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一种微型可穿戴式近电报警装置的研制

2021-02-05 412 上传者：管理员

摘要：分析了一种可便捷地佩戴在身上各部位的微型可穿戴式近电报警装置,使人体各部位具有验电功能,从而提高电力作业人员的安全性,大大减少触电的可能性。

关键词：
微型可穿戴式
电器
研制
近电报警装置
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1、项目概述

电力安全规程对电力作业预防触电的安全措施有大量规定,但往往因为作业人员安全意识和自我防范意识差,工作前没有详细了解现场带电部位及安全距离等情况就开始工作,在操作时比较随意,各种安全措施流于形式,导致电力触电事故时有发生。“安全第一,预防为主”,因此增强防触电措施,采取新方法预防触电事故,是电力安全生产的必要手段。本文研制一种微型可穿戴式近电报警装置,提供一种结构简单紧凑、保证作业安全的辅助作业工具。可便捷佩戴在电力作业人员的全身各部位,比如通过腕带配件佩戴在手腕处,通过魔术贴安装在安全帽上,通过夹子等戴在胸前,通过链带佩戴在脚踝上等易发生触电风险的位置。当佩戴该装置的作业人员接近强电源和高压电源时,装置会发生声、光、震动等报警信号,提醒作业人员有触电的危险,能有效地防止由于失误而造成的触电伤亡事故,保障电力安全生产。

2、应用前景

微型可穿戴式近电报警装置是一种安全辅助工具,可适用于电力、电信、联通、石油化工、铁路等电力作业人员,可在带电危险环境中作业时起报警作用,提醒作业人员随时注意,避免人身伤亡事故的发生,因此具有很大的应用价值及市场价值。该装置主要具备以下功能:体积小、重量轻,结构合理,可通过项目研制的各种配件便捷地佩戴在身上各部位;感应式验电,灵敏度高,报警距离一致性好,报警反应速度快;高分贝声音报警;自检功能;电池供电。

3、技术原理

微型可穿戴式近电报警装置由近电报警组件和可穿戴配件两大部分组成。报警距离可满足电力安全规程中对安全距离的规定要求。佩戴该装置的作业人员在使用时可根据带电现场电压等级的不同调节档位改变报警器的灵敏度。近电报警组件主要由近电感应模块、声光震动报警模块、电源模块、绝缘外壳等部件组成。采用紧凑式或柔性电路设计,以保证良好的绝缘和机械强度,以及装置的轻便性。本产品近电感应模块的核心部件由50Hz信号感应电路、高倍数放大器、带通滤波器等电路组成。其中50Hz信号感应电路读取带电导体附近的电场信号,感应电路送出的交流信号经过信号跟随电路跟随并正向偏置后进入带通滤波器进行滤波,然后将交流信号倍压整流成直流信号,减法器减掉相邻线路间的干扰信号,高倍数放大器将信号进行必要的放大后送入施密特触发器,触发器根据输入信号的大小送出有电、无电2种信号,声光震动报警模块将有电无电信号在验电器上显示出来。

4、基于MEMS传感器的验电原理

基于微机电系统(MEMS)电场传感器原理实现验电功能。MEMS电场传感器利用微机电加工工艺,将多晶硅材料制作成微型导体电极,通过在电场中产生感应电荷来测量电场强度。微型导体电极分为固定电极和振动电极,振动电极位于固定电极上方,可周期性左右振动;固定电极安装一定间距均匀排布,分为正、负电极。振动电极振动过程中,部分固定电极暴露于电场中的面积增大,感应电荷增加;部分固定电极被振动电极遮蔽而导致暴露于电场中的面积减小,感应电荷减少。通过检测电荷周期性变化而形成的感应电流,即可实现电场的测量。

5、微型可穿戴式近电报警装置关键技术

微型可穿戴式近电报警装置采用电池供电,主要由信号感应电路、高倍放大滤波电路、整流电路、报警电路等组成。为减小可穿戴式近电报警装置产品体积,降低装置本体功耗,采用验电传感器与声光报警装置分体设计思路。利用Nordic蓝牙芯片定制化研发,利用蓝牙芯片本身的AD/DC电路完成电力数据采集,同时通过蓝牙广播数据传输。验电传感器可便捷佩戴在电力作业人员的全身各部位,声、光、振动等报警信号通过智能腕表或者手持移动终端输出。验电传感器完成数据采集并通过蓝牙广播数据,智能腕表或者手持移动终端扫描解析蓝牙广播消息,当检测到某一个传感器采集到的电压值超出安全阈值,则发出声光电警告信息。

6、带电体与人体位置矢量

可穿戴式探头分布在人体四肢和其他部位,因此可实现对工作现场周围电场进行立体全方位测量,通过测试多个传感器的感应电场信号强度,判断带电体与各个传感器探头的位置及距离信息,从而精确确定带电体与现场工作人员的位置矢量信息。传感器数量可根据实际需要增加或者减少。

7、结语

微型可穿戴式近电报警装置可便捷佩戴在电力作业人员的全身各部位,如通过腕带配件佩戴在手腕处,通过魔术贴安装在安全帽上,通过夹子戴在胸前,通过链带佩戴在脚踝等易发生触电风险的位置,可根据电压等级,智能判断带电体的安全距离,越限时装置会发生声、光、震动等报警信号来提示作业人员注意安全,可有效减小电力作业人员的触电发生率,提高现场作业安全。

参考文献：

[1]王爽,尹旭阳,王瑞,等.一种带漏电报警功能的配电柜[J].中外企业家,2015(23):186.

[2]温盛红.动力配电柜的设计与安装[J].河南科技,2012(14):59.

[3]龚熙战.一种滚筒洗衣机防水报警装置的设计与改进[J].日用电器,2014(6):24-28.

[4]韩红磊.论热工信号报警装置在电厂中的应用[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2011(11):207.

[5]杨有婵,李逢源.接地状态监测及报警装置的研发与应用[J].广西电力,2019(6):39-42.

[6]廖建斌.一种发电机防进水报警装置方案[J].集成电路应用,2019(8):124-125.

[7]余光明,杨永刚,彭夕彬,等.“洞若观火”——配网线路智能防控卫士[J].电子世界,2019(23):116-118.

[8]林明诗,贺伟.10kV配网线路的运行维护与管理要点探讨[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2019(12):185-186.

[9]戴伏生,任先文,刘毅夫.多功能语言通信报警装置的设计[J].东北电力技术,1994(11):59-63.

吴锦秋.一种微型可穿戴式近电报警装置的研制[J].技术与市场,2021,28(02):145-146.