基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供的一种基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统，包括设置于工作边界的至少三个信号发生装置和设置于作业设备的信号接收装置；所述信号发生装置包括无线信号发生器和超声波发生器，所述信号发生装置设置于工作边界的三个参考点，该三个参考点以不共线的方式设置于工作边界；所述信号接收装置包括超声波接收器、无线信号接收器和处理器，所述超声波接收器和无线信号接收器的输出端与处理器的输入端电连接，所述处理器根据接收到同一参考点的无线信号和超声波的时间差计算作业设备到该参考点的距离,能够在高压电场中对作业设备进行准确定位，确保作业设备与带电设备保持安全距离。
【专利说明】基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统

【技术领域】
[0001]本发明涉及电力领域，尤其涉及一种基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统。

【背景技术】
[0002]变电站高电压开关场施工是一项十分危险的工作；开关场由数量众多的高压铜排和开关组成的网格状场地，由于众多的开关处于长时间工作状态，难免出现故障，或者其他辅助设备的故障，因此，需要在开关场中进行检修等施工。由于变电站的特殊性与重要性，在变电场内施工时无法做到完全停电施工，只能进行部分停电施工，另一部分仍然处于带电工作状态，目前采用安全围栏等隔离方式将带电区域进行隔离，这些措施能够保证人工施工的方式对人员进行有效的安全保护；但是，当施工过程中采用工程车、吊车等作业设备时，这些设备的与带电设备的安全距离只能通过操作人员的经验和技巧进行判断，往往造成检修事故，比如对绝缘子等带电设备造成损坏，更为重要的是对作业人员的人身安全带来巨大的威胁。
[0003]为了避免检修事故的发生，目前通过电子设备进行定位，比如GPS定位，RFID定位等，上述的定位方式都是通过无线信号来进行定位，但是存在如下问题:由于变电站属于高压场并具有较强的电场，因此对无线信号造成很大干扰，造成定位不精确甚至定位失灵的问题。
[0004]因此，需要提出一种新的用于高压电场中对作业设备进行定位的设备，能够在高压电场中对作业设备进行准确定位，确保作业设备与带电设备保持安全距离，不会受到高压电场及其他因素的影响。


【发明内容】

[0005]有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统，能够在高压电场中对作业设备进行准确定位，确保作业设备与带电设备保持安全距离，不会受到高压电场及其他因素的影响。
[0006]本发明提供的一种基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统，包括设置于工作边界的至少三个信号发生装置和设置于作业设备的信号接收装置；
[0007]所述信号发生装置包括无线信号发生器和超声波发生器，所述信号发生装置设置于工作边界的三个参考点，该三个参考点以不共线的方式设置于工作边界；
[0008]所述信号接收装置包括超声波接收器、无线信号接收器和处理器，所述超声波接收器和无线信号接收器的输出端与处理器的输入端电连接，所述处理器根据接收到同一参考点的无线信号和超声波的时间差计算作业设备到该参考点的距离。
[0009]进一步，设置在同一个参考点的无线信号发生器和超声波发生器同时动作发出无线信号和超声波信号。
[0010]进一步，设置在不同参考点的信号发生装置按照设定的顺序依次动作向信号接收装置发射无线信号和超声波信号，且每个参考点信号发生装置按照设定的顺序周期性循环向信号接收器发送定位信号。
[0011]进一步，所述信号发生装置还包括命令接收单元、控制单元、无线信号驱动单元以及超声波驱动单元，所述命令接收单元接收动作命令并传输给控制单元，所述控制单元根据动作命令并控制无线信号发生器和超声波发生器动作。
[0012]进一步，所述定位系统还包括命令发送单元和命令调制器，所述命令发送单元的输入端与命令调制器的输出端连接，所述命令调制器的输入端与处理器的命令输出端连接，所述命令调制器根据处理器输出的命令进行命令信号的编码调制，并通过命令发送单元发送给相对应的命令接收单元。
[0013]进一步，所述定位系统还包括与处理器连接的报警器，当作业设备与参考点的距离小于安全距离时，处理器发出报警命令并通过报警器报警。
[0014]进一步，所述命令接收单元和命令发送单元均为无线电路，且命令接收单元和命令发送单元的无线信号与无线信号接收器和无线信号发生器的工作在不同频段范围内。
[0015]本发明的有益效果:本发明的基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统，能够在高压电场中进行稳定作业，不受电场影响，能够在高压电场中对作业设备进行准确定位，确保作业设备与带电设备保持安全距离，从而避免能够有效减少高压电场中作业事故的发生。

【专利附图】

【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
[0017]图1为本发明的原理图。
[0018]图2为本发明的电路原理框图。

【具体实施方式】
[0019]图1为本发明的原理图，图2为本发明的电路原理框图，如图所示，本发明提供的一种基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统，包括设置于工作边界的至少三个信号发生装置和设置于作业设备的信号接收装置；
[0020]所述信号发生装置包括无线信号发生器和超声波发生器，所述信号发生装置设置于工作边界的三个参考点，该三个参考点以不共线的方式设置于工作边界，当然信号发生装置可以为三个，四个或者更多，三个参考点可以共面设置，也可以不共面设置，但是必须满足三个参考点均设置在工作边界，其中，该工作边界是指各供电设备所在的位置围成的区域中，各供电设备之间的连接线即为该区域的工作边界，不仅仅包括各供电设备之间连接线垂直投影到地面的边界，也包括高压线等形成的高空边界，因此，如果作业设备不处于高空作业，因此，不会触及到高压线等供电设施，因此，只需在其他设备处设置信号发生装置即可，如果作业设备需要高空作业，因此，不仅仅地面边界设置有信号发生装置，而且空中边界也需要设置信号发生装置，以判断作业设备与带电设备的安全距离，当然，不管设置多少个信号发生装置，其工作原理实质是一样的，因此，本实施例中，以三个信号发生装置进行说明。
[0021]所述信号接收装置包括超声波接收器、无线信号接收器和处理器，所述超声波接收器和无线信号接收器的输出端与处理器的输入端电连接，所述处理器根据接收到同一参考点的无线信号和超声波的时间差计算作业设备到该参考点的距离；本发明的基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统，能够在高压电场中进行稳定作业，不受电场影响，能够在高压电场中对作业设备进行准确定位，确保作业设备与带电设备保持安全距离，从而避免能够有效减少高压电场中作业事故的发生。
[0022]本实施例中，设置在同一个参考点的无线信号发生器和超声波发生器同时动作发出无线信号和超声波信号，虽然在高压电场中，由于无线信号不直接参与到定位中，至少作为定位的参考信号，因此，高压电场对电磁信号的影响并不会造成最终定位精度出现偏差，再由于无线信号的传输速度远远大于超声波的传输速度，并且无线信号在本定位系统中的传输距离极短，因此，无线信号发出到接收可视为无时间延迟，因此，只要保证无线信号发生器和超声波发生器同时发出信号，并且信号接收装置确定好接收到无线信号的时刻以及接收到超声波的时刻，两个时刻点的间隔即为超声波从发出点到接收点的传输时间，然后根据超声波的波速即可准确确定作业机械与当前参考点的距离。
[0023]本实施例中，设置在不同参考点的信号发生装置按照设定的顺序依次动作向信号接收装置发射无线信号和超声波信号，如图1所示，如信号发生装置A中的无线信号发生器A和超声波发生器A同时发出信号后，再控制信号发生装置B中的无线信号发生器B和超声波发生器B同时发出信号，能够确保各信号发生装置所产生的信号不会相互干扰，以使定位精度得到有效地保证；且每个参考点信号发生装置按照设定的顺序周期性循环向信号接收器发送定位信号，通过这种方式，能够作业设备在移动作业中也能够准确监控到作业设备到参考点距离，以确保施工的安全性；当然，循环周期根据实际情况来通过人工的方式进行设定，实际情况包括作业设备的移动速度、作业设备的作业半径、工作边界的大小等因素。
[0024]本实施例中，所述信号发生装置还包括命令接收单元、控制单元、无线信号驱动单元以及超声波驱动单元，所述命令接收单元接收动作命令并传输给控制单元，所述控制单元根据动作命令并控制无线信号发生器和超声波发生器动作，所述定位系统还包括命令发送单元和命令调制器，所述命令发送单元的输入端与命令调制器的输出端连接，所述命令调制器的输入端与处理器的命令输出端连接，所述命令调制器根据处理器输出的命令进行命令信号的编码调制，并通过命令发送单元发送给相对应的命令接收单元，所述处理器根据设定的程序(该程序可以通过现有技术中的程序进行实现)向命令调制器输出调制命令，比如:需要首先控制信号发生装置A先工作，然后按照A-B-C-A的顺序进行循环动作，那么命令调制器进行相应的编码调制，并且输出只能使设置于信号发生装置A的命令接收单元接收执行命令，并传输到控制单元，控制单元输出控制命令给无线信号驱动单元以及超声波驱动单元动作，从而使无线信号发生器和超声波发生器同时发出定位信号，但在实际工作中，由于无线信号发生器和超声波发生器发出信号瞬间可能会出现偏差，比如说无线信号发生器发出无线信号的时刻晚于超声波发生器发出超声波的时刻，因此，需要使用前确定好改延时长度，然后通过控制单元进行延时控制，以保证超声波和无线信号能够同时发出，使用前确定延时长度可以通过现有的方式或者方法进行确定，其中，上述中的各单元均可以采用现有的电路或者集成电路实现，在此不加以赘述。
[0025]本实施例中，所述定位系统还包括与处理器连接的报警器，当作业设备与参考点的距离小于安全距离时，处理器发出报警命令并通过报警器报警，当无线信号接收器接收到无线信号后，处理器立即确定接收时刻，当超声波接收器接收到超声波后，处理器立即确定超声波接收时刻，处理器通过预置的程序计算两个时刻的差值即为超声波的传播时间，并且通过预置的超声波的传播速度计算出参考点与作业设备之间的距离，并且在处理器中预置有安全距离阈值，该安全距离阈值包括安全距离，相对安全距离以及危险距离，且安全距离〉相对安全距离〉危险距离，当处理器将检测距离与安全距离阈值比较，若检测距离大于或者等于安全距离，报警器不动作，所检测距离小于安全距离且大于危险距离，则处理器输出报警指令，报警器报警，所检测距离小于或者等于危险距离，则报警器改变报警频率，进一步进行提示报警，一般情况下，当检测距离小于安全距离并大于危险距离时，报警器报警，作业人员都会作出反馈，上述中的检测距离为当前检测到的作业设备与参考点之间的距离，所述处理器为现有技术中的芯片或者单片机，所述报警器为声光报警器。
[0026]本实施例中，所述命令接收单元和命令发送单元均为无线电路，且命令接收单元和命令发送单元的无线信号与无线信号接收器和无线信号发生器的工作在不同频段范围内，能够避免控制命令信号和测试用的无线信号发生相互干扰，确保最终测量结果的准确性。
[0027]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统，其特征在于:包括设置于工作边界的至少三个信号发生装置和设置于作业设备的信号接收装置； 所述信号发生装置包括无线信号发生器和超声波发生器，所述信号发生装置设置于工作边界的三个参考点，该三个参考点以不共线的方式设置于工作边界； 所述信号接收装置包括超声波接收器、无线信号接收器和处理器，所述超声波接收器和无线信号接收器的输出端与处理器的输入端电连接，所述处理器根据接收到同一参考点的无线信号和超声波的时间差计算作业设备到该参考点的距离。
2.根据权利要求1所述基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统，其特征在于:设置在同一个参考点的无线信号发生器和超声波发生器同时动作发出无线信号和超声波信号。
3.根据权利要求2所述基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统，其特征在于:设置在不同参考点的信号发生装置按照设定的顺序依次动作向信号接收装置发射无线信号和超声波信号，且每个参考点信号发生装置按照设定的顺序周期性循环向信号接收器发送定位信号。
4.根据权利要求3所述基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统，其特征在于:所述信号发生装置还包括命令接收单元、控制单元、无线信号驱动单元以及超声波驱动单元，所述命令接收单元接收动作命令并传输给控制单元，所述控制单元根据动作命令并控制无线信号发生器和超声波发生器动作。
5.根据权利要求4所述基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统，其特征在于:所述定位系统还包括命令发送单元和命令调制器，所述命令发送单元的输入端与命令调制器的输出端连接，所述命令调制器的输入端与处理器的命令输出端连接，所述命令调制器根据处理器输出的命令进行命令信号的编码调制，并通过命令发送单元发送给相对应的命令接收单兀。
6.根据权利要求5所述基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统，其特征在于:所述定位系统还包括与处理器连接的报警器，当作业设备与参考点的距离小于安全距离时，处理器发出报警命令并通过报警器报警。
7.根据权利要求6所述基于超声波的高压电场中作业设备的定位系统，其特征在于:所述命令接收单元和命令发送单元均为无线电路，且命令接收单元和命令发送单元的无线信号与无线信号接收器和无线信号发生器的工作在不同频段范围内。
【文档编号】G01S5/26GK104133193SQ201410403169
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】陈进, 吴建荣, 许道林, 胡建明, 黄昊, 崔玉家, 刘晓 申请人:国家电网公司, 国网重庆市电力公司