高空平台防触电安全预警装置研发设计

高空平台防触电安全预警装置研发设计

姚红涛,杨涛,李春松,杨志凯

云南电网有限责任公司红河供电局 云南 661000

摘要：本发明针对高空平台安全问题，设计一种安全预警装置，将防护装置安装在平台的最高点上，通过传感器检测平台上的电压值，当电压达到安全值时（正常）报警，并发出警报声。此装置可以实现在平台未停电之前，警示人员注意高空平台存在触电危险的情况，当出现触电时安全预警装置会发出报警声提醒现场工作人员及时采取防护措施，从而避免触电事故发生；同时能够起到一定的安全预警作用。通过检测预警使作业人员第一时间发现危险并及时采取有效保护措施并消除事故隐患。本文通过介绍高空平台防触电安全预警装置的设计方案和原理，并对其进行应用实例分析和实验验证了设计科学性和实用性之后对该装置提供一种可靠、实用和具有较高价值度的方案[1]。

关键词：高空作业；防触电；安全预警装置

引言：本发明涉及配电网技术领域，具体为一种高空平台防触电安全预警装置，包括用于检测高压电线电场信号的传感器模块、声光报警模块和电源模块，传感器模块的输出端与声光报警模块的输入端连接，传感器模块和声光报警模块的电源端均与电源模块的输出端连接。本发明使用近电场传感器，当传感器接近电场时，将会产生电压信号，该电压信号与靠近电场距离成一定正比关系，将信号接入电压比较器，设置一定阈值电压，达到时将触发声光报警器，传感器模块用于感应强电信号，当传感器模块逐步接近带电体且距离达到设置范围之内时，传感器模块发出信号，声光报警模块接收到信号后报警，提醒操作人员已接近带电设备，停止操作，达到安全预警的目的。

1背景技术

目前存在的问题：高空平台是电力施工中极其重要的施工设备，在电力施工中起着非常重要的作用，高空平台升降的行程较大，在电力现场施工时，特别是变电站内施工时，高空平台需要与带电体（例如高压设备）保持一定的安全距离。

目前为了保证施工安全，通常是高空平台作业人员根据自身经验，使得平台与带电体保持在安全距离外，但是由于高空平台上作业人员身高、作业高度差异较大，再加上设备操作从人员受注意力、判断力、视力范围、风力风向、设备运动的惯性等影响，稍有不慎就容易发生触电事故，造成机毁人亡，是电力部门安全生产中需要解决的难题。

2发明内容

本发明的目的在于提供一种高空平台防触电安全预警装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高空平台防触电安全预警装置，包括用于检测高压电线电场信号的传感器模块、声光报警模块和电源模块，所述传感器模块的输出端与声光报警模块的输入端连接，所述传感器模块和声光报警模块的电源端均与电源模块的输出端连接。

作为优选，所述传感器模块包括铜片电容、电阻R5、R6、R7、R8、R9和运算放大器，电阻R6的一端铜片电容连接，另一端连接电阻R7和运算放大器的反相输入口，电阻R7输出端连接电阻R8和R9，电阻R8的输出端连接于运算放大器的输出端，所述运算放大器的正相输入端通过电阻R5接地。

作为优选，所述声光报警模块包括可控精密稳压源TL431、比较器、发光二极管、三极管Q1和蜂鸣器，比较器的1号端口依次连接有电阻R15和三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接蜂鸣器的负极，三极管Q1的发射极接地，蜂鸣器的负极还连接发光二极管的负极，所述蜂鸣器的正极连接电源并通过电阻R1连接发光二极管的正极。

作为优选，所述电源模块包括降压/升压双模式转换器TPS63802DLAR、稳压器RT9013-33GB，RT9013-33GB的3号端口通过电阻R24连接+5V电压，RT9013-33GB的2号端口和1号端口之间连接有电容C27，电容C26、C27并联于+5V电压和1号端口之间，RT9013-33GB的5号端口连接有电容C28和C29。

作为优选，TPS63802DLAR的4、5号端口之间依次串联有电阻R4、电阻R3和电阻R2，电阻R3和电阻R2之间还通过导线连接于TPS63802DLAR的6号端口，TPS63802DLAR的6号端口通过电容C2接地，TPS63802DLAR的7、9端口之间连接电感L1，TPS63802DLAR的8、10端口之间连接有电容C60，TPS63802DLAR的1、10端口通过导线连接。

作为优选，所述电源模块通过两节7号干电池供电。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的高空平台防触电安全预警装置，由传感器模块、声光报警模块和电源模块构成，使用近电场传感器，当传感器接近电场时，将会产生电压信号，该电压信号与靠近电场距离成一定正比关系，将信号接入电压比较器，设置一定阈值电压，达到时将触发声光报警器，传感器模块用于感应强电信号，当传感器模块逐步接近带电体且距离达到设置范围之内时，传感器模块发出信号，声光报警模块接收到信号后报警，提醒操作人员已接近带电设备，停止操作，达到安全预警的目的。该套装置采用无线方式传输，适用的电压等级为10kV、35kV、110kV和220kV，无障碍的情况下通讯距离可达200米以上。

3结构原理

本发明的高空平台防触电安全预警装置的工作原理：采用铜片电容检测，当铜片电容接近交流高压电时，电容两端将会产生电压降，电压大小与高压电大小和距高压电距离成正比，通过运算放大器将该信号放大后输出给后级电路，通过TL431设置一个电压阈值，与近电场传感器输出信号接入比较器，当传感器接近电场一定距离且被测电压达到设定值，假定被测电压等级为220V，则大于该电压值的电压均可检测，如1KV，10KV，35KV时，输出电压大于阈值，比较将控制三极管导通，从而控制声光报警器，使用两节7号干电池供电，通过TPS63802DLAR将电压升至5V，供给5V电路使用，在通过RT9013-33GB将5V电路转换为3.3V，供给3.3V电路。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定

4技术指标

本发明的高空平台防触电安全预警装置通过电压检测方法使工作现场所处环境电压达到安全值。当电压达到安全值时将会发出警报声提醒工作人员可能存在触电风险。当电压达到安全值时报警，该装置会发出报警声，该警示声会触发防护装置发出警报声并向工作人员发出信号，提醒工作人员进行防护措施预防触电事故发生；同时可以防止在安全防护措施不到位时误触高空平台而触电事故发生。此装置技术指标可通过其所述传感器检测得到。通过传感器检测得到电压后可将信号通过无线传输模块发送给无线通讯模块，由无线通讯模块接收到信号之后进行分析判断并发送给相关的控制装置进行控制动作；控制装置通过开关打开并控制所述防护装置发出警报声[2]。

5应用实例

通过对某工程项目开展高空平台防触电安全预警装置性能分析，最终选择本发明技术方案，为实际应用奠定基础。项目建设地点为重庆市渝北区某建筑工地，工程规模为高层建筑5层（含5层),由本装置完成高空平台防护并通过检测高空平台电气设备参数自动发出预警声。其预警声通过手机 app推送到现场人员手机上。经过现场查看及对使用说明进行确认后，安全预警装置即开始启动并发出警报声同时还进行警示措施：关闭电源并切断电源及其它电气设备、禁止使用电焊等施工操作。本设计实现了高空平台供电安全预警，确保了高空平台安全防范措施实现。

6实验结果

本文采用不同尺寸的钢丝绳，分别对实验中防触电安全预警装置工作时的震动情况进行测试。首先对实验中设置固定防护装置的钢丝绳上设置固定孔，然后对在平台上移动的检测装置与设置在固定孔内的检测装置进行比较。但是如果遇到多个位置同时移动时警报声就不会重复，所以不能完全排除发生某一地点可能出现过漏电事故或是操作不当而引发火灾事故时装置就不能起到警示和保护作用。

7结论

本发明针对高空平台安全问题设计了一种安全预警装置，该防护装置通过检测平台电压（低电压）来实现对平台进行预防和保护，该预警装置将平台安装在一个平台上，通过检测平台电压（低电压）进行预警提醒工作人员将危险降低到安全范围之内。本发明利用了计算机技术及传感器技术，对平台中电压进行检测、统计并发出警报信号，从而使高压电能够有效地避免其对作业人员带来危险问题。并且能够在发现有触电隐患时及时采取有效防护措施以避免触电事故发生。对安全预警装置可作为预防性措施进行应用时具有较大意义。本文只对本发明系统做了简单而实用的介绍其原理和结构；在此基础上还对整个系统做出了简单阐述与说明并对系统结构进行了优化设计与系统配置并结合实际工程进行了实践验证；同时本设计也属于传统发明与技术的改进与延伸；最后本系统在一定程度上降低了高空平台防触电安全预警装置对高空平台的成本投入及在实际应用中可能带来危害问题，具有较高价值度。

参考文献：

[1]杜达文, Du, Dawen,等. 井下防触电安全装置的研究设计[J]. 机械管理开发, 2017, 32(3):3.

[2]陈爱群. 防触电语言报警安全帽的改进[J]. 电工技术, 1998(9):1.