双判据近电预警装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种双判据近电预警装置，属于带电作业安全管控技术领域。一种双判据近电预警装置，其特征在于：包括测量模块，与所述测量模块连接的主控芯片，所述主控芯片上设置的预警档位调控单元，所述主控芯片与近电预警模块相连接，所述测量模块包括模拟信号处理单元、所述模拟信号处理单元分别连接的MEMS电场传感器、MEMS超声换能器，所述模拟信号处理单元与所述主控芯片相连接。在原有场强预警的基础上，增设距离预警装置，基于电场和距离双判据对带电作业场所进行预警，双判据更加全面、准确，能够有效避免以往只有电场强度单判据的近电预警装置所存在的误报、漏报问题，同时本发明专利技术适用于220kV及以下变电所(变压器)针对于人员和机械的近电预警。人员和机械的近电预警。人员和机械的近电预警。

【技术实现步骤摘要】
双判据近电预警装置


[0001]本专利技术属于带电作业安全管控
，具体涉及双判据近电预警装置。

技术介绍

[0002]在变电站电力施工的作业环境中，作业的人员或机械装置容易受到各种高压带电设备以及高压输电线路的威胁，因此，为了保护施工人员的人身安全，需要施工作业人员或大型机械装置配备专用的近电告警装置，在存在强电入侵的情况下，对施工人员做出提醒，要注意做好防触电保护。由于变电站间隔内电场分布较为复杂，传统的只有电场强度单判据的近电告警装置已经不能够满足变电站内的近电预警工作，会发生误报警和漏报警的情况，非常不利于电力现场施工作业人员和机械的安全保障，因此研制电场和距离双判据的近电预警装置来弥补此项缺陷已成必要。
[0003]传统的近电预警装置所用电场传感器大多为天线型，其场强测量范围有限，因此只能适用于一到两个电压等级变电站的近电预警，而使用MEMS电场传感器，不仅其体积小、功耗低、易于集成，而且场强测量范围也相对较大，再结合MEMS超声换能器所拥有的大距离测量范围，研制双判据近电预警装置，便可以适用于不同电压等级的近电预警工作。
[0004]如专利CN 107329001 A.结构复杂，便携性较差，适用范围较窄，对低电压线路的近电预警并不灵敏。专利CN 207114638 U，设计负重较高，不利于人员的便携化作业。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供更加全面、准确，能够有效避免以往只有电场强度单判据的近电预警装置所存在的误报、漏报问题的双判据近电预警装置。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]双判据近电预警装置，包括测量模块，与所述测量模块连接的主控芯片，所述主控芯片上设置的预警档位调控单元，所述主控芯片与近电预警模块相连接，供电模块通过所述主控芯片分别为所述测量模块、所述预警档位调控单元、所述近电预警模块供电，
[0008]所述测量模块包括模拟信号处理单元、所述模拟信号处理单元分别连接的MEMS电场传感器、MEMS超声换能器，所述模拟信号处理单元与所述主控芯片相连接，所述模拟信号处理单元向所述主控芯片发送所述MEMS电场传感器反馈并得出的表征场强的数值、所述MEMS超声换能器反馈并得出的电场距离测量值，
[0009]所述预警档位调控单元上设置用于不同电压等级和人员、机械预警模式切换的控制按键，
[0010]所述主控芯片内设置不同电压等级和预警模式下所对应一、二级电场的电场强度报警阈值和距离报警阈值，
[0011]所述主控芯片将所述表征场强的数值和所述电场距离测量值与一、二级电场下电场强度报警阈值、距离报警阈值相比较，判断其报警等级，一级报警为声光报警，二级报警
为语音提示；
[0012]所述近电预警模块上集成有电场距离显示单元、警示单元，所述主控芯片分别连接所述电场距离显示单元、所述警示单元，所述电场距离显示单元接收所述主控芯片转发的所述电场距离测量值并显示，所述警示单元接收来自所述主控芯片的报警信号并作出相应报警。
[0013]进一步的，所述MEMS电场传感器为压电驱动型场磨式电场传感器，
[0014]所述MEMS电场传感器通过压电驱动结构控制调制模态：
[0015]两侧压电驱动结构施加电压相位差180
°
时，电场处于扭转振动调制模态，该模态具有灵敏度高的优点；
[0016]当施加电压相位相等时，电场处于活塞振动调制模态，该模态具有谐振频率高的优点。
[0017]所述MEMS超声换能器的距离测量范围是0.5
‑
7.0m，所述MEMS超声换能器采用超声波测距的方式完成距离测定。
[0018]进一步的，所述模拟信号处理单元包括放大电路、模拟解调电路、超声测距芯片，所述放大电路增幅信号的强度，所述模拟解调电路为针对所述MEMS电场传感器采用的高通－正交相关
‑
带通滤波法解调工频电场，所述超声测距芯片内置超生测距算法。
[0019]进一步的，所述不同电压等级和预警模式下的所述距离报警阈值是根据国家电网电力安全工作规程设定的，所述不同电压等级和预警模式下的所述电场强度报警阈值是结合仿真与实际测量安全距离处的场强值所设定的。
[0020]所述电场距离显示单元为LED显示屏，所述声光报警单元由扬声器、蜂鸣器和警示灯构成。
[0021]进一步的，所述报警等级包括所述一级报警阈值、所述二级报警阈值；
[0022]当检测到所述表征场强的数值和所述电场距离测量值同时满足所述二级报警阈值但不满足所述一级报警阈值(二级电场强度报警阈值≤表征场强的数值＜一级电场强度报警阈值，一级距离报警阈值＜电场距离测量值≤二级距离报警阈值)，此时进行所述二级报警，通过所述声光报警单元中的扬声器语音提示作业人员或机械附近存在带电体需要注意；
[0023]当检测到所述表征场强的数值和所述电场距离测量值同时满足所述一级报警阈值(表征场强的数值≥一级电场强度报警阈值，电场距离测量值≤一级距离报警阈值)，此时进行所述一级报警，通过所述声光报警单元中的蜂鸣器和警示灯，快速有效的提醒作业人员应马上停止作业远离带电体。
[0024]MEMS传感器即微机电系统，是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。它涉及电子、机械、材料、物理学、化学、生物学、医学等多种学科与技术，具有广阔的应用前景。
[0025]截止到2010年，全世界有大约600余家单位从事MEMS的研制和生产工作，已研制出包括微型压力传感器、加速度传感器、微喷墨打印头、数字微镜显示器在内的几百种产品，其中MEMS传感器占相当大的比例。
[0026]MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和
实现智能化的特点。同时，在微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。
[0027]早期的主控器及MEMS传感器制造成本高，技术并不成熟，误报、漏报现象频繁，对于特种作业而言，极易造成重大安全隐患事故。针对电力行业的零容错要求来说，并不能很好地满足特种行业对于作业安全的要求。
[0028]随着芯片技术和微集成电器元件技术的快速迭代，在一定程度上满足了对制造成本、监测精度、算力要求、便携性的不同使用需求。
[0029]参考《基于MEMS技术的微型电场传感器设计与仿真》、《MEMS技术及其应用》、《MEMS设计模拟与仿真系统应用——Coventor Ware》、《用于MEMS电场传感器的CMOS可控增益前置放大电路》、《MEMS and nanotechnology》等相关文献资料，实现对MEMS传感器的技术应用。
[0030]通过采用MEMS电场传感器对变电站内带电设备周围进行工频电场测量，经过后端电路和主控制器信号处理，得到电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双判据近电预警装置，其特征在于：包括测量模块，与所述测量模块连接的主控芯片，所述主控芯片上设置的预警档位调控单元，所述主控芯片与近电预警模块相连接，供电模块通过所述主控芯片分别为所述测量模块、所述预警档位调控单元、所述近电预警模块供电，所述测量模块包括模拟信号处理单元、所述模拟信号处理单元分别连接的MEMS电场传感器、MEMS超声换能器，所述模拟信号处理单元与所述主控芯片相连接，所述模拟信号处理单元向所述主控芯片发送所述MEMS电场传感器反馈并得出的表征场强的数值、所述MEMS超声换能器反馈并得出的电场距离测量值，所述预警档位调控单元上设置用于不同电压等级和人员、机械预警模式切换的控制按键，所述主控芯片内设置不同电压等级和预警模式下所对应一、二级电场的电场强度报警阈值和距离报警阈值，所述主控芯片将所述表征场强的数值和所述电场距离测量值与一、二级电场下电场强度报警阈值、距离报警阈值相比较，判断其报警等级，一级报警阈值为声光报警，二级报警阈值为语音提示；所述近电预警模块上集成有电场距离显示单元、警示单元，所述主控芯片分别连接所述电场距离显示单元、所述警示单元，所述电场距离显示单元接收所述主控芯片转发的所述电场距离测量值并显示，所述警示单元接收来自所述主控芯片的报警信号并作出相应报警。2.如权利要求1所述的一种双判据近电预警装置，其特征在于：所述MEMS电场传感器为压电驱动型场磨式电场传感器，所述MEMS电场传感器通过压电驱动结构控制调制模态：两侧压电驱动结构施加电压相位差180
°
时，电场处于扭转振动调制模态，该模态具有灵敏度高的优点；当施加电压相位相等时，电场处于活塞振动调制模态，该模态具有谐振频率高的优点。3.如权利要求1所述的一种双判据近电预警装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓燕，崔凤庆，樊彦国，栗晓政，李苗苗，梁纲，杨庆，廖伟，马乐为，郭威，李国栋，曹东升，潘栋，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：