一種帶有測距功能的三維場強(qiáng)探測器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)變電站施工專用的安全保障定位裝置，是一種帶有測距功能的三維場強(qiáng)探測器，能實(shí)現(xiàn)電場強(qiáng)下的定位，屬于電力行業(yè)施工安全保障領(lǐng)域。實(shí)用新型提供了帶有測距功能的三維場強(qiáng)探測器。該裝置的傳感探頭由三對正交的極板組成，能感應(yīng)變電站內(nèi)50HZ交變電場，能將電場矢量以三個電壓分量形式輸出，經(jīng)信號調(diào)理模塊，由CC2430的AD模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)電場矢量的三維數(shù)據(jù)采集，同時還利用zigbee芯片CC2430的測距功能幫助定位。
【專利說明】—種帶有測距功能的三維場強(qiáng)探測器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)變電站施工專用的安全保障定位裝置，是一種帶有測距功能的三維場強(qiáng)探測器，能實(shí)現(xiàn)電場強(qiáng)下的定位，屬于電力行業(yè)施工安全保障領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]在電力生產(chǎn)領(lǐng)域安全是頭等重要，特別是操作人員的人身安全。變電站內(nèi)進(jìn)行設(shè)備檢修或技改施工，都是帶電操作的。變電站內(nèi)高壓場源附近存在相應(yīng)的電場分布。一般情況下場強(qiáng)是位置的單值函數(shù)。在高壓帶電體附近，存在場強(qiáng)擊穿放電引發(fā)觸電事故發(fā)生危險，佩戴該裝置的施工時人員，在變電站帶電施工時，可以實(shí)現(xiàn)后臺定位、觸電報警。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對【背景技術(shù)】的不足，本實(shí)用新型提供了帶有測距功能的三維場強(qiáng)探測器。該裝置的傳感探頭由三對正交的極板組成，能感應(yīng)變電站內(nèi)50HZ交變電場，能將電場矢量以三個電壓分量形式輸出，經(jīng)信號調(diào)理模塊，由CC2430的AD模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)電場矢量的三維數(shù)據(jù)采集，同時還利用zigbee芯片CC2430的測距功能幫助定位。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0005]一種帶有測距功能的三維球型場強(qiáng)探測器，包括傳感探頭1、信號調(diào)理模塊2以及數(shù)據(jù)采集模塊3，傳感探頭I將感應(yīng)的三維電場以三個電壓分量形式輸出到信號調(diào)理模塊2 ;信號調(diào)理模塊2處理后的信號輸入到數(shù)據(jù)采集模塊3，其特征在于:所述的傳感探頭包含三對正交的極板，能從X、Y、Z三個三垂直的方向感應(yīng)電場矢量。
[0006]如上所述的三維球型場強(qiáng)探測器，其特征在于:所述的傳感探頭I為球形封裝。其有益效果是:利用將該傳感器放置在電站施工人上，可以保持電場在各個方面的信號強(qiáng)度，提高測量的精度。
[0007]如上所述的三維球型場強(qiáng)探測器，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集模塊3為zigbee芯片CC2430、AD模塊采集。其有益效果是:可獲得三維電場特征值的同時完成到基點(diǎn)距離的測量。
[0008]如上所述的三維球型場強(qiáng)探測器，其特征在于:它還設(shè)有報警裝置。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0010]1、每個施工者佩戴一個三維球型場強(qiáng)探測器?？蓪?shí)時檢測所在位置的電場強(qiáng)度。根據(jù)設(shè)定，當(dāng)電場強(qiáng)超過一定值時，發(fā)出報警、提示信號。把定位于安全報警有機(jī)的結(jié)合起來。
[0011]2.采用zigbee芯片CC2430無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，可以將檢測到的場強(qiáng)信息，發(fā)送到后臺，系統(tǒng)可利用zigbee芯片測距功能獲得參數(shù)和場強(qiáng)信息完成定位?？梢詷?gòu)成無線電場感應(yīng)網(wǎng)。
[0012]3、最終可實(shí)現(xiàn)后臺同時對多點(diǎn)進(jìn)行定位。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是帶有測距功能的三維場強(qiáng)探測器使用示意圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型帶有測距功能的三維場強(qiáng)探測器的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]附圖標(biāo)記說明:I一傳感探頭，2—信號調(diào)理模塊，3—數(shù)據(jù)采集模塊。
[0016]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0017]如附圖2所示，本發(fā)明帶有測距功能的三維球型場強(qiáng)探測器包括傳感探頭1、信號調(diào)理模塊2以及數(shù)據(jù)采集模塊3，本發(fā)明的傳感探頭包含三對正交的極板，能從X、Y、Z三個三垂直的方向感應(yīng)電場矢量(U=E*D)。能將感應(yīng)的三維電場以三個電壓分量形式輸出到信號調(diào)理模塊2 ;信號調(diào)理模塊2經(jīng)衰減、整流、濾波電路后將信號輸入到數(shù)據(jù)采集模塊3，最終實(shí)現(xiàn)三維電場信號的采集。
[0018]本實(shí)用新型的傳感探頭I最好采用球形封裝，這樣不僅利用將該傳感器放置在電站施工人上，還可以保持電場在各個方面的信號強(qiáng)度，提高測量的精度。
[0019]本實(shí)用新型的信號調(diào)理模塊2中的前置放大電路是典型的電場檢測電路，運(yùn)算放大器選擇的是LM324，采用單電源、同相輸入方式，利用二極管的單方向?qū)щ娞匦酝瓿烧鳌?br> [0020]LM324系列器件是帶有真差動輸入的四運(yùn)算放大器，可采用單電源，工作電壓可在3伏到32伏的范圍，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一，許多應(yīng)用場合中不需外部偏置元件。
[0021]因此要進(jìn)行一定量衰減使其在O — 2.5v。
[0022]本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集模塊3最好選用zigbee芯片CC2430、AD模塊采集，這樣可在獲得三維電場特征值的同時完成到基點(diǎn)距離的測量。
[0023]zigbee芯片CC2430具有無線數(shù)據(jù)傳輸模塊CC2430是符合2.4G IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器。利用此芯片開發(fā)的無線通信設(shè)備支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250 kbit/s可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對多點(diǎn)的快速組網(wǎng)，同時zigbee芯片還具有測距功能。
[0024]zigbee芯片有如下特點(diǎn):超低電流消耗(RX: 19.7mA，TX: 17.4mA)高接收靈敏度(-99 dBm);抗鄰頻道干擾能力強(qiáng)(39 dB);內(nèi)部集成有VCO、LNA、PA以及電源整流器采用低電壓供電(2.1?3.6V);輸出功率編程可控；IEEE802.15.4 MAC層硬件可支持自動幀格式生成、同步插入與檢測、16bit CRC校驗(yàn)、電源檢測、完全自動MAC層安全保護(hù)(CTR, CBC - MAC, CCM);與控制微處理器的接口配置容易(4總線SPI接口)。
[0025]本實(shí)用新型還可以在報警裝置，當(dāng)電場強(qiáng)度過大時，報警裝置響起，報警裝置可設(shè)置在后臺系統(tǒng)中，也可放置在施工人員身上。
[0026]本實(shí)用新型的使用過程如附圖1所示，本實(shí)用新型的檢測點(diǎn)到基站協(xié)調(diào)器的距離和檢測點(diǎn)測量到的場強(qiáng)可以實(shí)現(xiàn)檢測點(diǎn)的定位。本實(shí)用新型的使用方法是:先建立各變電站的三維場強(qiáng)分布信息圖。變電站內(nèi)當(dāng)高壓線纜、變壓器等裝置安裝定位后，在運(yùn)行時變電站內(nèi)各點(diǎn)有穩(wěn)定的50HZ交變電場分布。每一個具體位置對應(yīng)一個三維特征電場值。三維場強(qiáng)分布信息圖的建立方法為:將本實(shí)用新型的維球型場強(qiáng)探測器在變電站內(nèi)部不同地點(diǎn)測量場強(qiáng)并記錄在后臺系統(tǒng)中。在高壓環(huán)境下施工人員帶三維球型場強(qiáng)探測器進(jìn)入現(xiàn)場后，三維球型場強(qiáng)探測器將施工人員身邊的三維電場分布情況實(shí)時傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)，后臺系統(tǒng)將該信息與三維場強(qiáng)分布信息圖的三維特征電場值進(jìn)行對比，實(shí)現(xiàn)對施工人員的定位。該后臺系統(tǒng)可以實(shí)時觀察到多個施工人員的位置。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有測距功能的三維球型場強(qiáng)探測器，包括傳感探頭(I)、信號調(diào)理模塊(2)以及數(shù)據(jù)采集模塊(3)，傳感探頭(I)將感應(yīng)的三維電場以三個電壓分量形式輸出到信號調(diào)理模塊(2);信號調(diào)理模塊(2)處理后的信號輸入到數(shù)據(jù)采集模塊(3)，其特征在于:所述的傳感探頭包含三對正交的極板，能從X、Y、Z三個三垂直的方向感應(yīng)電場矢量。
2.如權(quán)利要求1所述的三維球型場強(qiáng)探測器，其特征在于:所述的傳感探頭(I)為球形封裝。
3.如權(quán)利要求1所述的三維球型場強(qiáng)探測器，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集模塊(3)為zigbee芯片CC2430、AD模塊采集。
4.如權(quán)利要求1所述的三維球型場強(qiáng)探測器，其特征在于:它還設(shè)有報警裝置。
【文檔編號】G01R29/14GK204142840SQ201420317522
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】李 誠, 方寶友, 蔡駿峰, 湯勝, 王丹君, 李延鋒, 劉海瓊, 樂望梅, 周波, 徐琴, 柯亮, 胡偉文, 江文娟, 李建中, 張宏博 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司武漢供電公司, 北京華電萬通科技有限公司