帶有電場強度報警裝置的安全帽的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種安全帽，尤其是一種帶有電場強度報警裝置的安全帽，具體地說是具有電場距離檢測的安全距離報警的安全帽，屬于電力檢測設備的【技術領域】。按照本實用新型提供的技術方案，所述帶有電場強度報警裝置的安全帽，包括安全帽本體；所述安全帽本體上設置電場強度檢測裝置，所述電場強度檢測裝置與安全帽本體上的控制電路的電連接，控制電路的輸出端與聲光報警電路連接；當電場強度檢測裝置檢測的電場強度與控制電路內預設的報警電場強度匹配時，控制電路通過聲光報警電路進行聲光報警。本實用新型結構緊湊，能防止操作人員誤入帶電區域，能進行靜電場強分析，穿戴更換方便，適應范圍廣，安全可靠。
【專利說明】帶有電場強度報警裝置的安全帽
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種安全帽，尤其是一種帶有電場強度報警裝置的安全帽，具體地說是具有電場距離檢測的安全距離報警的安全帽，屬于電力檢測設備的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨經濟發展，電網的建設規模有了突飛猛進的發展，但是也面臨著各種各樣的安全問題。尤為突出的是一線運行檢修人員的人身安全和設備安全，如何有效的避免因人為失誤導致接近高壓帶電體造成人員傷亡事故，成為電力安全生產研究的重要方向。
[0003]接近高壓帶電體越近，則產生的電場強度越高。近電檢測技術是一種靠近高壓帶電體的安全距離檢測技術，根據空間的電場信號來的強度來判斷目標和高壓帶電體之間的相對距離是否安全，從而提醒作業人員注意危險。
[0004]現有的產品是使用的近電報警器裝置，如腕式報警器，是一種類似于手表的裝置，并能佩戴在檢修人員的手腕部位，但只能進行定性的報警，同時報警的準確性不高，經常出現誤報；在變電站內的配電室內由于空間比較狹小，經常出現在進門處就出現報警，只能判斷周圍十幾米處是否有電，對運行檢修人員是否真實接近帶電體幾乎起不到作用，無法有效避免事故的發生，更不能準確判斷出具體方位的電場強度的大小和電場的分布趨勢。同時由于該設備并不屬于運行檢修人員佩戴的必須品，故而出現進場運行檢修人員不佩戴的情況。而國家相關標準也沒有對該設備的佩戴進行強制性要求，往往運行檢修人員忽視了該設備的佩戴。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種帶有電場強度報警裝置的安全帽，其結構緊湊，能防止操作人員誤入帶電區域，能進行靜電場強分析，穿戴更換方便，適應范圍廣，安全可靠。
[0006]按照本實用新型提供的技術方案，所述帶有電場強度報警裝置的安全帽，包括安全帽本體；所述安全帽本體上設置電場強度檢測裝置，所述電場強度檢測裝置與安全帽本體上的控制電路的電連接，控制電路的輸出端與聲光報警電路連接；當電場強度檢測裝置檢測的電場強度與控制電路內預設的報警電場強度匹配時，控制電路通過聲光報警電路進行聲光報警。
[0007]所述安全帽本體上設置電場強度檢測裝置包括第一電場強度感知探頭、第二電場強度感知探頭、第三電場強度感知探頭、第四電場強度感知探頭以及第五電場強度感知探頭；其中，第五電場強度感知探頭位于安全帽本體的頂部，第一電場感知探頭、第二電場感知探頭、第三電場強度感知探頭及第四電場強度感知探頭均勻分布于安全帽本體上。
[0008]所述第一電場強度感知探頭、第二電場強度感知探頭、第三電場強度感知探頭、第四電場強度感知探頭及第五電場強度感知探頭均包括前端感應電路、選頻電路、信號調理電路、信號放大電路及信號采集電路；前端感應電路的輸出端與選頻電路相連，選頻電路的輸出端與信號調理電路相連，信號調理電路的輸出端與信號放大電路相連，信號放大電路通過信號采集電路與控制電路連接。
[0009]所述控制電路與射頻收發電路連接，控制電路通過射頻收發電路與變電站監控主站連接；控制電路通過射頻收發電路向變電站監控主站傳輸檢測的電場強度值，且控制電路能通過射頻收發電路接收變電站監控主站傳輸的報警電場強度。
[0010]所述控制電路的電源端及射頻收發電路的電源端均與電源電路電連接，電源電路的輸入端通過儲能單元與電場能量感應獲取電路連接。
[0011 ] 所述電場能量感應獲取電路包括能量感應電極,所述能量感應電極通過整流橋電路與儲能單元連接，所述儲能單元與電源電路內的DC/DC芯片連接。
[0012]所述能量感應電極包括兩層能量感應層以及位于所述能量感應層間的能量感應介質層；所述儲能單元包括超級電容。
[0013]所述前端感應電路包括場強感應電極，所述場強感應電極包括兩層場強感應層以及位于所述場強感應層間的場強感應介質層；選頻電路包括第一電阻及第一運算放大器，信號調理電路及信號放大電路包括第二電阻、第一電容、第三電阻及第二運算放大器；第一運算放大器的反相端接地，第一運算放大器的同相端通過第一電阻與場強感應電極內的一場強感應層連接，場強感應電極內的另一場強感應層接地；第一運算放大器的輸出端通過第二電阻與第二運算放大器的同相端連接，第二運算放大器的反相端接地，第二運算放大器的同相端通過第一電容與第二運算放大器的輸出端連接，第一電容的兩端并聯有第三電阻，第二運算放大器的輸出端與信號采集電路連接。
[0014]所述聲光報警電路包括報警燈及報警鈴，所述報警燈及報警鈴與控制電路的輸出端連接。
[0015]本實用新型的優點:安全帽本體上設置電場強度檢測裝置，通過電場強度檢測裝置來實現對安全帽本體周圍電場強度進行檢測，安全帽本體佩戴在運行檢修人員的頭部，相對位置比較固定，檢測的準確度較高，使得報警的準確度更加的高，并可準確的判斷操作人員與高壓帶電體的距離，防止操作人員誤入帶電區域。控制電路對多個電場強度感知探頭檢測的電場強度進行同步處理，并能通過安全帽本體上的聲光報警裝置進行聲光報警，提高的報警的準確性，大大減少了誤報率；控制電路通過射頻收發電路與變電站監控主站連接，通過變電站監控主站能實現對操作人員監控的定量分析，電場強度檢測裝置、聲光報警裝置及控制電路與安全帽本體的一體化設計，不會給運行和操作人員增加額外的負擔和裝備，穿戴更換方便，適應范圍廣，安全可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0017]圖2為本實用新型的電路框圖。
[0018]圖3為本實用新型電場能量感應獲取電路、儲能單元以及電源電路的電路原理圖。
[0019]圖4為本實用新型任一電場強度感知探頭與控制電路的電路原理圖。
[0020]附圖標記說明:1-安全帽本體、2-第一電場強度感知探頭、3-第二電場強度感知探頭、4-第三電場強度感知探頭、5-第四電場強度感知探頭、6-第五電場強度感知探頭、7-控制電路、8-高壓帶電體、9-電場能量感應獲取電路、10-儲能單元、11-電源電路、12-射頻收發電路、13-聲光報警電路、14-前端感應電路、15-選頻電路、16-信號調理電路、17-信號放大電路、18-信號采集電路、19-能量感應介質層、20-能量感應層、21-整流橋電路、22-DC/DC芯片、23-超級電容、24-場強感應層、25-場強感應介質層、26-報警燈及27-報警鈴。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0022]如圖1和圖2所示:為了能夠有效防止操作人員進入帶電區域，并能對靜電場進行定量場強分析，本實用新型包括安全帽本體I ;所述安全帽本體I上設置電場強度檢測裝置，所述電場強度檢測裝置與安全帽本體I上的控制電路7的電連接，控制電路7的輸出端與聲光報警電路13連接；當電場強度檢測裝置檢測的電場強度與控制電路7內預設的報警電場強度匹配時，控制電路7通過聲光報警電路13進行聲光報警。
[0023]具體地，所述安全帽本體I上設置電場強度檢測裝置包括第一電場強度感知探頭
2、第二電場強度感知探頭3、第三電場強度感知探頭4、第四電場強度感知探頭5以及第五電場強度感知探頭6 ;其中，第五電場強度感知探頭6位于安全帽本體I的頂部,第一電場感知探頭2、第二電場感知探頭3、第三電場強度感知探頭4及第四電場強度感知探頭5均勻分布于安全帽本體I上。
[0024]本實用新型實施例中，第一電場強度感知探頭2、第二電場強度感知探頭3、第三電場強度感知探頭4、第四電場強度感知探頭5分布于安全帽本體I的前、后、左、右四個方向，安全帽本體I佩戴在頭部，通過安全帽本體I上的第一電場強度感知探頭2、第二電場強度感知探頭3、第三電場強度感知探頭4及第四電場強度感知探頭5來獲取前后左右四個方向的電場強度，通過第五電場強度感知探頭6來獲取安全帽本體I上方的電場強度，從而能夠從多個方面來探測帶電體的電場強度，實現多點協同測量。第一電場強度感知探頭2、第二電場強度感知探頭3、第三電場強度感知探頭4、第四電場強度感知探頭5以及第五電場強度感知探頭6均與控制電路7電連接，從而使得控制電路7能接收多個方向的電場強度，當輸入控制電路7內的任一方向的電場強度超過控制電路7內預設的報警電場強度時，控制電路7就能夠通過聲光報警電路13進行聲光報警。控制電路7可以采用常用的微處理芯片，如單片機等。所述聲光報警電路13包括報警燈26及報警鈴27，所述報警燈26及報警鈴27與控制電路7的輸出端連接。
[0025]所述第一電場強度感知探頭2、第二電場強度感知探頭3、第三電場強度感知探頭
4、第四電場強度感知探頭5及第五電場強度感知探頭6均包括前端感應電路14、選頻電路
15、信號調理電路16、信號放大電路17及信號采集電路18 ;前端感應電路14的輸出端與選頻電路15相連，選頻電路15的輸出端與信號調理電路16相連，信號調理電路16的輸出端與信號放大電路17相連，信號放大電路17通過信號采集電路18與控制電路7連接。
[0026]其中，前端感應電路14用于感應高壓帶電體8的靜電場信號；選頻電路15用于過濾當中一些干擾信號，防止誤報警的發生；信號調理電路16用于對過濾后的信號進行處理，變成一種可以進行模型化處理的信號；信號放大電路17用于把微弱的電場信號進行放大，可以被后級電路進行采集處理；信號采集電路18將前端傳輸過來的模擬信號數字化處理，信號采集電路18可以采用常用的模數轉換電路。
[0027]為了能夠實現有效監控以及對電場強度進行定量分析，所述控制電路7與射頻收發電路12連接，控制電路7通過射頻收發電路12與變電站監控主站連接；控制電路7通過射頻收發電路12向變電站監控主站傳輸檢測的電場強度值，且控制電路7能通過射頻收發電路12接收變電站監控主站傳輸的報警電場強度。具體地，變電站監控主站可以為監控服務器，變電站監控主站根據變電站的情況對安全帽本體I的電壓等級進行設置，即能夠調整控制電路7內預設的報警電場強度。變電站監控主站根據射頻收發電路12能夠對佩戴安全帽本體I的操作人員進行有效監控，確保操作人員的人身安全。射頻收發電路12可以采用現有常用的無線信號收發形式。
[0028]為了能夠對控制電路7及射頻收發電路12進行供電，降低操作人員的負擔，所述控制電路7的電源端及射頻收發電路12的電源端均與電源電路11電連接，電源電路11的輸入端通過儲能單元10與電場能量感應獲取電路9連接。本實用新型實施例中，通過電場能量感應獲取電路9來獲取安全帽本體I周圍電場信號以獲取能量，并將能量存儲在儲能單元10中，儲能單元10通過電源電路11對控制電路7及射頻收發電路12進行供電，使得控制電路7及射頻收發電路12與聲光報警電路13能夠正常工作。
[0029]如圖3所示:所述電場能量感應獲取電路9包括能量感應電極,所述能量感應電極通過整流橋電路21與儲能單元10連接，所述儲能單元10與電源電路11內的DC/DC芯片22連接。
[0030]所述能量感應電極包括兩層能量感應層20以及位于所述能量感應層20間的能量感應介質層19 ;所述儲能單元10包括超級電容23。
[0031]本實用新型實施例中，能量感應層20采用銅箔，能量感應介質層19采用FPC (柔性印刷線路板)介質材料，能量感應層20與能量感應介質層19間形成電容結構；整流橋電路21采用二極管正極整流，通過整流橋電路21將交流電變成脈動直流電。儲能單元10采用超級電容23，通過超級電容23進行儲能，然后通過DC/DC芯片22為控制電路7以及射頻收發電路12提供穩定的工作電源。
[0032]如圖4所示:所述前端感應電路14包括場強感應電極,所述場強感應電極包括兩層場強感應層24以及位于所述場強感應層24間的場強感應介質層25 ;選頻電路15包括第一電阻Rl及第一運算放大器U1，信號調理電路16及信號放大電路17包括第二電阻R2、第一電容Cl、第三電阻R3及第二運算放大器U2 ;第一運算放大器Ul的反相端接地，第一運算放大器Ul的同相端通過第一電阻Rl與場強感應電極內的一場強感應層24連接，場強感應電極內的另一場強感應層24接地；第一運算放大器Ul的輸出端通過第二電阻R2與第二運算放大器U2的同相端連接，第二運算放大器U2的反相端接地，第二運算放大器U2的同相端通過第一電容Cl與第二運算放大器U2的輸出端連接，第一電容Cl的兩端并聯有第三電阻R3，第二運算放大器U2的輸出端與信號采集電路18連接。
[0033]圖4中示出了任一電場強度感知探頭與控制電路7的配合電源原理圖，場強感應電極通過場強感應層24與場強感應介質層25形成電容的結構，場強感應層24為銅箔，場強感應介質層25采用FPC材料層，通過場強感應電極來對高壓帶電體8周圍的電場強度進行感應。通過第一電阻Rl及第一運算放大器Ul來進行選頻，通過第二電阻R2、第一電容Cl、第三電阻R3及第二運算放大器U2實現對信號的調理、信號放大，信號采集電路18將模擬信號轉換為數字信號后輸入到控制電路7內，由控制電路7進行分析判斷處理。
[0034]工作時，交流輸電線路輸送的交流電流的頻率為50Hz，那么在輸電線路空間就會產生50Hz的工頻電場，即高壓帶電體8的周圍會存在50Hz的工頻電場。總體上來講，距離高壓帶電體8越近則電場強度越高，隨著距離的增加電場強度呈現遞減的趨勢，電場強度與電壓成正比，因此可以利用空間的電場信號來判斷操作員是否在安全規定的距離范圍操作，是否安全。
[0035]安全帽本體I佩戴在操作人員的頭部，安全帽本體I上的第一電場強度感知探頭
2、第二電場強度感知探頭3、第三電場強度感知探頭4、第四電場強度感知探頭5及第六電場強度感知探頭6同時進行電場強度的同步測量，控制電路7對同步測量的電場強度進行采集處理，得到操作人員周圍電場的梯度分布圖，當電場強度與控制電路7內預設的報警電場強度匹配時，控制電路7通過聲光報警電路13進行本地報警，以提醒操作人員注意安全。另外，控制電路7通過射頻收發電路12將采集的電場強度傳輸到變電站監控主站，通過變電站監控主站方便后臺運維調度人員分析，從而能更準確地判斷操作人員是否接近高壓帶電體8。
[0036]為了提高供電效率，降低供電負擔，通過電場能量感應獲取電路9、儲能單元10以及電源電路11對控制電路7及射頻收發電路12進行供電，實現空間無線電取電，通過空間靜電場在平行極板上電荷積累效應，對安全帽本體I周圍電荷進行吸收、儲能，然后通過高效率的同步整流單元把它轉化為可以利用的能源供應給系統進行使用。
[0037]本實用新型安全帽本體I上設置電場強度檢測裝置，通過電場強度檢測裝置來實現對安全帽本體I周圍電場強度進行檢測，安全帽本體I佩戴在運行檢修人員的頭部，相對位置比較固定，檢測的準確度較高，使得報警的準確度更加的高，并可準確的判斷操作人員與高壓帶電體8的距離，防止操作人員誤入帶電區域。控制電路7對多個電場強度感知探頭檢測的電場強度進行同步處理，并能通過安全帽本體I上的聲光報警裝置13進行聲光報警，提高的報警的準確性，大大減少了誤報率；控制電路7通過射頻收發電路12與變電站監控主站連接，通過變電站監控主站能實現對操作人員監控的定量分析，電場強度檢測裝置、聲光報警裝置13及控制電路7與安全帽本體I的一體化設計，不會給運行和操作人員增加額外的負擔和裝備，穿戴更換方便，適應范圍廣，安全可靠。
【權利要求】
1.一種帶有電場強度報警裝置的安全帽，包括安全帽本體(1);其特征是:所述安全帽本體(1)上設置電場強度檢測裝置，所述電場強度檢測裝置與安全帽本體(1)上的控制電路(7 )的電連接，控制電路(7 )的輸出端與聲光報警電路(13 )連接；當電場強度檢測裝置檢測的電場強度與控制電路(7)內預設的報警電場強度匹配時，控制電路(7)通過聲光報警電路(13)進行聲光報警。
2.根據權利要求1所述的帶有電場強度報警裝置的安全帽，其特征是:所述安全帽本體(1)上設置電場強度檢測裝置包括第一電場強度感知探頭(2)、第二電場強度感知探頭(3)、第三電場強度感知探頭(4)、第四電場強度感知探頭(5)以及第五電場強度感知探頭(6);其中，第五電場強度感知探頭(6)位于安全帽本體(1)的頂部，第一電場感知探頭(2)、第二電場感知探頭(3)、第三電場強度感知探頭(4)及第四電場強度感知探頭(5)均勻分布于安全帽本體(1)上。
3.根據權利要求2所述的帶有電場強度報警裝置的安全帽，其特征是:所述第一電場強度感知探頭(2)、第二電場強度感知探頭(3)、第三電場強度感知探頭(4)、第四電場強度感知探頭(5)及第五電場強度感知探頭(6)均包括前端感應電路(14)、選頻電路(15)、信號調理電路(16)、 信號放大電路(17)及信號采集電路(18);前端感應電路(14)的輸出端與選頻電路(15)相連，選頻電路(15)的輸出端與信號調理電路(16)相連，信號調理電路(16)的輸出端與信號放大電路(17)相連，信號放大電路(17)通過信號采集電路(18)與控制電路(7)連接。
4.根據權利要求1所述的帶有電場強度報警裝置的安全帽，其特征是:所述控制電路(7)與射頻收發電路(12)連接，控制電路(7)通過射頻收發電路(12)與變電站監控主站連接；控制電路(7)通過射頻收發電路(12)向變電站監控主站傳輸檢測的電場強度值，且控制電路(7 )能通過射頻收發電路(12 )接收變電站監控主站傳輸的報警電場強度。
5.根據權利要求4所述的帶有電場強度報警裝置的安全帽，其特征是:所述控制電路(7)的電源端及射頻收發電路(12)的電源端均與電源電路(11)電連接，電源電路(11)的輸入端通過儲能單元(10)與電場能量感應獲取電路(9)連接。
6.根據權利要求5所述的帶有電場強度報警裝置的安全帽，其特征是:所述電場能量感應獲取電路(9)包括能量感應電極,所述能量感應電極通過整流橋電路(21)與儲能單元(10)連接，所述儲能單元(10 )與電源電路(11)內的DC/DC芯片(22)連接。
7.根據權利要求6所述的帶有電場強度報警裝置的安全帽，其特征是:所述能量感應電極包括兩層能量感應層(20)以及位于所述能量感應層(20)間的能量感應介質層(19)；所述儲能單元(10)包括超級電容(23)。
8.根據權利要求3所述的帶有電場強度報警裝置的安全帽，其特征是:所述前端感應電路(14)包括場強感應電極，所述場強感應電極包括兩層場強感應層(24)以及位于所述場強感應層(24)間的場強感應介質層(25);選頻電路(15)包括第一電阻(Rl)及第一運算放大器(U1)，信號調理電路(16)及信號放大電路(17)包括第二電阻(R2)、第一電容(Cl)、第三電阻(R3)及第二運算放大器(U2);第一運算放大器(Ul)的反相端接地，第一運算放大器(Ul)的同相端通過第一電阻(Rl)與場強感應電極內的一場強感應層(24)連接，場強感應電極內的另一場強感應層(24)接地；第一運算放大器(Ul)的輸出端通過第二電阻(R2)與第二運算放大器(U2)的同相端連接，第二運算放大器(U2)的反相端接地，第二運算放大器(U2)的同相端通過第一電容(Cl)與第二運算放大器(U2)的輸出端連接，第一電容(Cl)的兩端并聯有第三電阻(R3)，第二運算放大器(U2)的輸出端與信號采集電路(18)連接。
9.根據權利要求1所述的帶有電場強度報警裝置的安全帽，其特征是:所述聲光報警電路(13 )包括報警燈(26 )及報警鈴(27 )，所述報警燈(26 )及報警鈴(27 )與控制電路(7 )的輸出端連接。·
【文檔編號】A42B1/24GK203503113SQ201320649480
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月21日 優先權日:2013年10月21日
【發明者】黃薛凌, 周瀟, 沈海平, 徐強, 吳波 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司無錫供電公司