[发明专利]基于位置预测的输电线路带电作业的安全预警系统及方法

说明书

本发明涉及一种安全预警系统，公开了一种基于位置预测的输电线路带电作业的安全预警系统及方法，该系统包括激光雷达、GPS定位装置、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪，处理器，其用于接收需带电作业的输电线路的三维数据，构建出输电线路的三维立体图，实时接收带电作业人员的位置姿态测量数据，并利用测量数据得到的位置姿态数据预测作业人员的位置姿态，根据预测得到的位置实时计算预测距离进行报警，再根据预测得到的姿态实时计算预测姿态参数判断带电作业人员是否采取了安全的姿势进行报警。本发明通过提前预测带电作业人员运动轨迹及姿态以实现提前提醒，加强了带电作业的安全性。

技术领域

本发明涉及一种安全预警系统，尤其涉及一种基于位置预测的输电线路带电作业的安全预警系统及方法。

背景技术

输电线路带电作业主要是为了检测输电线路的运行状况，确保区域供电稳定。输电线路属于高压输电系统，带电作业危险系数较高，要想避免安全事故的发生就必须要重视起安全防护工作。

目前主要的安全防护工作有两类：一类是通过调整带电作业中导体电位、地电容，提高电场强度防护安全性或合理控制输电线路带电作业的静电感应对输电线路进行安全性设置；一类是利用带电作业屏蔽服、静电防护服、重视带电作业操作人员安全培训等方式设置带电作业防护设备。这两类安全防护虽然都能起到安全防护作用，但不能提前预测带电作业人员的行动，也就无法提前提醒带电作业人员下一步操作的危险性，尤其是在设备发生故障的情况下，也就丧失了对带电作业的安全防护功效。

发明内容

本发明针对现有技术中不能提前预测带电作业人员的行动的问题，提出一种通过提前预测带电作业人员运动轨迹及姿态以实现提前提醒的基于位置预测的输电线路带电作业安全预警系统及其方法。

基于位置预测的输电线路带电作业安全预警系统包括：激光雷达，其用于扫描需带电作业的输电线路的三维数据；GPS定位装置、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪，其设置在带电作业屏蔽服上，用于实时获取带电作业人员的位置和姿态；处理器，其用于接收需带电作业的输电线路的三维数据，构建出输电线路的三维立体图，实时接收带电作业人员的位置姿态测量数据，并利用测量数据得到的位置姿态数据预测作业人员的位置姿态，根据预测得到的位置实时计算预测距离是否大于相应预设的安全距离阈值，若是，则不报警，否则，输出距离报警信息至报警装置，根据预测得到的姿态实时计算预测姿态参数判断带电作业人员是否采取了安全的姿势，若是，则不报警；否则，输出姿态报警信息至报警装置；报警装置，在接收到处理器的报警信息时，进行报警。

基于位置预测的输电线路带电作业安全预警方法包括以下步骤：

(1)利用激光雷达扫描需带电作业的输电线路的三维数据；

(2)利用带电作业屏蔽服上的GPS定位装置、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪，实时获取带电作业人员的位置和姿态；

(3)利用处理器接收需带电作业的输电线路的三维数据，构建出输电线路的三维立体图，实时接收带电作业人员的地理位置姿态数据，并利用测量数据得到的位置姿态数据预测作业人员的位置姿态，根据预测得到的位置实时计算预测距离是否大于相应预设的安全距离阈值，若是，则不报警，否则，输出距离报警信息至报警装置，根据预测得到的姿态实时计算预测姿态参数以判断带电作业人员是否采取了安全的姿势，若是，则不报警；否则，输出姿态报警信息至报警装置；

(4)报警装置在接收到处理器的报警信息时，进行报警。

其中，利用测量数据得到的位置姿态数据预测作业人员的位置姿态具体步骤为：

带电作业人员的状态表示为向量X＝(x,y,z,ax,ay,az,vx,vy,w,γ)T，其中x,y,z表示带电作业人员的三轴坐标值，ax,ay,az表示带电作业人员采集点的三轴加速度值，vx,vy表示带电作业人员采集点的纵向速度和侧向速度，w表示带电作业人员采集点的横摆角，γ表示带电作业人员采集点的航向角；