[发明专利]一种基于数字孪生的高空作业临电防误碰系统

说明书

本发明属于带电设备检修技术领域，具体涉及一种基于数字孪生的高空作业临电防误碰系统。其采用360°成像、雷达测距、人机交互等信息技术，通过研制设计、现场实验、技术改进等，并结合变电站数字化孪生全面实现了可视化、测距、告警、吊臂自动制动及手动解除功能的融合，实现装置成本低，动作可靠，操作简便，不影响检修作业安全性的优点，有效保证了人身、电网和设备的安全。

技术领域

本发明属于带电设备检修技术领域，具体涉及一种基于数字孪生的高空作业临电防误碰系统。

背景技术

在电力系统检修作业中，高空作业车发挥着不可替代的作用。在变电站内、输配电线路高空作业时，高空作业车、起重机可将人输送到一定高度进行树枝修剪，也可以起吊设备材料到一定位置进行施工安装。

但在实际应用中，当高空作业车在临近带电设备作业时，由于操作人员很难用肉眼控制吊臂和带电设备的距离，存在起重机吊臂误碰带电设备的安全隐患。一旦吊臂触碰带电设备，一方面，大电流会通过金属吊臂传导至车身，使车身整体带电，车上和附近的相关人员会分别被接触电压、跨步电压所电击，造成人身伤亡事故。另一方面，发生误碰带电设备会造成故障跳闸，甚至造成电网解列和大面积停电，严重影响电网安全稳定运行。此外，随着电网供电可靠性要求的不断提高，发生停电事故会严重影响客户优质服务质量，给广大用户带来不便，造成严重的社会舆论影响。

因此开展一种基于数字孪生的高空作业临电防误碰系统的研究有着很大的现实应用意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于数字孪生的高空作业临电防误碰系统，解决了高空作业临近带电设备检修作业中需要高空作业平台、起重机吊臂操作过程中容易碰带电设备因而存在安全隐患的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于数字孪生的高空作业临电防误碰系统，将传统行车式起重机、吊臂车吊臂位置、与带电设备距离数字化，并结合可视化系统、测距系统、告警系统、自动控制吊臂系统和人机交互系统，将行车式起重机吊臂作业全过程数字化，随时随刻管控起动机吊臂移动范围，监视吊臂与带电设备安全距离，及时制止可能发生的临电作业误碰带电设备的安全事故。

进一步地，所述可视化系统通过摄像头、平衡器和无线传输装置，将吊臂周围与带电设备距离实时监测并反馈吊臂操作员吊臂周围环境影像，从而实现无视觉偏差、清晰地看到起重机吊臂附近的工作环境，保证了起重机操作人员无视野盲区。

进一步地，所述摄像头带有平衡装置，可以360°无死角采集周围环境的图像并实时传输到控制室。

进一步地，所述测距系统全方位识别起重机吊臂安全距离附近的所有设备，测距系统实时动态测量起重机吊臂与四周带电设备之间的距离，并将数据传输给起重机控制系统。

进一步地，所述测距系统通过超声波测距装置和数据处理装置对起重机斗臂的各个方向进行距离测量，采集的距离数据通过RS232串口传输至控制器。

优选地，所述数据处理装置采用STM32控制器对采集的距离数据进行处理并作告警信号判断。

进一步地，所述告警系统通过数据处理装置对预设的安全距离裕度实时告警，保证了起重机与带电设备间的安全距离，避免了起重机吊臂与带电设备的误碰。

进一步地，所述自动控制吊臂系统与测距系统和吊臂控制回路共同实现吊臂自动制动，当测距系统测距数据小于安全距离时，控制器会作出判断，声光告警器会发出告警信号，同时信号接通吊臂自动制动回路，使得吊臂在安全距离不足时实现自动制动。