释电传感器来检测接收人体辐 射红外信号的时间。
[0032] 热释电红外传感器组的区域分割：总共由8个热释电红外传感器组成，其中每一个 红外传感器既有自己的独立感应区域(编号分别为1、3、5、7、8、10、12、14)，也有与其相邻的 传感器相互交叠的区域(编号区域分别为2、4、6、9、11、13)。用此方法可以划分出热释电红 外传感器组从中心向外辐射的扇形区域范围的14个子区域，分别编号为1~14。给8个热释 电传感器分别编号1~8,当传感器有输出时，对应的二进制编码是1，相反没有输出的话，二 进制编码的值是0。表1列出了输出编码和区域编号之间的关系。
[0033] 表1输出编码和区域编号之间的关系
[0034]
[0035] 由上表可以看出，当带电作业人员在编码是1~14的区域内运动时，就会激发不同 区域的传感器而输出不同的编码值，编码值确定人的大致位置，然后通过该区域工作的热 释电传感器来检测接收人体辐射红外信号的时间。
[0036] 如图4所示为本发明的带电作业安全预警装置的具体应用示意图：在本实施例的 具体应用时，共应用4个传感器模块，图中标号为1、2、3、4均为传感器模块，每3个为一组，进 行空间定位，每组结果互相校准，减小误差，提高定位精度;在具体应用时，首先在杆塔周围 分散布置至少3个热释电红外传感器组，且3个传感器组不在同一条直线上，在本实施例中 布置了4个；由于以杆塔所在的垂直方向为z轴，所以4个传感器模块的垂直方向的z轴坐标 均为〇;假定获取的4个传感器的坐标分别为：（xl，yl，0)、（x2，y2,0)、（x3，y3,0#P(x4，y4， 〇);各个传感器组接收人体辐射的热红外能量，并传输数据到信号处理电路，信号处理电路 将热释电红外传感器上传的信号进行滤波、放大并转换为数字信号和模拟信号，并传输给 信号发送电路，信号发送电路通过Zigbee无线通信协议将数据传输给数据转换模块;数据 转换模块将接收到的数据转换成为串口通信协议数据，传输给数据处理中心的数据接收模 块;数据接收模块将数据转发至控制中心，控制中心根据传感器接收人体辐射的时间计算 出作业人员距离传感器组的位置，分别为第一距离L1、第二距离L2、第三距离L3和第四距离 L4,因此可以根据4个传感器组的位置坐标以及作业人员距离四个传感器组的位置计算出 带电作业人员的空间坐标:利用1、2、3号传感器组，计算公式为：
[0037]
[0038]
[0039]
[0040] 式中（X，y，z)为作业人员的空间位置，Li、L2和L3分别为第一距离、第二距离和第三 距离，可以求得作业人员的空间位置(x，y，z);再分别利用1、3、4号传感器组，1、2、4号传感 器组和2、3、4号传感器组进行计算，将4次计算获得的作业人员的空间位置计算结果取平均 值，作为最终的作业人员的空间位置，从而提高定位精度。
[0041]获取作业人员的空间位置后，控制中心将所获取的作业人员的人体关键部位位置 信息实时生成三维人体模型，通过实时模拟作业人员在已建好的三维杆塔模型上运动的过 程，在控制中心的屏幕上实时显示作业人员的作业情况。事先设置好作业人员的人体关键 部位与作业危险点的安全距离，控制中心实时监控作业人员的人体关键部位与作业危险点 的距离;该距离一旦达到安全距离的临界状态，控制中心控制报警模块发出报警信号，提示 作业人员应在安全范围内作业，避免事故发生。
【主权项】
1. 一种带电作业安全预警方法，主要包括如下步骤： S1建立电力系统杆塔的三维模型，并设置作业人员人体关键部位与作业点的安全距 离； S2在电力系统杆塔周围分散布置至少三个热释电红外传感器组，且三个热释电红外传 感器组不能在一条直线上； S3根据热释电红外传感器组接收人体发出的红外能量辐射时间计算作业人员的空间 位置和人体关键部位位置信息； S4将作业人员空间位置及人体关键部位位置信息实时生成三维人体模型； S5将步骤S4中实时生成的三维人体模型在步骤S1中已建立的三维杆塔模型上进行实 时模拟； S6实时监控作业人员人体关键部位位置与作业点的距离，该距离一旦达到安全距离的 临界状态，则发出报警信号进行提示和报警。2. 根据权利要求1所述的带电作业安全预警方法，其特征在于所述的电力系统三维杆 塔模型、三维人体模型为通过3ds Max软件生成。3. 根据权利要求1所述的带电作业安全预警方法，其特征在于所述的实时模拟为采用 3dsMax软件结合Torque Game Engine开发引擎进行实时模拟。4. 根据权利要求1~3之一所述的带电作业安全预警方法，其特征在于所述的作业人员 人体关键部位包括头部、左手腕、右手腕、左脚踝和右脚踝。5. -种应用权利要求1~3之一所述的带电作业安全预警方法的装置，其特征在于包括 传感器模块、数据转换模块和数据处理中心;传感器模块包括热释电红外传感器组、信号处 理电路和信号发送电路，热释电红外传感器组用于接收人体发出的红外辐射能量，并输出 数据到信号处理电路;信号处理电路用于将热释电红外传感器组的数据进行处理，并由信 号发送电路进行发送;数据转换模块用于接收传感器模块发送的数据，并通过有线通讯的 方式将数据传输到数据处理中心;数据处理中心包括数据接收模块、控制中心和报警模块， 数据接收模块和数据转换模块配套使用，用于接收数据转换模块传输的数据并传送至控制 中心，控制中心用于实时接收上传的数据、进行数据的分析和统计、在杆塔模型上实时模拟 作业人员的实际动作、监控作业人员人体关键部位位置与作业点的距离并控制报警模块适 时报警;报警模块与控制中心连接，用于接收控制中心的信号并报警。6. 根据权利要求5所述的带电作业安全预警方法的装置，其特征在于所述的热释电红 外传感器组至少有三个，在作业杆塔周围分散布置，且不在一条直线上。7. 根据权利要求5所述的带电作业安全预警方法的装置，其特征在于所述的热释电红 外传感器组包括多个热释电红外传感器，多个热释电红外传感器相邻布置，各自检测不同 的区域。8. 根据权利要求5所述的带电作业安全预警方法的装置，其特征在于所述的报警模块 可以布置在作业杆塔周围，也可由带电作业人员随身携带。9. 根据权利要求5所述的带电作业安全预警方法的装置，其特征在于所述的热释电红 外传感器包括至少三个在作业杆塔周围分散布置、且不在一条直线上的热释电红外传感 器。10. 根据权利要求5所述的带电作业安全预警方法的装置，其特征在于所述的信号处理 电路包括依次串接的滤波器、放大器和鉴幅器;滤波器用于对热释电红外传感器的输出信 号进行滤波，放大器用于对经过滤波的信号进行放大并输出模拟量信号，鉴幅器由一对比 较器构成，用于将模拟量信号转换为数字信号。11. 根据权利要求5所述的带电作业安全预警方法的装置，其特征在于所述的信号发送 电路与数据转换模块之间的通讯为无线通讯。12. 根据权利要求5所述的带电作业安全预警方法的装置，其特征在于所述的数据接收 模块和数据转换模块之间的通讯为串口通讯。13. 根据权利要求5所述的带电作业安全预警方法的装置，其特征在于所述的控制中心 为PC机，用于根据实时获取的热释电红外传感器的数据，采用3ds Max软件结合Torque Game Engine开发引擎进行作业人员的实时模拟。
【专利摘要】本发明公开了一种带电作业安全预警方法，包括建立杆塔模型并设置安全距离；在杆塔周围布置至少三个不在同一直线的热释电红外传感器组；计算作业人员空间位置和关键部位位置信息；实时生成三维人体模型；进行实时模拟并实时监控作业人员关键部位位置与危险点的安全距离，一旦达到临界状态便发出报警信号；本发明还公开了一种带电作业安全预警装置，包括传感器模块、数据转换模块和数据处理中心，传感器模块用于接收人体的红外辐射能量，数据转换中心用于数据的中转，数据处理中心用于生成三维人体模型并进行实时模拟、检测和报警。本发明由于采用计算机进行带电作业安全监测，避免了采用人为经验进行判断，提高了带电作业监测的可靠性和稳定性。
【IPC分类】G08B21/02
【公开号】CN105678954
【申请号】CN201610126048
【发明人】彭石明, 刘夏清, 任承贤, 章健军, 杨淼, 罗日成, 胡弘莽, 牛捷, 邹德华, 隆晨海, 杨琪, 欧乃成
【申请人】国家电网公司, 国网湖南省电力公司, 国网湖南省电力公司带电作业中心
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月7日