楊 雄

國網(wǎng)山西省電力公司太原供電公司

基于GPS技術(shù)的吊車防觸電安全監(jiān)控研究

楊 雄

國網(wǎng)山西省電力公司太原供電公司

通過使用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)，結(jié)合移動(dòng)通訊解決吊車在操作過程中吊臂升降時(shí)防止觸電，對(duì)吊車在運(yùn)行中實(shí)施群控，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)管理范圍之內(nèi)的遠(yuǎn)程無人值守設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控、防觸電、以及綜合信息管理。

GPS；吊車；監(jiān)控

一、系統(tǒng)組成及技術(shù)原理

整個(gè)系統(tǒng)由三大子系統(tǒng)組成，分別是“防觸電終端系統(tǒng)”、“監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)”、“運(yùn)行管理系統(tǒng)”。

(一)防觸電終端系統(tǒng)

防觸電終端系統(tǒng)由防觸電裝置硬件設(shè)備和嵌入式軟件組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括GPS模塊，GPRS通訊模塊，專用傳感器、內(nèi)置單片機(jī)以及外圍電路。監(jiān)控防觸電裝置安裝在被監(jiān)控的吊車上，主要完成對(duì)設(shè)備的定位、防觸電監(jiān)控以及和監(jiān)控中心的信息通訊功能。在平時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，可以通過監(jiān)控平臺(tái)與防觸電裝置通訊，進(jìn)行定期巡檢。當(dāng)發(fā)生接近、觸電等突發(fā)事件時(shí)，防觸電裝置可以及時(shí)報(bào)警，設(shè)備及時(shí)操作并通過GPRS向監(jiān)控平臺(tái)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。防觸電裝置按照工業(yè)設(shè)備要求設(shè)計(jì)，適應(yīng)防止接近觸電，觸電時(shí)吊車自動(dòng)控制脫離危險(xiǎn)區(qū)域、具備自主供電能力。

(二)監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)

監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)的功能，主要是完成與防觸電裝置之間的通訊，定期對(duì)防觸電裝置進(jìn)行狀態(tài)巡檢，接收防觸電裝置向上發(fā)來的報(bào)警信息和定位信息，從而達(dá)到對(duì)報(bào)警裝置進(jìn)行監(jiān)控的目的。監(jiān)控平臺(tái)由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、GPRS接入設(shè)備和相關(guān)軟件組成，監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用普通商用計(jì)算機(jī)，安裝監(jiān)控管理軟件；GPRS接入設(shè)備根據(jù)用戶系統(tǒng)的規(guī)模和投資有若干種選擇，可能是GPRS Modem，可能是APN專線路由器，也可能是由電信提供一套接入GPRS網(wǎng)絡(luò)的方法。由于被監(jiān)控的設(shè)備可能的數(shù)量不同，所以對(duì)監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)的規(guī)模也有所不同，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮對(duì)監(jiān)控計(jì)算機(jī)和GPRS接入設(shè)備組成的單元的數(shù)量問題。

以系統(tǒng)使用GPRS Modem為例子，一個(gè)監(jiān)控計(jì)算機(jī)+一個(gè)GPRS Modem構(gòu)成一個(gè)單元，一個(gè)單元能夠容納的監(jiān)控裝置的接入數(shù)量是有限制的，如果被監(jiān)控的設(shè)備數(shù)量很大，就要對(duì)這個(gè)單元進(jìn)行擴(kuò)展設(shè)計(jì)，或者增加單元數(shù)量，或者改用其他接入方法解決上述問題。

(三)監(jiān)控運(yùn)行管理系統(tǒng)

運(yùn)行管理系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的最上層，它由運(yùn)行管理計(jì)算機(jī)以及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成，它的主要功能是根據(jù)用戶對(duì)被監(jiān)控設(shè)備的管理要求。提供一套基于GIS系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的管理軟件平臺(tái)，運(yùn)管系統(tǒng)負(fù)責(zé)和平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通訊，從監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)獲取當(dāng)前被監(jiān)控對(duì)象的位置信息，狀態(tài)信息以及其他信息。所有對(duì)被監(jiān)控設(shè)備的管理工作，都基于GIS(地理信息系統(tǒng))系統(tǒng)提供的電子地圖來實(shí)現(xiàn)，運(yùn)管系統(tǒng)中需要構(gòu)建一套GIS系統(tǒng)，提供包括基本的電子地圖服務(wù)，提供被監(jiān)控設(shè)備在電子地圖上的展示服務(wù)。運(yùn)管系統(tǒng)對(duì)被監(jiān)控設(shè)備的管理，需要通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)對(duì)被監(jiān)控設(shè)備的屬性信息，包括編號(hào)、位置、狀態(tài)等。用戶在系統(tǒng)初始化的時(shí)候?qū)⑦@些信息錄入數(shù)據(jù)庫，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行也依賴于數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)支持。當(dāng)被監(jiān)控設(shè)備發(fā)生狀態(tài)和數(shù)量變化的時(shí)候，可以根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的重新錄入和重新配置，方便地進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。

二、組成及原理

運(yùn)行管理系統(tǒng)是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中最上層的系統(tǒng)，在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中的地位不言而喻，用戶通過運(yùn)行管理系統(tǒng)，以基于電子地圖的方式了解整個(gè)系統(tǒng)中被監(jiān)控的各個(gè)移動(dòng)設(shè)備的位置分布，通過數(shù)據(jù)庫查詢所有監(jiān)控設(shè)備的屬性信息，包括地理位置，周邊環(huán)境，隸屬單位，設(shè)備基本情況等。

當(dāng)?shù)踯嚨醣劢咏蛴|電時(shí)，監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)及時(shí)將設(shè)備的報(bào)警信息傳送到運(yùn)行管理系統(tǒng)，由運(yùn)行管理系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)置的判別策略進(jìn)行情況判別，一旦判定發(fā)生某種突發(fā)事故(吊車臂接近高壓電安全距離、已觸電)，運(yùn)行管理系統(tǒng)將自動(dòng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的報(bào)警方式報(bào)警，吊車會(huì)自行處理，同時(shí)平臺(tái)反饋控制。監(jiān)控裝置一旦發(fā)生報(bào)警，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)入對(duì)吊車監(jiān)控裝置的報(bào)警處理，運(yùn)行管理系統(tǒng)將提供報(bào)警信息，監(jiān)控裝置在電子地圖上進(jìn)行閃爍，同時(shí)觸發(fā)聲音和燈光等報(bào)警信號(hào)的功能。

運(yùn)行管理系統(tǒng)運(yùn)用了GIS(地理信息技術(shù))、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等先進(jìn)的IT技術(shù)，提供安全可靠的系統(tǒng)監(jiān)控和運(yùn)行管理平臺(tái)。吊臂操作取決于小中端二組電場(chǎng)傳感器的信息，一組為吊臂與高壓線最低安全距離，當(dāng)?shù)醣圻_(dá)到此點(diǎn)時(shí)，在吊車駕駛室內(nèi)的終端發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)由終端向監(jiān)控平臺(tái)發(fā)出信息；當(dāng)達(dá)到第二組吊臂與高壓線極限距離時(shí)，終端會(huì)自動(dòng)阻止其上升，使其立即下降到最低安全距離上，同時(shí)監(jiān)控平臺(tái)接到信號(hào)也可對(duì)吊臂進(jìn)行反控。如果某區(qū)的高壓線的電場(chǎng)畸變，電場(chǎng)傳感器測(cè)不出正常電場(chǎng)信號(hào)，在小中端內(nèi)還會(huì)產(chǎn)生另一種測(cè)定方法，監(jiān)測(cè)小中端與高壓線的距離，距離設(shè)定與電場(chǎng)設(shè)定安全距離相一致，執(zhí)行的內(nèi)容也一致。小中端主要把吊臂與高壓線的距離，通過無線方法傳遞給終端，由終端判斷后對(duì)吊臂進(jìn)行控制。

為安全起見，電場(chǎng)傳感器與測(cè)距法應(yīng)同時(shí)采用。其控制方法也有兩種，一種是終端輸出信號(hào)直接監(jiān)控吊臂，另一種是把信息傳遞給監(jiān)控平臺(tái)，通過終端來進(jìn)行反控，兩種方法也是同時(shí)進(jìn)行。

三、結(jié)語

該安全監(jiān)控裝置除實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警外，后期還設(shè)想研究針對(duì)各類突發(fā)事件時(shí)，可以預(yù)先定義一系列應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案，預(yù)案中的內(nèi)容主要是遇到該類突發(fā)事件時(shí)，各相關(guān)部門，各相關(guān)人員需要采取的措施和活動(dòng)。系統(tǒng)在觸發(fā)一類報(bào)警時(shí)，根據(jù)報(bào)警的級(jí)別，自動(dòng)顯示當(dāng)前應(yīng)該采取的預(yù)案措施，并采取有效的對(duì)應(yīng)措施，確保應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的及時(shí)和準(zhǔn)確。

[1] 孟祥澤，電力行業(yè)特種設(shè)備安全監(jiān)督管理手冊(cè)，中國電力出版社，2017

[2] 宋守信，電力安全風(fēng)險(xiǎn)管理，中國電力出版社，2011

楊雄，男，1981年12月生，2008年畢業(yè)于華北電力學(xué)院，高級(jí)工程師，國網(wǎng)山西省電力公司太原供電公司安全監(jiān)察質(zhì)量部。