一种电子式倾角及载荷检测直梯的制作方法

本实用新型涉及一种电力维修辅助设备，尤其涉及一种电子式倾角及载荷检测直梯。
背景技术：
：直梯是日常电力维护工作中常用的工具，根据《国家电网公司电力安全工作规程变电部分》要求：“使用直梯工作时，梯与地面的斜角度为60°”。根据《gb7059-2007便携式直梯安全要求》指出：“直梯长度在2.5m～4.2m内时，额定载荷为90kg；直梯长度在4.2m～6.0m内时，额定载荷为100kg；直梯长度在6.0m～9.0m内时，额定载荷为110kg”。直梯在硬水平基底上使用时，产生安全问题，如若直梯与地面的倾斜角度过大的话，人员容易倾倒摔伤，而如若直梯与地面的倾斜角度过小的话，则梯子容易滑倒。且梯子在不平或倾斜的地面上使用时还存在更多的问题，如梯子顶部侧向移动倾倒，或梯子的底部移动远离梯子顶部压靠的墙壁时造成底部滑动。在有些电力维护工作中，常常需要多名工作人员同时登梯作业，但多名工作人员同时登梯或携重物登梯会存在梯子超载的现象，这些都不利于电力登梯维护作业的安全进行。目前市面上的直梯没有对倾角及载荷是否达标的判断功能，不能满足上述电力登梯维护作业的安全需求。因此，如何提供一种既能检测倾斜角度又能检测载荷重量的电力作业用直梯，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。技术实现要素：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种智能检测、结构简单、可拆卸、易携带的电子式倾角及载荷检测直梯。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：本实用新型提供一种电子式倾角及载荷检测直梯，包括：直梯本体；倾角检测器，其水平设置于所述直梯本体侧端面，用于实时监测所述直梯的倾斜角度信息；载荷检测器，其设置于所述直梯本体的顶端与横杆呈平行，且作为受力面与墙体相对应布置，用于实时监测所述直梯本体顶端对墙面的压力大小信息；以及主控制器，其分别与所述倾角检测器和载荷检测器电连接，用于接收所述倾斜角度信息和压力大小信息，并根据所述倾斜角度信息和压力大小信息获得所述直梯本体上的载荷重量信息。进一步地，在所述的电子式倾角及载荷检测直梯上，还包括：报警单元，其与所述主控制器电连接；其中，当所述倾斜角度信息和/或所述载荷重量信息超出预设阈值时，所述报警单元用于接收所述主控制器的控制指令并发送报警信息。进一步地，在所述的电子式倾角及载荷检测直梯上，还包括：扬声器，其与所述主控制器电连接；其中，当所述倾斜角度信息和所述载荷重量信息未超出预设阈值时，所述扬声器用于接收所述主控制器的控制指令并播放所述倾斜角度信息和载荷重量信息。进一步地，在所述的电子式倾角及载荷检测直梯上，还包括：存储单元，其与所述主控制器电连接，用于存储所述主控制器接收的倾斜角度信息、压力大小信息和载荷重量信息。进一步地，在所述的电子式倾角及载荷检测直梯上，还包括：环境传感器，用于主动获取环境信息，所述环境信息包括温度、环境湿度、环境空气质量及环境空气压力参数；其中，所述主控制器接收所述环境温度、环湿度、空气质量及空气压力参数，并通过所述扬声器播放对相应的所述环境信息。进一步地，在所述的电子式倾角及载荷检测直梯上，还包括：电源单元，其与所述主控制器电连接，并采用集成电路供电。进一步地，在所述的电子式倾角及载荷检测直梯上，所述载荷检测器包括：压感模块，用于采集所述直梯本体顶端对墙面的压力电压电信号；和ad模块，其进口端与连接所述压感模块，出口端连接所述主控制器，用于接收所述压力电压电信号并将其转换为所述压力大小信息。进一步优选地，在所述的电子式倾角及载荷检测直梯上，所述压感模块采用电桥式电路；所述ad模块采用ad7190模块或hx711模块。进一步地，在所述的电子式倾角及载荷检测直梯上，所述直梯本体下端的撑脚底部分别设置有防滑垫。进一步地，在所述的电子式倾角及载荷检测直梯上，所述倾角检测器采用adxl345倾角传感器。本实用新型采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：本实用新型提供的电子式倾角及载荷检测直梯，通过在直梯本体侧面设置检测倾斜度的倾角检测器，可以随时监测梯子倾斜的情况并对不在设定角度范围内数值进行告警，以及通过在梯顶安装载荷监测器，可以随时监测梯上载荷的情况，同样在配置报警单元，对超出设定范围的数据进行告警，来判断当前直梯本体的倾斜角和载重是否在规定的角度与载荷范围内，保证了电力维修登梯时的安全性；该电子式倾角及载荷检测直梯，采用主控制器和扬声器进行主动播报，实时了解直梯倾角和载荷状态，无需人工读数，结构简单，可拆卸、易携带；现场安装简单，无需改变梯子结构，改造生产成本低，具有良好的实用和推广应用价值。附图说明图1为本实用新型一种电子式倾角及载荷检测直梯的主视结构示意图；图2为本实用新型一种电子式倾角及载荷检测直梯的侧视结构示意图；图3为本实用新型一种电子式倾角及载荷检测直梯上倾角检测器的结构示意图；图4为本实用新型一种电子式倾角及载荷检测直梯上载荷检测器的结构示意图；图5为本实用新型一种电子式倾角及载荷检测直梯上各功能单元的框架原理图；图6为本实用新型一种电子式倾角及载荷检测直梯上载荷检测器的框架原理图；图7为本实用新型一种电子式倾角及载荷检测直梯使用状态的受力分析示意图；其中，各附图标记为：1-直梯本体，2-倾角检测器，3-载荷检测器，4-主控制器，5-报警单元，6-扬声器，7-存储单元，8-环境传感器，9-电源单元，10-压感模块，11-ad模块，12-防滑垫。具体实施方式下面通过具体实施例对本实用新型进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本实用新型，但是下述实施例并不限制本实用新型范围。参阅图1-4所示，本实施例提供一种电子式倾角及载荷检测直梯，包括直梯本体1、倾角检测器2、载荷检测器3和主控制器4，所述直梯本体1采用轻质铝合金或不锈钢材质，具有一定的强度和防腐性能；所述主控制器4采用单片机。所述倾角检测器2水平设置于所述直梯本体1侧端面，用于实时监测所述直梯1的倾斜角度信息；所述载荷检测器3设置于所述直梯本体1的顶端与横杆呈平行，且作为受力面与墙体相对应布置，用于实时监测所述直梯本体1顶端对墙面的压力大小信息；以及所述控制器4分别与所述倾角检测器2和载荷检测器3电连接，用于接收所述倾斜角度信息和压力大小信息，并根据所述倾斜角度信息和压力大小信息获得所述直梯本体1上的载荷重量信息。该电子式倾角及载荷检测直梯，结构简单，可拆卸、易携带；现场安装简单，无需改变梯子结构，改造生产成本低，具有良好的实用和推广应用价值。请参阅图1和图5所示，所述的电子式倾角及载荷检测直梯还包括报警单元5，所述报警单元5与所述主控制器4电连接；其中，当所述倾斜角度信息和/或所述载荷重量信息超出预设阈值时，所述报警单元5用于接收所述主控制器4的控制指令并发送报警信息，提醒检修人员直梯本体1放置的倾斜角度过大或直梯本体1载荷超出最大值，放置事故的发生。在本实施例中，所述报警单元5采用蜂鸣报警，采用压电陶瓷蜂鸣片制作蜂鸣器，内部装有振荡器，通入直流电即会发出蜂鸣声，不存在视觉死角问题，提醒效果较好，体积小便于安装。请参阅图1和图5所示，所述的电子式倾角及载荷检测直梯还包括扬声器6，所述扬声器6与所述主控制器4电连接；其中，当所述倾斜角度信息和所述载荷重量信息未超出预设阈值时，所述扬声器6用于接收所述主控制器4的控制指令并播放所述倾斜角度信息和载荷重量信息。采用主控制器4和扬声器6进行主动播报，便于检修人员实时了解直梯1的倾角情况和载荷大小，无需人工读数，避免检修过程中倾角发生变化或因工件设备而增加载荷超出阈值，提高了电力维修作业的安全性。采用主控制器4和扬声器6进行主动播报，实时了解直梯1的倾角和载荷状态，无需人工读数。请参阅图1和图5所示，所述的电子式倾角及载荷检测直梯还包括存储单元7，所述存储单元7与所述主控制器4电连接，用于存储所述主控制器4接收的倾斜角度信息、压力大小信息和载荷重量信息。请参阅图5所示，所述的电子式倾角及载荷检测直梯还包括：环境传感器8，所述环境传感器8用于主动获取环境信息，所述环境信息包括温度、环境湿度、环境空气质量及环境空气压力参数；其中，所述主控制器4接收所述环境温度、环湿度、空气质量及空气压力参数，并通过所述扬声器6播放对相应的所述环境信息。请参阅图5所示，所述的电子式倾角及载荷检测直梯还包括：电源单元9，其与所述主控制器4电连接，并采用集成电路供电，分别为各功能单元提供电源。具体地，所述倾角检测器2和载荷检测器3的工作电压为5v，而获取5v电源常用的供电方式有两种，干电池供电与集成电路供电，本实施例优选采用集成电路供电，采用集成电路芯片进行电压升降转换，最常用的模块为lm7805，其最大优点体积小，廉价、电路设计简单且波纹小，可以稳定输出5v电压，最大输入电压为35v。请参阅图1和图2所示，所述载荷检测器3安装在直梯本体1的顶端与横担平行安装，作为受力面，将人登梯时顶端受力情况进行实时测量，经现场150n、200n、300n载荷变化模拟试验验证，载荷大小变化精度误差＜2％。该直梯本体1使用过程中，该载荷检测器3紧靠在墙体上作为受力面，可以随时监测直梯本体1上载荷的情况，载荷重量包括直梯本体1自身重量和检测人员及携带物的总体重量，同样通过配置的报警单元5对超出设定范围的数据进行告警。在本实施例中，参阅图6所示，所述载荷检测器3采用压力传感器，以应变电阻组成电路作为受力面，搭载ad模块，可以实时显示受力面压力数值，功能可拓展性较强，可与单片机结合编程设计告警等功能。精度较高，体积较小便于安装。具体地，该载荷检测器3包括压感模块10和ad模块11，所述压感模块10用于采集所述直梯本体1顶端对墙面的压力电压电信号；所述ad模块11的进口端与连接所述压感模块10，出口端连接所述主控制器4，用于接收所述压力电压电信号并将其转换为所述压力大小信息。在本实施例中，所述压感模块10采用电桥式电路，以应变电阻组成电路作为受力面，可以覆盖直梯搭载时整个受力，精度较高，量程可达200kg。所述ad模块11采用ad7190模块或hx711模块；优选采用hx711模块，所述hx711模块集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其他同类型芯片所需的外围电路，具有集成度高、响应速度快。抗干扰性强等优点，成本较低。请参阅图2所示，在所述的电子式倾角及载荷检测直梯上，考虑到使用过程中直梯本体1底部与地面摩擦系数减小，直梯本体1易滑的缺陷，需在直梯本体1下端的撑脚底部分别设置有防滑垫12，所述防滑垫12为橡胶防滑垫或pvc防滑垫，可根据其磨损情况快速更换。通过直梯本体1底部设置有防滑垫12，可有效防止直梯本体1在使用过程中底部滑移发生危险。作为一个优选实施例，所述倾角检测器2固定在直梯本体1顶端外侧，可设定告警数值范围，与主控制器4和报警单元5连接具有告警功能。所选用的倾角检测器2可实时显示直梯本体1的倾斜度，并可通过主控制器4和报警单元5与随时监测梯子倾斜的情况并对不在设定角度范围内数值进行告警。经现场模拟0°、30°、60°、90°倾斜变化试验验证，并统计误差得出所述倾角检测器2的检测角度动作精度误差＜2％。作为一个优选实施例，该倾角检测器2采用adxl345倾角传感器，运用惯性原理测量加速度，当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度作用，即只有重力加速度作用在上面，重力垂直轴与传感器灵敏轴之间夹角即为倾斜角，其精度较高且体积小巧易于安装，可搭载单片机，成本较低。在本实施例中，采用该电子式倾角及载荷检测直梯进行登梯作业时，人在直梯上受力分析图如图7所示，以人与梯子为研究对象，静止时平衡方程为：垂直方向受力平衡fb-mg＝0水平方向受力平衡f-fa＝0力矩平衡fa·lsinθ-mg·asinθ＝0其中，f：梯与地面静摩擦力；mg：载荷重量；θ：直梯与地面倾斜角；fa：梯顶与墙之间压力；fb：梯底与地之间压力；l：直梯长度；a:载荷距梯底的距离；联立可解得fa＝mg*a/l，可知当载荷检测器安装在顶端时会有个力矩系数a/l，且受直梯本身重量影响较小，相较于安装在底部，安装在直梯本体1顶部(a＝l)时裕度更大且不会受地面地形影响，测量更为准确，也更易于维护。验证试验：1摆放直梯至倾斜角为60°用时现场摆放统计用时如下：表1现场试验用时试验组123摆放用时5s5s5s调整用时14s15s15s合计用时19s21s15s实施效果检查：进行3次模拟试验，摆放直梯到倾角60°平均用时为20s且正常告警，目标实现。2设置超载告警值选取常见的3.2m直梯，其最大载荷为90kg，测得直梯最下层横档与梯底距离0.6m，由方案二受力分析中fa＝mg*a/l，可计算出人员在最下层横档时，给梯顶的压力为fa＝mg*a/l＝90*10*0.6/3.2＝168.75n。并且随着人员上梯a增大，给梯顶的压力fa也增大。所以，3.2m直梯的载荷告警阈值为168n。即超过168n则超载告警。所以，设置超载值为168n。3模拟超载试验表2模拟超载报警情况进行4次超载模拟试验表16，当载荷大于90kg时，均能正常告警，目标实现。4试验效果2019年11月，以采用本实用新型电子式倾角及载荷检测直梯的安全摆放试验为试验例，以采用常规直梯相当于直梯本体的安全摆放试验为对比例，分别进行11次测试并计算平均值，测试结果如下表3所示：表3活动前后直梯安全摆放使用用时统计表对比例s试验例s平均合计用时5520在采用本实用新型电子式倾角及载荷检测直梯后，既可以保证人员作业的安全角度倾角，又能保证梯子不过载，且能够快速、安全的段时间内完成梯子摆放。以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。当前第1页12