一种用于施工配电装置的近电告警方法及系统与流程

本发明涉及电力监控，尤其涉及一种用于施工配电装置的近电告警方法及系统。

背景技术：

1、在建筑施工过程中，配电装置的安全性至关重要，但由于施工现场环境复杂，电气设备的近电告警技术仍面临诸多挑战。随着电力需求增长，变电站改造扩建递增，但带电体作业风险高，为确保基建安全，需要寻找解决方案并认识挑战重要性。通过激光雷达、摄像头、光栅等技术来实现近电预警和人员检测，对点云聚类、滤波处理，去除杂噪点，记录识别人或物体，其中光栅监测人员靠近并做出对应动作，激光雷达监测施工机械靠近并做出安全距离预警动作，能够推动电网建设稳步发展。然而，现有告警方法一般通过固定的阈值设置来实现施工机械安全距离的警报功能，缺乏对施工现场动态环境的适应性，无法准确监测和调整施工配电装置与施工机械之间的安全距离，这种不足导致在施工过程中，当施工机械设备接近施工配电装置时，未能及时发出警报，从而增加了电气安全风险。

技术实现思路

1、基于此，本发明有必要提供一种用于施工配电装置的近电告警方法及系统，以解决至少一个上述技术问题。

2、为实现上述目的，一种用于施工配电装置的近电告警方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：通过在施工配电装置周围工作区域内安装对射光栅、激光雷达、声光报警器以及led显示屏，其中对射光栅以及激光雷达均与声光报警器电性连接，声光报警器与led显示屏电性连接，并通过在激光雷达内部集成若干个微弱电压传感器，以构建微弱电压传感器阵列；

4、步骤s2：通过在施工机械作业端上安装无线定位传感器以及角度传感器，并利用无线定位传感器以及角度传感器对施工机械作业端的实时作业过程进行位置定位及作业倾角实时监测，以得到施工机械作业实时位置定位数据以及施工机械作业实时倾角数据；基于施工机械作业实时位置定位数据以及施工机械作业实时倾角数据对施工机械作业端进行施工机械回转半径测量及验证，得到施工机械作业过程回转半径；

5、步骤s3：利用微弱电压传感器阵列对施工配电装置周围工作区域内的带电体进行电压等级实时监测，得到施工配电装置周围带电体电压等级；基于施工配电装置周围带电体电压等级对激光雷达与带电体之间进行带电风险安全距离初始测量，以得到不同电压等级下的带电风险安全距离初始控制值；基于施工机械作业过程回转半径对不同电压等级下的带电风险安全距离初始控制值进行安全距离影响修正，得到不同电压等级下的带电风险安全距离影响修正值；

6、步骤s4：通过激光雷达对施工配电装置周围工作区域进行接近物体识别分析，得到施工配电装置周围接近物体识别结果，其中施工配电装置周围接近物体识别结果包括施工人员接近以及施工机械接近；若为施工人员接近时，则触发对射光栅并利用声光报警器对施工配电装置周围工作区域进行人员闯入近电告警响应，生成施工人员闯入近电告警信号；若为施工机械接近时，则基于不同电压等级下的带电风险安全距离影响修正值触发激光雷达进行安全距离判断并利用声光报警器对施工配电装置周围工作区域进行机械安全距离近电告警响应，生成施工机械安全距离近电告警信号；利用led显示屏对施工人员闯入近电告警信号或施工机械安全距离近电告警信号进行施工近电告警显示处理，得到施工配电装置近电告警信息，并上传至施工场地预警平台，以执行相应的施工配电装置场地近电告警通知工作。

7、进一步的，步骤s1包括以下步骤：

8、步骤s11：通过在施工配电装置周围工作区域内安装对射光栅、激光雷达、声光报警器以及led显示屏，其中对射光栅以及激光雷达均与声光报警器电性连接，声光报警器与led显示屏电性连接；

9、步骤s12：通过对激光雷达的内部结构进行电气布局拓扑分析，得到激光雷达内部电气布局拓扑结构；

10、步骤s13：基于激光雷达内部电气布局拓扑结构对激光雷达的内部结构进行传感器最佳布置指导分析，以得到激光雷达内部结构传感器最佳布置方案；

11、步骤s14：根据激光雷达内部结构传感器最佳布置方案在激光雷达内部集成部署若干个微弱电压传感器，并对激光雷达内部集成的若干个微弱电压传感器进行网络连接处理，以生成微弱电压传感初始阵列；

12、步骤s15：对微弱电压传感初始阵列进行传感隙度优化调整，以构建得到微弱电压传感器阵列。

13、进一步的，步骤s15包括以下步骤：

14、步骤s151：对微弱电压传感初始阵列内的每一个微弱电压传感器之间进行电气连接验证测试，得到微弱电压传感器间电气连接测试结果；

15、步骤s152：基于微弱电压传感器间电气连接测试结果对微弱电压传感初始阵列内的每一个微弱电压传感器之间进行电气连接改进建议分析，以生成微弱电压传感器间电气连接改进方案；根据微弱电压传感器间电气连接改进方案对微弱电压传感初始阵列进行电气连接改进校准处理，得到微弱电压传感间电气改进阵列；

16、步骤s153：对微弱电压传感间电气改进阵列内的每一个微弱电压传感器进行传感监测范围分析，得到每一个微弱电压传感器对应的传感监测范围大小；

17、步骤s154：基于每一个微弱电压传感器对应的传感监测范围大小对微弱电压传感间电气改进阵列内的每一个微弱电压传感器之间进行重叠区域及空白区域面积测量，得到每一个微弱电压传感器之间的重叠区域面积大小以及间隙空白区域面积大小；根据每一个微弱电压传感器之间的重叠区域面积大小以及间隙空白区域面积大小的比值进行传感监测隙度量化计算，得到每一个微弱电压传感器之间的网络传感监测隙度；

18、步骤s155：基于每一个微弱电压传感器之间的网络传感监测隙度对微弱电压传感间电气改进阵列内的每一个微弱电压传感器进行传感隙度优化调整，以构建得到微弱电压传感器阵列。

19、进一步的，步骤s2包括以下步骤：

20、步骤s21：通过在施工机械作业端上安装无线定位传感器以及角度传感器，并利用无线定位传感器对施工机械作业端的实时作业过程进行位置实时定位处理，以得到施工机械作业实时位置定位数据；

21、步骤s22：利用角度传感器对施工机械作业端的实时作业过程进行作业倾角实时监测，以得到施工机械作业实时倾角数据；

22、步骤s23：对施工机械作业实时位置定位数据进行空间动态网格划分建模，得到施工机械作业位置变化空间动态网格模型；

23、步骤s24：基于施工机械作业实时位置定位数据对施工机械作业实时倾角数据进行时序同步处理，以得到在同一时序维度下的施工机械作业倾角数据；基于施工机械作业位置变化空间动态网格模型对在同一时序维度下的施工机械作业倾角数据进行倾角空间分布映射处理，得到施工机械在不同作业位置处的倾角变化空间分布模型；

24、步骤s25：基于施工机械在不同作业位置处的倾角变化空间分布模型对施工机械作业端进行施工机械回转半径测量及验证，得到施工机械作业过程回转半径。

25、进一步的，步骤s25包括以下步骤：

26、步骤s251：对施工机械在不同作业位置处的倾角变化空间分布模型进行空间矢量转换，得到施工机械在不同作业位置分布点处的倾角变化空间矢量；

27、步骤s252：基于施工机械在不同作业位置分布点处的倾角变化空间矢量对施工机械作业端进行几何运动轨迹解析，以得到施工机械在不同作业位置处的倾角变化几何运动轨迹；

28、步骤s253：对施工机械在不同作业位置处的倾角变化几何运动轨迹进行圆弧拟合处理，得到施工机械在不同作业位置处的倾角变化圆弧拟合参数；

29、步骤s254：基于施工机械在不同作业位置处的倾角变化圆弧拟合参数对施工机械作业端进行施工机械回转半径测量及验证，得到施工机械作业过程回转半径。

30、进一步的，步骤s3包括以下步骤：

31、步骤s31：对微弱电压传感器阵列进行电磁环境标定，得到电压传感器电磁环境标定数据集；基于电压传感器电磁环境标定数据集对微弱电压传感器阵列进行动态灵敏度校准，得到微弱电压传感器灵敏校准阵列；

32、步骤s32：利用微弱电压传感器灵敏校准阵列对施工配电装置周围工作区域内的带电体进行带电体电场分布实时监测，得到施工配电装置周围带电体电场分布图谱；

33、步骤s33：基于施工配电装置周围带电体电场分布图谱对微弱电压传感器灵敏校准阵列内每一个电压传感器监测的电压信号进行电压分布强度整合处理，得到施工配电装置周围带电体电压分布强度数据；基于施工配电装置周围带电体电压分布强度数据对施工配电装置周围工作区域内的带电体进行电压等级推导计算，得到施工配电装置周围带电体电压等级；

34、步骤s34：基于施工配电装置周围带电体电压等级对激光雷达与带电体之间的带电风险进行极限位置仿真确定，以得到激光雷达与带电体之间在不同电压等级条件下的带电风险极限位置分布点；基于激光雷达与带电体之间在不同电压等级条件下的带电风险极限位置分布点对激光雷达与带电体之间进行带电风险安全距离初始测量，以得到不同电压等级下的带电风险安全距离初始控制值；

35、步骤s35：基于施工机械作业过程回转半径利用带电风险安全距离影响修正计算公式对不同电压等级下的带电风险安全距离初始控制值进行安全距离影响修正，得到不同电压等级下的带电风险安全距离影响修正值。

36、进一步的，步骤s35中所述的带电风险安全距离影响修正计算公式具体为：

37、；

38、式中，为在电压等级下的带电风险安全距离影响修正值，为电压等级的度量参数，为在电压等级下的带电风险安全距离初始控制值，为施工机械作业过程回转半径，为电压等级影响系数，为施工机械作业过程的作业区长度，为作业区长度积分变量参数，为施工机械作业复杂性系数，为带电风险距离衰减因子，为带电风险安全距离影响修正值的修正系数。

39、进一步的，步骤s4包括以下步骤：

40、步骤s41：通过激光雷达对施工配电装置周围工作区域进行接近物体识别分析，得到施工配电装置周围接近物体识别结果，其中施工配电装置周围接近物体识别结果包括施工人员接近以及施工机械接近；

41、步骤s42：对施工配电装置周围接近物体识别结果进行判断，若施工配电装置周围接近物体识别结果为施工人员接近时，则触发对射光栅对施工人员接近的行为情况进行接近距离监测，得到施工人员接近行为光栅监测距离值；根据预设的人员接近距离阈值对施工人员接近行为光栅监测距离值进行比较判断，当施工人员接近行为光栅监测距离值大于预设的人员接近距离阈值时，则继续进行接近距离监测；当施工人员接近行为光栅监测距离值小于或等于预设的人员接近距离阈值时，则利用声光报警器对施工配电装置周围工作区域进行人员闯入近电告警响应，生成施工人员闯入近电告警信号；

42、步骤s43：若施工配电装置周围接近物体识别结果为施工机械接近时，则触发激光雷达对施工配电装置周围工作区域内的施工机械进行电压等级测量及接近距离激光定位处理，以得到施工机械在对应电压等级下的激光定位接近距离值；基于不同电压等级下的带电风险安全距离影响修正值对施工机械在对应电压等级下的激光定位接近距离值进行安全距离判断，当激光定位接近距离值大于相对应的带电风险安全距离影响修正值时，则继续进行接近距离激光定位处理；当激光定位接近距离值小于或等于相对应的带电风险安全距离影响修正值时，则利用声光报警器对施工配电装置周围工作区域内相对应的施工机械进行机械安全距离近电告警响应，生成施工机械安全距离近电告警信号；

43、步骤s44：将生成的施工人员闯入近电告警信号或施工机械安全距离近电告警信号上传至led显示屏上，并利用led显示屏对施工人员闯入近电告警信号或施工机械安全距离近电告警信号进行施工近电告警显示处理，得到施工配电装置近电告警信息；

44、步骤s45：通过将施工配电装置近电告警信息上传至施工场地预警平台进行近电告警通知响应，生成施工场地近电告警管理人员通知短信，以执行相应的施工配电装置场地近电告警通知工作。

45、进一步的，步骤s41包括以下步骤：

46、通过激光雷达对施工配电装置周围工作区域进行全面识别扫描，得到施工配电装置周围区域三维空间点云数据集；

47、对施工配电装置周围区域三维空间点云数据集进行空间对象分层处理，得到施工配电装置周围区域内不同的空间对象分层模型；

48、对施工配电装置周围区域内不同的空间对象分层模型进行层次物体行为特征分析，得到施工配电装置周围区域内不同空间对象层次的物体行为特征数据；

49、基于施工配电装置周围区域内不同空间对象层次的物体行为特征数据对施工配电装置周围工作区域进行接近物体识别分析，得到施工配电装置周围接近物体识别结果，其中施工配电装置周围接近物体识别结果包括施工人员接近以及施工机械接近。

50、进一步的，本发明还提供了一种用于施工配电装置的近电告警系统，用于执行如上所述的用于施工配电装置的近电告警方法，该用于施工配电装置的近电告警系统包括：

51、施工配电装置周围设备连接配置模块，用于通过在施工配电装置周围工作区域内安装对射光栅、激光雷达、声光报警器以及led显示屏，其中对射光栅以及激光雷达均与声光报警器电性连接，声光报警器与led显示屏电性连接，并通过在激光雷达内部集成若干个微弱电压传感器，以构建微弱电压传感器阵列；

52、施工机械作业回转半径监测模块，用于通过在施工机械作业端上安装无线定位传感器以及角度传感器，并利用无线定位传感器以及角度传感器对施工机械作业端的实时作业过程进行位置定位及作业倾角实时监测，以得到施工机械作业实时位置定位数据以及施工机械作业实时倾角数据；基于施工机械作业实时位置定位数据以及施工机械作业实时倾角数据对施工机械作业端进行施工机械回转半径测量及验证，从而得到施工机械作业过程回转半径；

53、施工配电装置场地安全距离测量模块，用于利用微弱电压传感器阵列对施工配电装置内的带电体进行电压等级实时监测，得到施工配电装置周围带电体电压等级；基于施工配电装置周围带电体电压等级对激光雷达与带电体之间进行带电风险安全距离初始测量，以得到不同电压等级下的带电风险安全距离初始控制值；基于施工机械作业过程回转半径对不同电压等级下的带电风险安全距离初始控制值进行安全距离影响修正，从而得到不同电压等级下的带电风险安全距离影响修正值；

54、施工配电装置场地近电告警通知模块，用于通过激光雷达对施工配电装置周围工作区域进行接近物体识别分析，得到施工配电装置周围接近物体识别结果，其中施工配电装置周围接近物体识别结果包括施工人员接近以及施工机械接近；若为施工人员接近时，则触发对射光栅并利用声光报警器对施工配电装置周围工作区域进行人员闯入近电告警响应，生成施工人员闯入近电告警信号；若为施工机械接近时，则基于不同电压等级下的带电风险安全距离影响修正值触发激光雷达进行安全距离判断并利用声光报警器对施工配电装置周围工作区域进行机械安全距离近电告警响应，生成施工机械安全距离近电告警信号；利用led显示屏对施工人员闯入近电告警信号或施工机械安全距离近电告警信号进行施工近电告警显示处理，得到施工配电装置近电告警信息，并上传至施工场地预警平台，以执行相应的施工配电装置场地近电告警通知工作。

55、本发明的有益效果：

56、 1、本发明所提出的用于施工配电装置的近电告警方法，与现有技术相比，本技术的有益效果在于通过在施工配电装置周围工作区域内安装对射光栅、激光雷达、声光报警器和led显示屏，有效提升了安全性和作业效率，其中对射光栅和激光雷达作为感知装置，可以实时监测工作区域内的人员和物体运动，及时探测潜在的危险情况，声光报警器通过与对射光栅和激光雷达电性连接，能够在检测到异常时立即发出警报，提醒作业人员进行必要的防护或避险。同时，led显示屏通过与声光报警器的电性连接，可以实时显示报警信息，确保警报信息被清晰传达给所有人员，这种系统集成的设计极大地增强了工作区域的安全性，并提高了事故预警和响应速度，减少了潜在的安全隐患。通过在激光雷达内部集成部署若干个微弱电压传感器，并对激光雷达内部集成的若干个微弱电压传感器进行网络阵列的连接构建，以连接形成微弱电压传感器阵列，这一过程确保了激光雷达内部能够实时监测和记录微弱电压变化，为精确测量提供了必需的数据支持。微弱电压传感器的集成不仅提升了激光雷达的测量能力，还增强了其对微弱信号的响应能力。通过网络连接处理，可以将传感器数据进行有效的整合和分析，提高数据的可靠性和实用性，这一过程为后续的优化和调整提供了坚实的基础，从而为激光雷达的精确测量和性能提升提供了保障。其次，通过在施工机械作业端上安装无线定位传感器以及角度传感器，能够实现对施工机械作业端的实时位置和角度的精准监控，无线定位传感器提供了施工机械作业端的实时位置数据，使得可以准确跟踪机械的作业轨迹和位置变化，这种实时定位数据不仅帮助监控机械的运行状态，还能够在发生位置偏移或异常时及时采取调整措施，从而提高施工的精确度和安全性。通过准确的实时位置数据，可以优化作业流程，减少资源浪费，并对施工现场的整体布局进行有效管理，也为后续的动态调整和作业优化提供了基础数据支持，使施工过程更加高效和科学。而角度传感器的安装使得能够对施工机械作业端的倾角进行实时监测，倾角数据对施工机械的稳定性和作业精度至关重要，尤其是在坡度较大或复杂地形下作业时。通过实时监测倾角数据，可以确保机械在作业过程中始终保持在安全范围内，防止因倾角过大导致的机械倾覆或作业不稳定。实时倾角数据的获取还帮助施工管理人员及时了解机械的作业状态，进行适时的调整和维护，从而提高施工的安全性和可靠性。还通过基于施工机械作业实时位置定位数据以及施工机械作业实时倾角数据对施工机械作业端进行施工机械回转半径测量及验证，可以获得施工机械作业过程中的回转半径，这一测量结果对于评估机械在作业过程中的运动范围和作业能力至关重要。通过精确的回转半径测量，可以为后续的处理过程提供了基础数据保障，确保机械能够在规定的范围内高效作业，通过了解回转半径也有助于进行安全距离的影响修正，减少因操作不当或者准确评估带电体导致的带电风险，从而能够更好地适应施工现场的动态环境条件。然后，通过使用微弱电压传感器阵列对施工配电装置周围工作区域内的带电体进行电压等级实时监测，能够确定带电体的电压等级，此步骤的关键在于它能够将电压信号整合为有用的电压分布数据，并通过计算得到电压等级，这一过程不仅帮助明确电压等级，还可以预测潜在的电气危险，提供针对不同电压等级的安全操作指南，准确的电压等级信息是进行安全评估和制定有效防护措施的关键，从而保障施工环境的安全性。通过基于施工配电装置周围带电体电压等级对激光雷达与带电体之间进行带电风险安全距离初始测量，能够为实际操作提供安全距离的初始测量，这种测量过程能够帮助施工团队了解在不同电压条件下的风险分布，从而制定相应的安全距离要求，确保激光雷达与带电体之间保持安全距离，对于防止电击和保证施工设备安全至关重要，有效避免了在相应电压条件下的事故发生。还通过基于施工机械作业过程回转半径利用带电风险安全距离影响修正计算公式对不同电压等级下的带电风险安全距离初始控制值进行安全距离影响修正，这一步骤的关键在于能够根据实际施工环境中的机械运动和电压等级变化，调整安全距离控制值，通过修正计算，可以确保在各种工作条件下，设定的安全距离仍然能够有效保障施工人员和设备的安全，此步骤有助于动态调整安全距离，考虑到施工过程中的实际操作情况，使得安全距离更加精确和可靠，从而进一步提升施工现场的整体安全水平，能够准确地监测和调整施工配电装置与施工机械之间的安全距离。最后，通过使用激光雷达对施工配电装置周围工作区域进行接近物体识别分析，能够高效、准确地识别并分类接近物体的种类，区分施工人员与施工机械，这种精准的识别分析是为了确保施工配电装置的安全，减少潜在的风险。激光雷达具有较高的空间分辨率，可以实时扫描周围环境，为后续的安全防护措施提供准确的数据基础，识别结果的清晰和及时对于迅速响应和处理潜在的安全隐患至关重要，为施工现场的自动化管理和实时监控打下坚实的基础。如果确定是在施工人员接近的情况下，则触发对射光栅对施工人员接近的行为情况进行接近距离监测，能够实时检测到施工人员的行为情况，确保其与施工配电装置保持安全距离，这一机制通过对接近距离的持续监控，能有效防止施工人员过于靠近危险区域，从而减少触电事故的风险。当检测到施工人员的接近距离低于预设阈值时，系统会立即触发声光报警，发出警报信号，提醒施工人员及时离开危险区域，这种及时的报警机制提高了现场的安全性，避免了因人员接近引发的潜在安全事故，保障了施工人员的生命安全。如果确定为施工机械接近时，则基于不同电压等级下的带电风险安全距离影响修正值触发激光雷达进行安全距离判断并利用声光报警器对施工配电装置周围工作区域进行机械安全距离近电告警响应，以通过激光雷达测量施工机械的接近距离，并结合相应电压等级下的带电风险安全距离影响修正值，可以动态调整安全警戒线，确保施工机械在安全距离范围内操作，当检测到机械接近距离低于安全阈值时，系统会触发声光报警，提醒施工人员及机械操作员采取措施，避免带电风险，这种方法有效减少了因机械操作不当造成的电击风险，增强了施工现场的安全性和操作规范，从而能够及时发出警报。并且，通过将生成的告警信号通过led显示屏显示，能够直观地将施工人员和施工机械的安全警告信息呈现在施工现场，led显示屏的实时显示功能使得所有现场人员能够迅速了解当前的安全状态，采取必要的预防措施。通过可视化的警报，施工人员和管理人员可以更快地响应潜在的安全隐患，有效提高了现场的安全管理效率，这种显示方式能够减少误报和漏报，确保每一个安全警告信息都能被准确传达。此外，还通过将施工配电装置近电告警信息上传至施工场地预警平台，并生成通知短信，能够确保相关管理人员及时收到告警信息。通过预警平台，可以将告警信息扩展到更广泛的管理和响应层面，保证所有相关人员都能快速了解到安全状况并采取行动，而生成的通知短信能够直接传达至管理人员的手机，方便他们进行现场督导和决策，这种机制不仅提高了响应速度，还能够提高整个施工场地的安全管理水平，减少因信息传递滞后造成的电气安全风险。

57、 2、本发明所提出的用于施工配电装置的近电告警系统，整体上由施工配电装置周围设备连接配置模块、施工机械作业回转半径监测模块、施工配电装置场地安全距离测量模块以及施工配电装置场地近电告警通知模块组成，能够实现本发明所述任意用于施工配电装置的近电告警方法，用于联合各个模块上运行的计算机程序之间的操作实现用于施工配电装置的近电告警方法，系统内部结构互相协作，这样能够大大减少重复工作和人力投入，能够快速有效地提供更为准确、更高效的用于施工配电装置的近电告警过程，从而简化了用于施工配电装置的近电告警系统的操作流程。