專利名稱：吊車升高限位聲光報警器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于測量領(lǐng)域，尤其涉及一種用于測量吊車吊臂與帶電高壓輸電線路之間安全距離的檢測報警裝置。
背景技術(shù)：
上海超高壓電網(wǎng)500千伏和220千伏的超高壓輸電線路，在地理位置上涉及全上 海所有區(qū)縣。上海超高壓電網(wǎng)擔負著上海地區(qū)95%以上電量輸送的重任，是保障上海電力供應 的“主動脈”。超高壓輸電線路的安全運行，不僅關(guān)系到上海市政府、企業(yè)、商業(yè)、市民等安全可 靠用電，更關(guān)系到上海國際大都市的形象和社會的穩(wěn)定與發(fā)展。分析多年來超高壓輸電線路的線路“外損”事故，其中吊車“碰線”是頭號“殺手”。所謂的吊車“碰線”事故，是指吊車吊臂碰觸在運(即處于帶電運行狀態(tài))高壓輸 電線導線導致的事故，這些事故中，吊車施工中吊臂與超高壓導線的“安全距離”不足是線 路“外損”事故發(fā)生的主要原因?？梢?，在大量市政工程、建筑施工、園林樹木等吊裝作業(yè)，在臨近超高壓輸電線路 下進行施工作業(yè)時，由于吊車作業(yè)人員不能有效控制吊車吊臂與高壓輸電線導線之間的安 全距離，極易發(fā)生吊車吊臂碰觸在運(即處于帶電運行狀態(tài))高壓輸電線導線，從而導致超 高壓輸電線路跳閘、設(shè)備損壞、人員觸電甚至大面積停電事故，給電力系統(tǒng)的安全運行和人 身安全造成重大危害。如何防止該類事故的發(fā)生，是我們面臨的一個重大課題?，F(xiàn)有的高壓線路測距裝置，多采用電場強度檢測的原理進行工作，取得了一定的 防范效果。但是在實際使用中發(fā)現(xiàn)，針對不同電壓等級的輸電線路，在同樣距離的情況下，其 檢測到的電場強度不同，反之亦然。所以，單純設(shè)定一個電場強度報警基準值去適應不同電 壓等級的輸電線路是難以滿足實際工作需要的，而同時攜帶多個適用于不同電壓等級的高 壓線路測距裝置，一方面購置和維護成本較高，另一方面，在使用中容易搞混，反而起不到 應有的防范/報警效果。此外，也有采用超聲波測距儀進行測距的，但是由于輸電線路導線較細，測距返回 波非常弱，實際使用時靈敏度低，測距效果差，無法滿足工作的使用要求?，F(xiàn)有的激光測距儀，雖然測距精度和靈敏度較佳，但是因為激光探頭發(fā)出的是一 束光線，同樣由于輸電線路導線較細，在實際使用過程中存在瞄準困難，瞄準/測量過程較 長，不能適應不同的吊臂工作角度，無法自動進行測距等諸多不便。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種吊車升高限位聲光報警器，其結(jié)合電 場強度檢測和激光測距兩種方式，能適應不同電壓等級的輸變電線路和不同的吊臂工作角度，可自動進行半球面區(qū)域的激光掃描測距、發(fā)出報警信號，且探測頭整體安裝/拆除方 便，便于投運和維護/檢修 本實用新型的技術(shù)方案是提供一種吊車升高限位聲光報警器，包括電場強度檢 測單元和激光測距單元，其特征是在吊車吊臂上設(shè)置一探測頭；在地面或吊車操作室，設(shè) 置一數(shù)據(jù)收集顯示裝置；在所述的探測頭底部設(shè)置磁鐵，探測頭與吊車吊臂之間構(gòu)成磁吸 附式連接結(jié)構(gòu)；在探測頭中設(shè)置由感應電極和電場強度檢測單元構(gòu)成的高壓電場強度檢測 模塊、由激光測距單元、測距探頭和測距探頭擺動驅(qū)動單元構(gòu)成的距離檢測模塊、安全距離 比較模塊和無線信號發(fā)射模塊；在數(shù)據(jù)收集顯示裝置中設(shè)置無線信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理 模塊、LED顯示模塊和聲光報警模塊；在所述的探測頭和數(shù)據(jù)收集顯示裝置之間，設(shè)置無線 數(shù)據(jù)信號傳輸通道。上述的感應電極與電場強度檢測單元的信號輸入端連接，電場強度檢測單元的信 號輸出端與安全距離比較模塊的信號輸入端連接，測距探頭的信號輸出端與激光測距單元 的信號輸入端連接，安全距離比較模塊的信號輸出端與激光測距單元的控制輸入端連接， 電場強度檢測單元的信號輸出端、激光測距單元的信號輸出端和安全距離比較模塊的信號 輸出端與無線信號發(fā)射模塊的信號輸入端分別依次連接；無線信號發(fā)射模塊與無線信號接 收模塊之間無線信號連接；無線信號接收模塊的信號輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸入端 連接，數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸出端與LED顯示模塊和聲光報警模塊的信號輸入端分別依次 連接。具體的，上述的電場強度檢測單元是常規(guī)的感應式電場強度檢測電路。上述的激光測距單元是常規(guī)激光測距儀。上述的測距探頭擺動驅(qū)動單元包括測距探頭轉(zhuǎn)動軸、與測距探頭固接的X-Y軸雙 向搖擺架結(jié)構(gòu)和驅(qū)動搖擺機構(gòu)的驅(qū)動電機。上述的安全距離比較模塊包括放大整形電路、用于將檢測值與設(shè)定值進行比較的 數(shù)字比較電路和用于控制激光測距單元以及測距探頭擺動驅(qū)動單元工作的啟/?？刂齐?路。上述的LED顯示模塊是2位LED驅(qū)動及顯示電路。上述的聲光報警模塊是常規(guī)聲/光報警電路。進一步的，在所述的探測頭中設(shè)置電池組為高壓電場強度檢測模塊、距離檢測模 塊、安全距離比較模塊和無線信號發(fā)射模塊提供電源。在所述的數(shù)據(jù)收集顯示裝置設(shè)置車內(nèi)點煙器車載電源連接插頭，為數(shù)據(jù)收集顯示 裝置提供電源。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實用新型的優(yōu)點是1.采用電場強度檢測和激光測距兩種方式，以電場強度檢測信號的強度作為激光 測距裝置工作的啟動/停止信號，能適應不同電壓等級的輸變電線路，而且實現(xiàn)了低功耗 運行，以適應電池的供電方式；2.讓激光測距探頭采用X-Y軸雙向搖擺機構(gòu)成半球面掃描探測，能適應不同角度 的吊臂工作角度，可自動進行激光測距，使得監(jiān)測工作的可靠性大大提高；3.整體探頭采用磁吸附固定結(jié)構(gòu)/方式，整體安裝/拆除方便，便于投運和維護/ 檢修；[0027]4.各模塊采用標準化設(shè)計，可方便擴展與其它系統(tǒng)互連，費用低廉，從電場和測距信息的采集到數(shù)據(jù)處理、通信、報警自成系統(tǒng)，整體自動化程度高。5.探測頭和數(shù)據(jù)收集顯示裝置之間采用無線信號連接，省去了冗長繁瑣的連線；6.裝置整體不但具有良好的絕緣性還有極強的抗電磁干擾能力，運行安全、可靠、 準確性高。
圖1是本實用新型探測頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是測距探頭擺動驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型電系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。圖1中，在探測頭1的底部設(shè)置磁鐵2，使探測頭與吊車吊臂3之間構(gòu)成磁吸附式 連接固定結(jié)構(gòu)；在探測頭中設(shè)置由感應電極4和電場強度檢測單元5構(gòu)成的高壓電場強度 檢測模塊、由激光測距單元6、測距探頭7和測距探頭擺動驅(qū)動單元8構(gòu)成的距離檢測模塊、 安全距離比較模塊9和無線信號發(fā)射模塊10。圖2中，測距探頭擺動驅(qū)動單元包括測距探頭轉(zhuǎn)動軸8-1、與測距探頭固接的X-Y 軸雙向搖擺架結(jié)構(gòu)8-2和驅(qū)動搖擺機構(gòu)的驅(qū)動電機8-3和8-4。X-Y軸雙向搖擺機構(gòu)的作用是使激光測距探頭沿X坐標軸和/或Y坐標軸做相應 擺動，其效果與交通系統(tǒng)的全景監(jiān)控攝像頭所用的“云臺”相同。在實際工作時，兩個驅(qū)動電機轉(zhuǎn)達，驅(qū)動X-Y軸雙向搖擺機構(gòu)運動，帶動激光測距 探頭實現(xiàn)半球面區(qū)域探測掃描，達到自動測距、適應吊車吊臂不同工作角度的目的。為了圖面的簡潔，本圖中未示出其詳細的各部件結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實際 實施時，可參考中國專利文獻CN 99125627. 1 “攝像機掃描擴展云臺”、CN95116433. 3 “三軸 單點瞬間鎖定雙半球關(guān)節(jié)云臺”或CN 02265491. 7 “球形攝像機旋轉(zhuǎn)云臺”中的相關(guān)內(nèi)容， 具體結(jié)構(gòu)關(guān)系和動作過程在此不再詳述。圖3中，本裝置在探測頭A中設(shè)置由感應電極和電場強度檢測單元構(gòu)成的高壓電 場強度檢測模塊Al、由激光測距單元、測距探頭和測距探頭擺動驅(qū)動單元構(gòu)成的距離檢測 模塊A2、安全距離比較模塊A3和無線信號發(fā)射模塊A4 ；在數(shù)據(jù)收集顯示裝置B中設(shè)置無線 信號接收模塊Bi、數(shù)據(jù)處理模塊B2、LED顯示模塊B3和聲光報警模塊B4 ；在探測頭和數(shù)據(jù) 收集顯示裝置之間，設(shè)置無線數(shù)據(jù)信號傳輸通道C。其中，感應電極與電場強度檢測單元的信號輸入端連接，電場強度檢測單元的信 號輸出端與安全距離比較模塊的信號輸入端連接，測距探頭的信號輸出端與激光測距單元 的信號輸入端連接，安全距離比較模塊的信號輸出端與激光測距單元的控制輸入端連接， 電場強度檢測單元的信號輸出端、激光測距單元的信號輸出端和安全距離比較模塊的信號 輸出端與無線信號發(fā)射模塊的信號輸入端分別依次連接；無線信號發(fā)射模塊與無線信號接 收模塊之間無線信號連接，無線信號接收模塊的信號輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸入端 連接，數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸出端與LED顯示模塊和聲光報警模塊的信號輸入端分別依次連接。由圖可見，為了控制外部裝置(諸如吊車的動力電源或吊車吊臂的控制裝置等) 完全可以在無線信號接收模塊的信號輸出端再設(shè)置一個驅(qū)動輸出模塊(圖中用虛線方框 B5來表示)，用于輸出相應的驅(qū)動/控制信號，進一步提高吊車的操作安全性。此處，電場強度檢測單元采用常規(guī)的感應式電場強度檢測電路即可。激光測距單元是常規(guī)的激光測距儀。安全距離比較模塊包括用于將感應式電場強度檢測電路的輸出信號進行預處理 的放大整形電路、用于將實際檢測值與預設(shè)定值進行比較的數(shù)字比較電路和用于控制激光 測距單元以及測距探頭擺動驅(qū)動單元工作的啟/?？刂齐娐贰．敻袘诫妶鰪姸葯z測電路的輸出信號大于預設(shè)定值時，數(shù)字比較電路通過啟/ ?？刂齐娐份敵黾す鉁y距單元和測距探頭擺動驅(qū)動單元“開始工作”的控制信號，反之，若 感應式電場強度檢測電路的輸出信號小于預設(shè)定值，啟/?？刂齐娐份敵黾す鉁y距單元和 測距探頭擺動驅(qū)動單元“停止工作”的控制信號，這樣可以避免在吊車吊臂距帶電輸電線路 距離較遠時激光測距單元和測距探頭擺動驅(qū)動單元處于“工作”狀態(tài)所帶來的不必要的電 源消耗，有利于延長探測頭中電池的工作時間和使用壽命，實現(xiàn)“低功耗”的運行效果。數(shù)據(jù)處理模塊采用常規(guī)的單片機CPU數(shù)據(jù)處理電路即可。LED顯示模塊采用2位LED驅(qū)動及顯示電路即可顯示分米級間隔距離數(shù)據(jù)。聲光報警模塊是常規(guī)聲/光報警電路。此外，在探測頭中設(shè)置電池組(圖中未示出)為高壓電場強度檢測模塊、距離檢測 模塊、安全距離比較模塊和無線信號發(fā)射模塊提供電源。在數(shù)據(jù)收集顯示裝置設(shè)置車內(nèi)點煙器車載電源連接插頭(圖中未示出)，為數(shù)據(jù) 收集顯示裝置提供電源。由于前述的感應式電場強度檢測電路、激光測距儀、數(shù)字比較電路、啟/停控制電 路、數(shù)據(jù)處理CPU電路、2位LED驅(qū)動及顯示電路以及聲/光報警電路均為現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員，在領(lǐng)會和掌握本技術(shù)方案的創(chuàng)新意圖和構(gòu)思之后，無需經(jīng)過創(chuàng)造性勞動，可實 現(xiàn)本技術(shù)方案之技術(shù)效果，故對于上述功能電路的具體元件構(gòu)成和相互之間的連接關(guān)系， 在此不再詳述。實際使用過程中，本裝置的運行參數(shù)測試如下1、最小測量距離2米；最大測量距離8. 5米；測量角度彡180° ；2、線路電壓與吊臂安全報警距離電壓等級(kV) 10 35 11022050報警距離(m)3 士 0.1 4. 5 士 0. 2 6 士 0. 3 8 士 0. 53、測距精度彡5%4、無線通信有效距離30米5、通信接口 433MHz6、報警音響2米內(nèi)清晰可聽，間隙音效；7、報警光亮2米內(nèi)清晰可見，間隙光效；8、檢測裝置工作電壓DC 9V 士 2V9、接受終端工作電壓DC 12V 士 2V[0064]10、適用檢測電壓范圍AC IOkV 500kV由于本技術(shù)方案的探測頭采用磁吸附固定結(jié)構(gòu)/方式，整體安裝/拆除方便，且其電路部分采用先檢測電場強度，當電場強度達到或低于設(shè)定值時，啟動/停止激光測距模 塊的工作以及激光測距探頭的擺動，能適應不同電壓等級的輸變電線路，而且實現(xiàn)了低功 耗運行；同時，對激光測距探頭采用搖擺式半球面掃描探測，能適應不同角度的吊臂工作角 度，可自動進行激光測距，使得監(jiān)測工作的可靠性大大提高；各模塊采用標準化設(shè)計，可方 便擴展與其它系統(tǒng)互連，整體自動化程度高；探測頭和數(shù)據(jù)收集顯示裝置之間采用無線信 號連接，省去了冗長繁瑣的連線；裝置整體不但具有良好的絕緣性還有極強的抗電磁干擾 能力，運行安全、可靠、準確性高。本實用新型可廣泛用于在臨近超高壓輸電線路下進行吊裝作業(yè)的施工領(lǐng)域。
權(quán)利要求一種吊車升高限位聲光報警器，包括電場強度檢測單元和激光測距單元，其特征是在吊車吊臂上設(shè)置一探測頭；在地面或吊車操作室，設(shè)置一數(shù)據(jù)收集顯示裝置；在所述的探測頭底部設(shè)置磁鐵，探測頭與吊車吊臂之間構(gòu)成磁吸附式連接結(jié)構(gòu)；在探測頭中設(shè)置由感應電極和電場強度檢測單元構(gòu)成的高壓電場強度檢測模塊、由激光測距單元、測距探頭和測距探頭擺動驅(qū)動單元構(gòu)成的距離檢測模塊、安全距離比較模塊和無線信號發(fā)射模塊；在數(shù)據(jù)收集顯示裝置中設(shè)置無線信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、LED顯示模塊和聲光報警模塊；在所述的探測頭和數(shù)據(jù)收集顯示裝置之間，設(shè)置無線數(shù)據(jù)信號傳輸通道。
2.按照權(quán)利要求1所述的吊車升高限位聲光報警器，其特征是所述的感應電極與電 場強度檢測單元的信號輸入端連接，電場強度檢測單元的信號輸出端與安全距離比較模塊 的信號輸入端連接，測距探頭的信號輸出端與激光測距單元的信號輸入端連接，安全距離 比較模塊的信號輸出端與激光測距單元的控制輸入端連接，電場強度檢測單元的信號輸出 端、激光測距單元的信號輸出端和安全距離比較模塊的信號輸出端與無線信號發(fā)射模塊的 信號輸入端分別依次連接；無線信號發(fā)射模塊與無線信號接收模塊之間無線信號連接；無線信號接收模塊的信號輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊的信號輸入端連接，數(shù)據(jù)處理模塊的 信號輸出端與LED顯示模塊和聲光報警模塊的信號輸入端分別依次連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的吊車升高限位聲光報警器，其特征是所述的電場強度檢測單 元是常規(guī)的感應式電場強度檢測電路。
4.按照權(quán)利要求1所述的吊車升高限位聲光報警器，其特征是所述的激光測距單元是 常規(guī)激光測距儀。
5.按照權(quán)利要求1所述的吊車升高限位聲光報警器，其特征是所述的測距探頭擺動驅(qū) 動單元包括測距探頭轉(zhuǎn)動軸、與測距探頭固接的X-Y軸雙向搖擺架結(jié)構(gòu)和驅(qū)動搖擺機構(gòu)的 驅(qū)動電機。
6.按照權(quán)利要求1所述的吊車升高限位聲光報警器，其特征是所述的安全距離比較模 塊包括放大整形電路、用于將檢測值與設(shè)定值進行比較的數(shù)字比較電路和用于控制激光測 距單元以及測距探頭擺動驅(qū)動單元工作的啟/?？刂齐娐?。
7.按照權(quán)利要求1所述的吊車升高限位聲光報警器，其特征是所述的LED顯示模塊是 2位LED驅(qū)動及顯示電路。
8.按照權(quán)利要求1所述的吊車升高限位聲光報警器，其特征是所述的聲光報警模塊是 常規(guī)聲/光報警電路。
9.按照權(quán)利要求1所述的吊車升高限位聲光報警器，其特征是在所述的探測頭中設(shè)置 電池組為高壓電場強度檢測模塊、距離檢測模塊、安全距離比較模塊和無線信號發(fā)射模塊 提供電源。
10.按照權(quán)利要求1所述的吊車升高限位聲光報警器，其特征是在所述的數(shù)據(jù)收集顯 示裝置設(shè)置車內(nèi)點煙器車載電源連接插頭，為數(shù)據(jù)收集顯示裝置提供電源。
專利摘要一種吊車升高限位聲光報警器，屬測量領(lǐng)域。包括電場強度檢測單元和激光測距單元，其特征是在吊車吊臂上設(shè)置一個探測頭；在吊車操作室設(shè)置一個數(shù)據(jù)收集顯示裝置；在探測頭底部設(shè)置磁鐵，探測頭與吊車吊臂之間構(gòu)成磁吸附式連接結(jié)構(gòu)；在探測頭中設(shè)置高壓電場強度檢測模塊、距離檢測模塊、安全距離比較模塊和無線信號發(fā)射模塊；在數(shù)據(jù)收集顯示裝置中設(shè)置無線信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、LED顯示模塊和聲光報警模塊；在探測頭和數(shù)據(jù)收集顯示裝置之間，設(shè)置無線數(shù)據(jù)信號連接通道。其綜合電場強度檢測和激光測距兩種方式，適應不同電壓等級輸變電線路和吊臂不同工作角度，可自動進行半球面區(qū)域測距掃描，整體安裝/拆除方便，便于投運和維護/檢修。
文檔編號B66C15/06GK201703993SQ201020190429
公開日2011年1月12日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者喬衛(wèi)東, 付正賢, 杜科, 林俊, 熊超英, 王新漢, 章榮星, 陸敏勇 申請人:上海市電力公司超高壓輸變電公司