基于超聲波的高壓電場(chǎng)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(chǎng)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(gè)信號(hào)發(fā)生裝置和設(shè)置于作業(yè)設(shè)備的信號(hào)接收裝置；所述信號(hào)發(fā)生裝置包括無線信號(hào)發(fā)生器和超聲波發(fā)生器，所述信號(hào)發(fā)生裝置設(shè)置于工作邊界的三個(gè)參考點(diǎn)，該三個(gè)參考點(diǎn)以不共線的方式設(shè)置于工作邊界；所述信號(hào)接收裝置包括超聲波接收器、無線信號(hào)接收器和處理器，所述超聲波接收器和無線信號(hào)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(diǎn)的無線信號(hào)和超聲波的時(shí)間差計(jì)算作業(yè)設(shè)備到該參考點(diǎn)的距離,能夠在高壓電場(chǎng)中對(duì)作業(yè)設(shè)備進(jìn)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)施工是一項(xiàng)十分危險(xiǎn)的工作；開關(guān)場(chǎng)由數(shù)量眾多的高壓銅排和開關(guān)組成的網(wǎng)格狀場(chǎng)地，由于眾多的開關(guān)處于長(zhǎng)時(shí)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(chǎng)中進(jìn)行檢修等施工。由于變電站的特殊性與重要性，在變電場(chǎng)內(nèi)施工時(shí)無法做到完全停電施工，只能進(jìn)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(jìn)行隔離，這些措施能夠保證人工施工的方式對(duì)人員進(jìn)行有效的安全保護(hù)；但是，當(dāng)施工過程中采用工程車、吊車等作業(yè)設(shè)備時(shí)，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(yàn)和技巧進(jìn)行判斷，往往造成檢修事故，比如對(duì)絕緣子等帶電設(shè)備造成損壞，更為重要的是對(duì)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(jìn)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(hào)來進(jìn)行定位，但是存在如下問題:由于變電站屬于高壓場(chǎng)并具有較強(qiáng)的電場(chǎng)，因此對(duì)無線信號(hào)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(chǎng)中對(duì)作業(yè)設(shè)備進(jìn)行定位的設(shè)備，能夠在高壓電場(chǎng)中對(duì)作業(yè)設(shè)備進(jìn)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(huì)受到高壓電場(chǎng)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(chǎng)中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，能夠在高壓電場(chǎng)中對(duì)作業(yè)設(shè)備進(jìn)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(huì)受到高壓電場(chǎng)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(chǎng)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(gè)信號(hào)發(fā)生裝置和設(shè)置于作業(yè)設(shè)備的信號(hào)接收裝置；
[0007]所述信號(hào)發(fā)生裝置包括無線信號(hào)發(fā)生器和超聲波發(fā)生器，所述信號(hào)發(fā)生裝置設(shè)置于工作邊界的三個(gè)參考點(diǎn)，該三個(gè)參考點(diǎn)以不共線的方式設(shè)置于工作邊界；
[0008]所述信號(hào)接收裝置包括超聲波接收器、無線信號(hào)接收器和處理器，所述超聲波接收器和無線信號(hào)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(diǎn)的無線信號(hào)和超聲波的時(shí)間差計(jì)算作業(yè)設(shè)備到該參考點(diǎn)的距離。
[0009]進(jìn)一步，設(shè)置在同一個(gè)參考點(diǎn)的無線信號(hào)發(fā)生器和超聲波發(fā)生器同時(shí)動(dòng)作發(fā)出無線信號(hào)和超聲波信號(hào)。
[0010]進(jìn)一步，設(shè)置在不同參考點(diǎn)的信號(hào)發(fā)生裝置按照設(shè)定的順序依次動(dòng)作向信號(hào)接收裝置發(fā)射無線信號(hào)和超聲波信號(hào)，且每個(gè)參考點(diǎn)信號(hào)發(fā)生裝置按照設(shè)定的順序周期性循環(huán)向信號(hào)接收器發(fā)送定位信號(hào)。
[0011]進(jìn)一步，所述信號(hào)發(fā)生裝置還包括命令接收單元、控制單元、無線信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元以及超聲波驅(qū)動(dòng)單元，所述命令接收單元接收動(dòng)作命令并傳輸給控制單元，所述控制單元根據(jù)動(dòng)作命令并控制無線信號(hào)發(fā)生器和超聲波發(fā)生器動(dòng)作。
[0012]進(jìn)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(jìn)行命令信號(hào)的編碼調(diào)制，并通過命令發(fā)送單元發(fā)送給相對(duì)應(yīng)的命令接收單元。
[0013]進(jìn)一步，所述定位系統(tǒng)還包括與處理器連接的報(bào)警器，當(dāng)作業(yè)設(shè)備與參考點(diǎn)的距離小于安全距離時(shí)，處理器發(fā)出報(bào)警命令并通過報(bào)警器報(bào)警。
[0014]進(jìn)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(hào)與無線信號(hào)接收器和無線信號(hào)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(chǎng)中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，能夠在高壓電場(chǎng)中進(jìn)行穩(wěn)定作業(yè)，不受電場(chǎng)影響，能夠在高壓電場(chǎng)中對(duì)作業(yè)設(shè)備進(jìn)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(chǎng)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(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)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(shí)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(chǎng)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(gè)信號(hào)發(fā)生裝置和設(shè)置于作業(yè)設(shè)備的信號(hào)接收裝置；
[0020]所述信號(hào)發(fā)生裝置包括無線信號(hào)發(fā)生器和超聲波發(fā)生器，所述信號(hào)發(fā)生裝置設(shè)置于工作邊界的三個(gè)參考點(diǎn)，該三個(gè)參考點(diǎn)以不共線的方式設(shè)置于工作邊界，當(dāng)然信號(hào)發(fā)生裝置可以為三個(gè)，四個(gè)或者更多，三個(gè)參考點(diǎn)可以共面設(shè)置，也可以不共面設(shè)置，但是必須滿足三個(gè)參考點(diǎn)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(huì)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(hào)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(hào)發(fā)生裝置，而且空中邊界也需要設(shè)置信號(hào)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(gè)信號(hào)發(fā)生裝置，其工作原理實(shí)質(zhì)是一樣的，因此，本實(shí)施例中，以三個(gè)信號(hào)發(fā)生裝置進(jìn)行說明。
[0021]所述信號(hào)接收裝置包括超聲波接收器、無線信號(hào)接收器和處理器，所述超聲波接收器和無線信號(hào)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(diǎn)的無線信號(hào)和超聲波的時(shí)間差計(jì)算作業(yè)設(shè)備到該參考點(diǎn)的距離；本發(fā)明的基于超聲波的高壓電場(chǎng)中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，能夠在高壓電場(chǎng)中進(jìn)行穩(wěn)定作業(yè)，不受電場(chǎng)影響，能夠在高壓電場(chǎng)中對(duì)作業(yè)設(shè)備進(jìn)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(chǎng)中作業(yè)事故的發(fā)生。
[0022]本實(shí)施例中，設(shè)置在同一個(gè)參考點(diǎn)的無線信號(hào)發(fā)生器和超聲波發(fā)生器同時(shí)動(dòng)作發(fā)出無線信號(hào)和超聲波信號(hào)，雖然在高壓電場(chǎng)中，由于無線信號(hào)不直接參與到定位中，至少作為定位的參考信號(hào)，因此，高壓電場(chǎng)對(duì)電磁信號(hào)的影響并不會(huì)造成最終定位精度出現(xiàn)偏差，再由于無線信號(hào)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(hào)在本定位系統(tǒng)中的傳輸距離極短，因此，無線信號(hào)發(fā)出到接收可視為無時(shí)間延遲，因此，只要保證無線信號(hào)發(fā)生器和超聲波發(fā)生器同時(shí)發(fā)出信號(hào)，并且信號(hào)接收裝置確定好接收到無線信號(hào)的時(shí)刻以及接收到超聲波的時(shí)刻，兩個(gè)時(shí)刻點(diǎn)的間隔即為超聲波從發(fā)出點(diǎn)到接收點(diǎn)的傳輸時(shí)間，然后根據(jù)超聲波的波速即可準(zhǔn)確確定作業(yè)機(jī)械與當(dāng)前參考點(diǎn)的距離。
[0023]本實(shí)施例中，設(shè)置在不同參考點(diǎn)的信號(hào)發(fā)生裝置按照設(shè)定的順序依次動(dòng)作向信號(hào)接收裝置發(fā)射無線信號(hào)和超聲波信號(hào)，如圖1所示，如信號(hào)發(fā)生裝置A中的無線信號(hào)發(fā)生器A和超聲波發(fā)生器A同時(shí)發(fā)出信號(hào)后，再控制信號(hào)發(fā)生裝置B中的無線信號(hào)發(fā)生器B和超聲波發(fā)生器B同時(shí)發(fā)出信號(hào)，能夠確保各信號(hào)發(fā)生裝置所產(chǎn)生的信號(hào)不會(huì)相互干擾，以使定位精度得到有效地保證；且每個(gè)參考點(diǎn)信號(hào)發(fā)生裝置按照設(shè)定的順序周期性循環(huán)向信號(hào)接收器發(fā)送定位信號(hào)，通過這種方式，能夠作業(yè)設(shè)備在移動(dòng)作業(yè)中也能夠準(zhǔn)確監(jiān)控到作業(yè)設(shè)備到參考點(diǎn)距離，以確保施工的安全性；當(dāng)然，循環(huán)周期根據(jù)實(shí)際情況來通過人工的方式進(jìn)行設(shè)定，實(shí)際情況包括作業(yè)設(shè)備的移動(dòng)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(shí)施例中，所述信號(hào)發(fā)生裝置還包括命令接收單元、控制單元、無線信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元以及超聲波驅(qū)動(dòng)單元，所述命令接收單元接收動(dòng)作命令并傳輸給控制單元，所述控制單元根據(jù)動(dòng)作命令并控制無線信號(hào)發(fā)生器和超聲波發(fā)生器動(dòng)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(jìn)行命令信號(hào)的編碼調(diào)制，并通過命令發(fā)送單元發(fā)送給相對(duì)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(jìn)行實(shí)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(hào)發(fā)生裝置A先工作，然后按照A-B-C-A的順序進(jìn)行循環(huán)動(dòng)作，那么命令調(diào)制器進(jìn)行相應(yīng)的編碼調(diào)制，并且輸出只能使設(shè)置于信號(hào)發(fā)生裝置A的命令接收單元接收?qǐng)?zhí)行命令，并傳輸?shù)娇刂茊卧刂茊卧敵隹刂泼罱o無線信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元以及超聲波驅(qū)動(dòng)單元?jiǎng)幼?，從而使無線信號(hào)發(fā)生器和超聲波發(fā)生器同時(shí)發(fā)出定位信號(hào)，但在實(shí)際工作中，由于無線信號(hào)發(fā)生器和超聲波發(fā)生器發(fā)出信號(hào)瞬間可能會(huì)出現(xiàn)偏差，比如說無線信號(hào)發(fā)生器發(fā)出無線信號(hào)的時(shí)刻晚于超聲波發(fā)生器發(fā)出超聲波的時(shí)刻，因此，需要使用前確定好改延時(shí)長(zhǎng)度，然后通過控制單元進(jìn)行延時(shí)控制，以保證超聲波和無線信號(hào)能夠同時(shí)發(fā)出，使用前確定延時(shí)長(zhǎng)度可以通過現(xiàn)有的方式或者方法進(jìn)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(shí)現(xiàn)，在此不加以贅述。
[0025]本實(shí)施例中，所述定位系統(tǒng)還包括與處理器連接的報(bào)警器，當(dāng)作業(yè)設(shè)備與參考點(diǎn)的距離小于安全距離時(shí)，處理器發(fā)出報(bào)警命令并通過報(bào)警器報(bào)警，當(dāng)無線信號(hào)接收器接收到無線信號(hào)后，處理器立即確定接收時(shí)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(shí)刻，處理器通過預(yù)置的程序計(jì)算兩個(gè)時(shí)刻的差值即為超聲波的傳播時(shí)間，并且通過預(yù)置的超聲波的傳播速度計(jì)算出參考點(diǎn)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(duì)安全距離以及危險(xiǎn)距離，且安全距離〉相對(duì)安全距離〉危險(xiǎn)距離，當(dāng)處理器將檢測(cè)距離與安全距離閾值比較，若檢測(cè)距離大于或者等于安全距離，報(bào)警器不動(dòng)作，所檢測(cè)距離小于安全距離且大于危險(xiǎn)距離，則處理器輸出報(bào)警指令，報(bào)警器報(bào)警，所檢測(cè)距離小于或者等于危險(xiǎn)距離，則報(bào)警器改變報(bào)警頻率，進(jìn)一步進(jìn)行提示報(bào)警，一般情況下，當(dāng)檢測(cè)距離小于安全距離并大于危險(xiǎn)距離時(shí)，報(bào)警器報(bào)警，作業(yè)人員都會(huì)作出反饋，上述中的檢測(cè)距離為當(dāng)前檢測(cè)到的作業(yè)設(shè)備與參考點(diǎn)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(jī)，所述報(bào)警器為聲光報(bào)警器。
[0026]本實(shí)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(hào)與無線信號(hào)接收器和無線信號(hào)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(hào)和測(cè)試用的無線信號(hào)發(fā)生相互干擾，確保最終測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0027]最后說明的是，以上實(shí)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(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)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(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)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(chǎng)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(gè)信號(hào)發(fā)生裝置和設(shè)置于作業(yè)設(shè)備的信號(hào)接收裝置； 所述信號(hào)發(fā)生裝置包括無線信號(hào)發(fā)生器和超聲波發(fā)生器，所述信號(hào)發(fā)生裝置設(shè)置于工作邊界的三個(gè)參考點(diǎn)，該三個(gè)參考點(diǎn)以不共線的方式設(shè)置于工作邊界； 所述信號(hào)接收裝置包括超聲波接收器、無線信號(hào)接收器和處理器，所述超聲波接收器和無線信號(hào)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(diǎn)的無線信號(hào)和超聲波的時(shí)間差計(jì)算作業(yè)設(shè)備到該參考點(diǎn)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(chǎng)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(gè)參考點(diǎn)的無線信號(hào)發(fā)生器和超聲波發(fā)生器同時(shí)動(dòng)作發(fā)出無線信號(hào)和超聲波信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于超聲波的高壓電場(chǎng)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(diǎn)的信號(hào)發(fā)生裝置按照設(shè)定的順序依次動(dòng)作向信號(hào)接收裝置發(fā)射無線信號(hào)和超聲波信號(hào)，且每個(gè)參考點(diǎn)信號(hào)發(fā)生裝置按照設(shè)定的順序周期性循環(huán)向信號(hào)接收器發(fā)送定位信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于超聲波的高壓電場(chǎng)中作業(yè)設(shè)備的定位系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)發(fā)生裝置還包括命令接收單元、控制單元、無線信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元以及超聲波驅(qū)動(dòng)單元，所述命令接收單元接收動(dòng)作命令并傳輸給控制單元，所述控制單元根據(jù)動(dòng)作命令并控制無線信號(hào)發(fā)生器和超聲波發(fā)生器動(dòng)作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于超聲波的高壓電場(chǎng)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(jìn)行命令信號(hào)的編碼調(diào)制，并通過命令發(fā)送單元發(fā)送給相對(duì)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(chǎng)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(bào)警器，當(dāng)作業(yè)設(shè)備與參考點(diǎn)的距離小于安全距離時(shí)，處理器發(fā)出報(bào)警命令并通過報(bào)警器報(bào)警。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于超聲波的高壓電場(chǎng)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(hào)與無線信號(hào)接收器和無線信號(hào)發(fā)生器的工作在不同頻段范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G01S5/26GK104133193SQ201410403169
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)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(jìn), 吳建榮, 許道林, 胡建明, 黃昊, 崔玉家, 劉曉 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)重慶市電力公司