一種智能全方位防墜落警示裝置的研發(fā)

劉力龍

摘? 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，需要解決配網(wǎng)檢修施工過(guò)程中坑洞開(kāi)挖和電纜井檢修作業(yè)無(wú)針對(duì)性防人員墜落的問(wèn)題，在降低配網(wǎng)檢修人員安全風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)提高檢修工作效率。為了防止檢修過(guò)程當(dāng)中過(guò)往行人以及工作人員發(fā)生墜落，警示裝置具有聲光報(bào)警功能是非常有必要的，一款具有傳感器的警示裝置可以有效偵測(cè)靠近的移動(dòng)物體（象行人、工作人員），并發(fā)出聲光警示信號(hào)進(jìn)行主動(dòng)警示，警示效果大大優(yōu)于傳統(tǒng)的被動(dòng)警示裝置。

關(guān)鍵詞：電力檢修;防墜井;智能警示

中圖分類號(hào)：U495? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著我國(guó)電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電力施工以及電力檢修也越來(lái)越頻繁，在這個(gè)過(guò)程中對(duì)于施工以及檢修的管理也是個(gè)很艱巨的任務(wù)，其中的安全管理對(duì)電力企業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)較為重要的任務(wù)，我們經(jīng)常能看到因?yàn)榭泳斐傻娜藛T車輛墜落受傷的新聞，所以在施工及電力運(yùn)檢中防止人員車輛墜井是一個(gè)值得思考的點(diǎn)，智能設(shè)備的應(yīng)用就成了降低人力成本并提高警示效果的一個(gè)解決方案。

1 警示防護(hù)裝置的現(xiàn)狀

1.1 圍欄式

目前絕大多數(shù)的施工現(xiàn)場(chǎng)都采用圍欄式防護(hù)手段，將施工區(qū)域與其他區(qū)域用圍欄或圍墻隔開(kāi)，避免施工人員以外的人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)造成墜井事故，這種方式主要的問(wèn)題在于前期鋪裝的人力，時(shí)間成本較高，且不方便施工人員入場(chǎng)以及施工完畢之后撤離，交通成本也較高，安裝和拆除較為麻煩，但是隔離效果好，適合長(zhǎng)期大面積的施工現(xiàn)場(chǎng)。對(duì)于電力檢修來(lái)講，短期的檢修用這種方式過(guò)于浪費(fèi)人力與時(shí)間，且需購(gòu)買大量隔離圍欄，成本較高。

1.2 防墜網(wǎng)

防墜網(wǎng)在電力井的檢修工作中有較大作用，能夠防止人員失誤墜入坑井，成本低廉，但是需要對(duì)坑井進(jìn)行改造，加裝固定鉚來(lái)安裝防墜網(wǎng)，但在非標(biāo)準(zhǔn)井坑的情況下不方便安裝防墜網(wǎng)也成為防墜網(wǎng)使用的瓶頸，不能在所有的場(chǎng)景中使用。

1.3 聲光報(bào)警式

為了提高警示效果，防患于未然，現(xiàn)有安裝了電池的電子式聲光警報(bào)裝置，其類似于警報(bào)器。為了提高其續(xù)航能力安裝了太陽(yáng)能電池板以及蓄電池，常用于各種道路、市政施工中，特別在夜間提供警示時(shí)，其燈光閃爍以及聲音警報(bào)可以起到較好的預(yù)防式警示效果。在雨雪天氣和大霧天氣的情況下也有著較好的效果。

2 智能全方位防墜落警示裝置

2.1 電路功能設(shè)置

在電路板上設(shè)置了一款單片機(jī)處理器，配置有通迅芯片，插入網(wǎng)卡即可實(shí)現(xiàn)云通信功能，與微信小程序中的實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，在微信小程序上即可查看所有的裝置的位置，并且可以設(shè)置并查看所有裝置的運(yùn)行狀態(tài)，在傳感器方面設(shè)置有紅外傳感器，可以識(shí)別運(yùn)動(dòng)物體，在人或車輛靠近時(shí)則可以觸發(fā)聲音與燈光提示。另外在電路板上裝有光線傳感器，可以在白天實(shí)現(xiàn)燈光自動(dòng)熄滅，在夜間識(shí)別到黑暗環(huán)境自動(dòng)開(kāi)啟燈光閃光功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的燈光警示功能，通過(guò)對(duì)單片機(jī)的編程，實(shí)現(xiàn)了以下執(zhí)行邏輯：白天啟動(dòng)狀態(tài)下，當(dāng)有行人車輛靠近時(shí)使用聲音提示警告，當(dāng)環(huán)境光線變暗時(shí)，自動(dòng)開(kāi)啟燈光閃爍警示，并在有行人或車輛靠近的情況下發(fā)出聲音提示。另外在電路板上裝有陀螺儀，在手機(jī)軟件端可以隨時(shí)查看設(shè)備位置，在裝置傾倒的情況下可以發(fā)送短信至綁定的手機(jī)號(hào)，提示裝置姿態(tài)異常，此時(shí)人員可以第一時(shí)間前往現(xiàn)場(chǎng)查看。電路板如圖1所示。

2.2 防墜支架設(shè)計(jì)

防墜支架是用來(lái)安裝警報(bào)裝置的支架，采用四腳架設(shè)計(jì)，4只支撐腳可以任意伸縮長(zhǎng)度，并且覆蓋有白紅相間的反光漆，在夜間時(shí)可以反射車輛燈光，警示來(lái)往的車輛。另外通過(guò)改變伸縮支撐架的高度，可以適應(yīng)不同工況。整個(gè)支撐架采用鋁合金材質(zhì)，質(zhì)量較輕，可折疊，方便攜帶，施工前的安裝以及施工完畢后的拆除都十分便捷，如圖2所示。

2.3 警報(bào)的外觀設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)多次的商討，給出了一個(gè)較為出色的設(shè)計(jì)，相較于現(xiàn)今市場(chǎng)上的所有警報(bào)裝置來(lái)講，更加美觀，純白的外殼采用工程塑料，更加結(jié)實(shí)耐用，在圖中深色部分為透明的塑料，內(nèi)置LED燈泡，底部4個(gè)開(kāi)孔為安裝紅外傳感器的孔位。在裝置底部有安裝機(jī)構(gòu)，可以將裝置安裝在防墜支架上。外觀設(shè)計(jì)如圖3所示。

2.4 微信小程序的UI設(shè)計(jì)

在UI設(shè)計(jì)中加入管理員的注冊(cè)登錄功能，可以邀請(qǐng)使用人員加入并授權(quán)對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理查看，可以實(shí)時(shí)查看設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、布置位置以及是否存在異常，并且在地圖欄中可以查看每個(gè)監(jiān)護(hù)人的信息，其中包括了姓名、所屬公司、電話。整個(gè)小程序的界面如圖4所示。

3 設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題

3.1 功能電路的高度集成設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)中由于要裝配電池、單片機(jī)和GPS天線，體積較大，所以采用了分體設(shè)計(jì)以容納較多的內(nèi)部元器件，由于采用手工焊接線，線束較多，元器件較大，在后續(xù)改進(jìn)中通過(guò)將各個(gè)部分元器件設(shè)計(jì)為集成電路板，可以大大減小內(nèi)部電路板的體積，使其更加緊湊。

貼片式的各種元器件的使用使電路板的體積大大縮減，但是過(guò)于緊湊的電路設(shè)計(jì)使焊接工藝變得較為復(fù)雜，且電路間的走線需要特別設(shè)計(jì)，避免由于接地設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致電路無(wú)法按照預(yù)設(shè)的邏輯工作。在實(shí)際的電路板制作中我們遇到了不少問(wèn)題，但在增大地電極后得到了很好的解決。

在電路板上集成GPS天線時(shí)，遇到了信號(hào)弱的問(wèn)題，貼片式的天線很容易搜星失敗，所以改用棒狀天線后信號(hào)質(zhì)量得到改善，所以將天線安裝在電路板的上方以增強(qiáng)信號(hào)。

3.2 防墜護(hù)板

在防墜支架上安裝護(hù)板防止人員墜入坑井，也是其中重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，為了方便支架伸縮伸展，護(hù)板邊緣要具有一定彈性，使裝置具有較好的延展性。

4 結(jié)語(yǔ)

在傳統(tǒng)的井下作業(yè)時(shí)，井口處放置的立樁式警示是被動(dòng)警示，在人員不注意時(shí)很容易發(fā)生墜井事故，在黑暗中如果沒(méi)有主動(dòng)光源的照射，則難以發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)。而加入主動(dòng)聲光報(bào)警裝置之后，在人員靠近時(shí)發(fā)出帶有強(qiáng)烈警示效果的聲音和閃光，可以有效防止危險(xiǎn)的發(fā)生。在沒(méi)有人員靠近時(shí)，傳感器將不會(huì)發(fā)出信號(hào)，有效節(jié)省了電源電量，保證裝置的續(xù)航能力。加裝的聲光報(bào)警裝置是可拆卸式的，可以從警示支架上拆除，適用性更強(qiáng)。智能全方位防墜落警示裝置主要帶來(lái)的效益為在生產(chǎn)中避免可能發(fā)生的墜井危險(xiǎn)，最大限度地提示作業(yè)人員及過(guò)往行人注意安全。

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