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基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，包括設(shè)置于工作邊界的至少三個信號發(fā)生裝置和設(shè)置于作業(yè)設(shè)備的信號接收裝置；所述信號發(fā)生裝置包括無線信號發(fā)生器和超聲波發(fā)生器，所述信號發(fā)生裝置設(shè)置于工作邊界的三個參考點，該三個參考點以不共線的方式設(shè)置于工作邊界；所述信號接收裝置包括超聲波接收器、無線信號接收器和處理器，所述超聲波接收器和無線信號接收器的輸出端與處理器的輸入端電連接，所述處理器根據(jù)接收到同一參考點的無線信號和超聲波的時間差計算作業(yè)設(shè)備到該參考點的距離,能夠在高壓電場中對作業(yè)設(shè)備進行準(zhǔn)確定位，確保作業(yè)設(shè)備與帶電設(shè)備保持安全距離。
【專利說明】基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，尤其涉及一種基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]變電站高電壓開關(guān)場施工是一項十分危險的工作；開關(guān)場由數(shù)量眾多的高壓銅排和開關(guān)組成的網(wǎng)格狀場地，由于眾多的開關(guān)處于長時間工作狀態(tài)，難免出現(xiàn)故障，或者其他輔助設(shè)備的故障，因此，需要在開關(guān)場中進行檢修等施工。由于變電站的特殊性與重要性，在變電場內(nèi)施工時無法做到完全停電施工，只能進行部分停電施工，另一部分仍然處于帶電工作狀態(tài)，目前采用安全圍欄等隔離方式將帶電區(qū)域進行隔離，這些措施能夠保證人工施工的方式對人員進行有效的安全保護；但是，當(dāng)施工過程中采用工程車、吊車等作業(yè)設(shè)備時，這些設(shè)備的與帶電設(shè)備的安全距離只能通過操作人員的經(jīng)驗和技巧進行判斷，往往造成檢修事故，比如對絕緣子等帶電設(shè)備造成損壞，更為重要的是對作業(yè)人員的人身安全帶來巨大的威脅。
[0003]為了避免檢修事故的發(fā)生，目前通過電子設(shè)備進行定位，比如GPS定位，RFID定位等，上述的定位方式都是通過無線信號來進行定位，但是存在如下問題:由于變電站屬于高壓場并具有較強的電場，因此對無線信號造成很大干擾，造成定位不精確甚至定位失靈的問題。
[0004]因此，需要提出一種新的用于高壓電場中對作業(yè)設(shè)備進行定位的設(shè)備，能夠在高壓電場中對作業(yè)設(shè)備進行準(zhǔn)確定位，確保作業(yè)設(shè)備與帶電設(shè)備保持安全距離，不會受到高壓電場及其他因素的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，能夠在高壓電場中對作業(yè)設(shè)備進行準(zhǔn)確定位，確保作業(yè)設(shè)備與帶電設(shè)備保持安全距離，不會受到高壓電場及其他因素的影響。
[0006]本發(fā)明提供的一種基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，包括設(shè)置于工作邊界的至少三個信號發(fā)生裝置和設(shè)置于作業(yè)設(shè)備的信號接收裝置；
[0007]所述信號發(fā)生裝置包括無線信號發(fā)生器和超聲波發(fā)生器，所述信號發(fā)生裝置設(shè)置于工作邊界的三個參考點，該三個參考點以不共線的方式設(shè)置于工作邊界；
[0008]所述信號接收裝置包括超聲波接收器、無線信號接收器和處理器，所述超聲波接收器和無線信號接收器的輸出端與處理器的輸入端電連接，所述處理器根據(jù)接收到同一參考點的無線信號和超聲波的時間差計算作業(yè)設(shè)備到該參考點的距離。
[0009]進一步，設(shè)置在同一個參考點的無線信號發(fā)生器和超聲波發(fā)生器同時動作發(fā)出無線信號和超聲波信號。
[0010]進一步，設(shè)置在不同參考點的信號發(fā)生裝置按照設(shè)定的順序依次動作向信號接收裝置發(fā)射無線信號和超聲波信號，且每個參考點信號發(fā)生裝置按照設(shè)定的順序周期性循環(huán)向信號接收器發(fā)送定位信號。
[0011]進一步，所述信號發(fā)生裝置還包括命令接收單元、控制單元、無線信號驅(qū)動單元以及超聲波驅(qū)動單元，所述命令接收單元接收動作命令并傳輸給控制單元，所述控制單元根據(jù)動作命令并控制無線信號發(fā)生器和超聲波發(fā)生器動作。
[0012]進一步，所述定位系統(tǒng)還包括命令發(fā)送單元和命令調(diào)制器，所述命令發(fā)送單元的輸入端與命令調(diào)制器的輸出端連接，所述命令調(diào)制器的輸入端與處理器的命令輸出端連接，所述命令調(diào)制器根據(jù)處理器輸出的命令進行命令信號的編碼調(diào)制，并通過命令發(fā)送單元發(fā)送給相對應(yīng)的命令接收單元。
[0013]進一步，所述定位系統(tǒng)還包括與處理器連接的報警器，當(dāng)作業(yè)設(shè)備與參考點的距離小于安全距離時，處理器發(fā)出報警命令并通過報警器報警。
[0014]進一步，所述命令接收單元和命令發(fā)送單元均為無線電路，且命令接收單元和命令發(fā)送單元的無線信號與無線信號接收器和無線信號發(fā)生器的工作在不同頻段范圍內(nèi)。
[0015]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，能夠在高壓電場中進行穩(wěn)定作業(yè)，不受電場影響，能夠在高壓電場中對作業(yè)設(shè)備進行準(zhǔn)確定位，確保作業(yè)設(shè)備與帶電設(shè)備保持安全距離，從而避免能夠有效減少高壓電場中作業(yè)事故的發(fā)生。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述:
[0017]圖1為本發(fā)明的原理圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的電路原理框圖。

【具體實施方式】
[0019]圖1為本發(fā)明的原理圖，圖2為本發(fā)明的電路原理框圖，如圖所示，本發(fā)明提供的一種基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，包括設(shè)置于工作邊界的至少三個信號發(fā)生裝置和設(shè)置于作業(yè)設(shè)備的信號接收裝置；
[0020]所述信號發(fā)生裝置包括無線信號發(fā)生器和超聲波發(fā)生器，所述信號發(fā)生裝置設(shè)置于工作邊界的三個參考點，該三個參考點以不共線的方式設(shè)置于工作邊界，當(dāng)然信號發(fā)生裝置可以為三個，四個或者更多，三個參考點可以共面設(shè)置，也可以不共面設(shè)置，但是必須滿足三個參考點均設(shè)置在工作邊界，其中，該工作邊界是指各供電設(shè)備所在的位置圍成的區(qū)域中，各供電設(shè)備之間的連接線即為該區(qū)域的工作邊界，不僅僅包括各供電設(shè)備之間連接線垂直投影到地面的邊界，也包括高壓線等形成的高空邊界，因此，如果作業(yè)設(shè)備不處于高空作業(yè)，因此，不會觸及到高壓線等供電設(shè)施，因此，只需在其他設(shè)備處設(shè)置信號發(fā)生裝置即可，如果作業(yè)設(shè)備需要高空作業(yè)，因此，不僅僅地面邊界設(shè)置有信號發(fā)生裝置，而且空中邊界也需要設(shè)置信號發(fā)生裝置，以判斷作業(yè)設(shè)備與帶電設(shè)備的安全距離，當(dāng)然，不管設(shè)置多少個信號發(fā)生裝置，其工作原理實質(zhì)是一樣的，因此，本實施例中，以三個信號發(fā)生裝置進行說明。
[0021]所述信號接收裝置包括超聲波接收器、無線信號接收器和處理器，所述超聲波接收器和無線信號接收器的輸出端與處理器的輸入端電連接，所述處理器根據(jù)接收到同一參考點的無線信號和超聲波的時間差計算作業(yè)設(shè)備到該參考點的距離；本發(fā)明的基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，能夠在高壓電場中進行穩(wěn)定作業(yè)，不受電場影響，能夠在高壓電場中對作業(yè)設(shè)備進行準(zhǔn)確定位，確保作業(yè)設(shè)備與帶電設(shè)備保持安全距離，從而避免能夠有效減少高壓電場中作業(yè)事故的發(fā)生。
[0022]本實施例中，設(shè)置在同一個參考點的無線信號發(fā)生器和超聲波發(fā)生器同時動作發(fā)出無線信號和超聲波信號，雖然在高壓電場中，由于無線信號不直接參與到定位中，至少作為定位的參考信號，因此，高壓電場對電磁信號的影響并不會造成最終定位精度出現(xiàn)偏差，再由于無線信號的傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于超聲波的傳輸速度，并且無線信號在本定位系統(tǒng)中的傳輸距離極短，因此，無線信號發(fā)出到接收可視為無時間延遲，因此，只要保證無線信號發(fā)生器和超聲波發(fā)生器同時發(fā)出信號，并且信號接收裝置確定好接收到無線信號的時刻以及接收到超聲波的時刻，兩個時刻點的間隔即為超聲波從發(fā)出點到接收點的傳輸時間，然后根據(jù)超聲波的波速即可準(zhǔn)確確定作業(yè)機械與當(dāng)前參考點的距離。
[0023]本實施例中，設(shè)置在不同參考點的信號發(fā)生裝置按照設(shè)定的順序依次動作向信號接收裝置發(fā)射無線信號和超聲波信號，如圖1所示，如信號發(fā)生裝置A中的無線信號發(fā)生器A和超聲波發(fā)生器A同時發(fā)出信號后，再控制信號發(fā)生裝置B中的無線信號發(fā)生器B和超聲波發(fā)生器B同時發(fā)出信號，能夠確保各信號發(fā)生裝置所產(chǎn)生的信號不會相互干擾，以使定位精度得到有效地保證；且每個參考點信號發(fā)生裝置按照設(shè)定的順序周期性循環(huán)向信號接收器發(fā)送定位信號，通過這種方式，能夠作業(yè)設(shè)備在移動作業(yè)中也能夠準(zhǔn)確監(jiān)控到作業(yè)設(shè)備到參考點距離，以確保施工的安全性；當(dāng)然，循環(huán)周期根據(jù)實際情況來通過人工的方式進行設(shè)定，實際情況包括作業(yè)設(shè)備的移動速度、作業(yè)設(shè)備的作業(yè)半徑、工作邊界的大小等因素。
[0024]本實施例中，所述信號發(fā)生裝置還包括命令接收單元、控制單元、無線信號驅(qū)動單元以及超聲波驅(qū)動單元，所述命令接收單元接收動作命令并傳輸給控制單元，所述控制單元根據(jù)動作命令并控制無線信號發(fā)生器和超聲波發(fā)生器動作，所述定位系統(tǒng)還包括命令發(fā)送單元和命令調(diào)制器，所述命令發(fā)送單元的輸入端與命令調(diào)制器的輸出端連接，所述命令調(diào)制器的輸入端與處理器的命令輸出端連接，所述命令調(diào)制器根據(jù)處理器輸出的命令進行命令信號的編碼調(diào)制，并通過命令發(fā)送單元發(fā)送給相對應(yīng)的命令接收單元，所述處理器根據(jù)設(shè)定的程序(該程序可以通過現(xiàn)有技術(shù)中的程序進行實現(xiàn))向命令調(diào)制器輸出調(diào)制命令，比如:需要首先控制信號發(fā)生裝置A先工作，然后按照A-B-C-A的順序進行循環(huán)動作，那么命令調(diào)制器進行相應(yīng)的編碼調(diào)制，并且輸出只能使設(shè)置于信號發(fā)生裝置A的命令接收單元接收執(zhí)行命令，并傳輸?shù)娇刂茊卧?，控制單元輸出控制命令給無線信號驅(qū)動單元以及超聲波驅(qū)動單元動作，從而使無線信號發(fā)生器和超聲波發(fā)生器同時發(fā)出定位信號，但在實際工作中，由于無線信號發(fā)生器和超聲波發(fā)生器發(fā)出信號瞬間可能會出現(xiàn)偏差，比如說無線信號發(fā)生器發(fā)出無線信號的時刻晚于超聲波發(fā)生器發(fā)出超聲波的時刻，因此，需要使用前確定好改延時長度，然后通過控制單元進行延時控制，以保證超聲波和無線信號能夠同時發(fā)出，使用前確定延時長度可以通過現(xiàn)有的方式或者方法進行確定，其中，上述中的各單元均可以采用現(xiàn)有的電路或者集成電路實現(xiàn)，在此不加以贅述。
[0025]本實施例中，所述定位系統(tǒng)還包括與處理器連接的報警器，當(dāng)作業(yè)設(shè)備與參考點的距離小于安全距離時，處理器發(fā)出報警命令并通過報警器報警，當(dāng)無線信號接收器接收到無線信號后，處理器立即確定接收時刻，當(dāng)超聲波接收器接收到超聲波后，處理器立即確定超聲波接收時刻，處理器通過預(yù)置的程序計算兩個時刻的差值即為超聲波的傳播時間，并且通過預(yù)置的超聲波的傳播速度計算出參考點與作業(yè)設(shè)備之間的距離，并且在處理器中預(yù)置有安全距離閾值，該安全距離閾值包括安全距離，相對安全距離以及危險距離，且安全距離〉相對安全距離〉危險距離，當(dāng)處理器將檢測距離與安全距離閾值比較，若檢測距離大于或者等于安全距離，報警器不動作，所檢測距離小于安全距離且大于危險距離，則處理器輸出報警指令，報警器報警，所檢測距離小于或者等于危險距離，則報警器改變報警頻率，進一步進行提示報警，一般情況下，當(dāng)檢測距離小于安全距離并大于危險距離時，報警器報警，作業(yè)人員都會作出反饋，上述中的檢測距離為當(dāng)前檢測到的作業(yè)設(shè)備與參考點之間的距離，所述處理器為現(xiàn)有技術(shù)中的芯片或者單片機，所述報警器為聲光報警器。
[0026]本實施例中，所述命令接收單元和命令發(fā)送單元均為無線電路，且命令接收單元和命令發(fā)送單元的無線信號與無線信號接收器和無線信號發(fā)生器的工作在不同頻段范圍內(nèi)，能夠避免控制命令信號和測試用的無線信號發(fā)生相互干擾，確保最終測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0027]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，其特征在于:包括設(shè)置于工作邊界的至少三個信號發(fā)生裝置和設(shè)置于作業(yè)設(shè)備的信號接收裝置； 所述信號發(fā)生裝置包括無線信號發(fā)生器和超聲波發(fā)生器，所述信號發(fā)生裝置設(shè)置于工作邊界的三個參考點，該三個參考點以不共線的方式設(shè)置于工作邊界； 所述信號接收裝置包括超聲波接收器、無線信號接收器和處理器，所述超聲波接收器和無線信號接收器的輸出端與處理器的輸入端電連接，所述處理器根據(jù)接收到同一參考點的無線信號和超聲波的時間差計算作業(yè)設(shè)備到該參考點的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)置在同一個參考點的無線信號發(fā)生器和超聲波發(fā)生器同時動作發(fā)出無線信號和超聲波信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)置在不同參考點的信號發(fā)生裝置按照設(shè)定的順序依次動作向信號接收裝置發(fā)射無線信號和超聲波信號，且每個參考點信號發(fā)生裝置按照設(shè)定的順序周期性循環(huán)向信號接收器發(fā)送定位信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，其特征在于:所述信號發(fā)生裝置還包括命令接收單元、控制單元、無線信號驅(qū)動單元以及超聲波驅(qū)動單元，所述命令接收單元接收動作命令并傳輸給控制單元，所述控制單元根據(jù)動作命令并控制無線信號發(fā)生器和超聲波發(fā)生器動作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，其特征在于:所述定位系統(tǒng)還包括命令發(fā)送單元和命令調(diào)制器，所述命令發(fā)送單元的輸入端與命令調(diào)制器的輸出端連接，所述命令調(diào)制器的輸入端與處理器的命令輸出端連接，所述命令調(diào)制器根據(jù)處理器輸出的命令進行命令信號的編碼調(diào)制，并通過命令發(fā)送單元發(fā)送給相對應(yīng)的命令接收單兀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，其特征在于:所述定位系統(tǒng)還包括與處理器連接的報警器，當(dāng)作業(yè)設(shè)備與參考點的距離小于安全距離時，處理器發(fā)出報警命令并通過報警器報警。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于超聲波的高壓電場中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，其特征在于:所述命令接收單元和命令發(fā)送單元均為無線電路，且命令接收單元和命令發(fā)送單元的無線信號與無線信號接收器和無線信號發(fā)生器的工作在不同頻段范圍內(nèi)。
【文檔編號】G01S5/26GK104133193SQ201410403169
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】陳進, 吳建榮, 許道林, 胡建明, 黃昊, 崔玉家, 劉曉 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)重慶市電力公司