别与通讯模块7、声光报警装置2和电场强度传感器5相连，通讯模块7用于与登高车控制平台8进行无线通讯。备用电池6分别与控制模块4和电场强度传感器5相连。并且，电场强度传感器5为霍尔传感器。控制模块4用于执行实施例一中的一种与高压带电设备安全距离实时感知方法。
在本实施例中，控制模块4通过通讯模块7接收登高车控制平台8上的移动指令，进而得到作业人员下一步想要移动的位置信息。
在本实施例中，如图2所示，具体地，穿戴件3为扎紧束带，扎紧束带与外壳1固定连接。在其他等同实施例中，穿戴件3还可以使用夹子、扣环等其他的固定装置穿戴于人体上。
综上所述，本发明公开了一种与高压带电设备安全距离实时感知方法及设备，在进行高空作业时，利用电场强度传感器的数据确定最近带电设备的位置，并结合高空作业人员的移动指令对其移动的预期位置以及预期电场强度做出合理地预期，进而判断此次移动是否合理，以确保高空作业人员不会过于接近最近带电设备，并在移动过程中不断地检测实时电场强度并判断最近带电设备是否发生变化，对作业人员的移动路径进行实时纠正，引导其走到安全的作业位置，并配合简单有效地声光报警，减少作业人员犯错的可能，采用穿戴式设计，不会影响人员的带电作业，装设有备用电池，使用方便，提高高空作业的效率，保障高空作业人员的生命安全。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种与高压带电设备安全距离实时感知方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获取高空作业人员身上的电场强度传感器在当前位置感应的电场强度，从而确定当前最近带电设备的位置；
S2、接收并根据所述高空作业人员的移动指令和所述当前位置计算所述高空作业人员在执行所述移动指令后的预期位置，所述移动指令为一次位移的距离及其方向；
S3、计算并判断所述当前最近带电设备的位置在所述预期位置的预期电场强度是否小于电场强度报警值，若是，允许执行所述移动指令，否则显示修改所述移动指令。
2.根据权利要求1所述的一种与高压带电设备安全距离实时感知方法，其特征在于，所述允许执行所述移动指令之后还包括：
在所述高空作业人员执行所述移动指令期间执行步骤S4；
所述步骤S4包括:
S41、实时记录所述电场强度传感器感应的实时电场强度，从而确定与所述实时电场强度对应的实时最近带电设备的位置；
S42、计算所述当前最近带电设备在实时位置感应的电场强度的预期方向；
S43、判断所述预期方向和所述实时电场强度的方向的角度差是否小于或等于预设角度差值，若是，则认为所述实时最近带电设备与所述当前最近带电设备为同一设备，返回所述步骤S41，否则，提示所述高空作业人员停止移动并执行步骤S1。
3.根据权利要求1所述的一种与高压带电设备安全距离实时感知方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：
S0、根据所述高空作业人员的作业环境中带电设备的电压等级和对应的安全距离值设定所述电场强度报警值。
4.根据权利要求3所述的一种与高压带电设备安全距离实时感知方法，其特征在于，所述步骤S1之后以及所述步骤S2之前还包括：
判断所述电场强度传感器在当前位置感应的电场强度是否小于所述电场强度报警值，若是，则执行所述步骤S2，否则发出警报。
5.根据权利要求4所述的一种与高压带电设备安全距离实时感知方法，其特征在于，所述警报为声光警报。
6.根据权利要求1所述的一种与高压带电设备安全距离实时感知方法，其特征在于，所述获取高空作业人员身上的电场强度传感器在当前位置感应的电场强度具体为：
记录所述电场强度传感器在当前位置感应的三个电场强度分量；
根据所述三个电场强度分量计算得到电场强度，其表达式为：
其中，
和
分别表三个所述电场强度分量，H代表电场强度。
7.一种与高压带电设备安全距离实时感知设备，其特征在于，包括外壳、声光报警装置、穿戴件以及设置在所述外壳内的控制模块、通讯模块和电场强度传感器；
所述声光报警装置设置于所述外壳的外表面上，所述外壳与所述穿戴件固定连接，所述穿戴件用于固定于高空作业人员的肢体上，所述控制模块分别与所述通讯模块、所述声光报警装置和所述电场强度传感器相连，所述通讯模块用于与登高车控制平台进行无线通讯；
所述控制模块用于执行权利要求1所述的一种与高压带电设备安全距离实时感知方法。
8.根据权利要求7所述的一种与高压带电设备安全距离实时感知设备，其特征在于，所述电场强度传感器为霍尔传感器。
9.根据权利要求7所述的一种与高压带电设备安全距离实时感知设备，其特征在于，所述穿戴件为扎紧束带，所述扎紧束带与所述外壳固定连接。
10.根据权利要求7所述的一种与高压带电设备安全距离实时感知设备，其特征在于，还包括备用电池；
所述备用电池设置于所述外壳内且分别与所述控制模块和所述电场强度传感器相连。
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|---|
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|---|---|
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