CN113538821A - 一种电缆防外力破坏报警装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆防外力破坏报警装置和方法，该电缆防外力破坏报警装置包括：磁感应探测模块和报警模块，所述磁感应探测模块设置于施工器具上，用于随着所述施工器具探入地下，基于电磁感应检测电缆与所述施工器具之间的相对距离并根据所述相对距离生成报警信号；所述报警模块与所述磁感应探测模块通信连接，用于根据所述报警信号发出警报。本发明的方案实现了施工器具与电缆之间相对距离的实时准确计算，防止了施工过程中不慎挖断电缆的情况发生，提高了施工过程的安全性。

Description

一种电缆防外力破坏报警装置和方法

技术领域

本发明实施例涉及电力系统监测技术，尤其涉及一种电缆防外力破坏报警装置和方法。

背景技术

随着城市化建设进程的加快，越来越多的城镇开展道路整改、扩建或挖排污管等基建工作。

很多城市道路的下方铺设有高压电缆线路，由于电缆埋设于地下，具体的位置难以确定，加上施工人员保护电力设施意识以及安全意识不足，导致时常出现电缆遭外力破坏引起的人身伤亡、供电中断或其他类似的电力安全生产事故。

目前的电缆探测是由专业技术人员携带电缆探测设备粗略探测出电缆所在位置，告知施工方负责人后便进行作业，不能做到施工作业与探测同步进行，存在电缆位置交底负责人与实际作业人员之间信息不对称的情况，安全性较低。

发明内容

本发明提供一种电缆防外力破坏报警装置和方法，以实现施工器具与电缆之间相对距离的实时准确计算，提高了施工过程的安全性。

第一方面，本发明实施例提供了一种电缆防外力破坏报警装置，该电缆防外力破坏报警装置包括：磁感应探测模块和报警模块，所述磁感应探测模块设置于施工器具上，用于随着所述施工器具探入地下，基于电磁感应检测电缆与所述施工器具之间的相对距离并根据所述相对距离生成报警信号；所述报警模块与所述磁感应探测模块通信连接，用于根据所述报警信号发出警报。

可选地，所述磁感应探测模块，还包括：发射单元、测量单元和处理单元，所述发射单元用于在所述施工器具周围产生变化的磁场，使处于所述变化的磁场中的电缆产生感应电流；所述测量单元用于测量所述感应电流产生的二次磁场的磁场强度；所述处理单元与所述测量单元连接，用于根据所述二次磁场的磁场强度判断所述电缆与所述施工器具之间的相对距离并根据所述相对距离生成报警信号。

可选地，所述发射单元包括：线圈和第一信号放大器，所述线圈用于产生变化的磁场信号；所述第一信号放大器与所述线圈连接，用于将所述磁场信号做放大处理。

可选地，所述测量单元包括：磁场传感器和第二信号放大器，所述磁场传感器用于检测所述二次磁场的磁场强度并生成场强信号；所述第二信号放大器与所述磁场传感器连接，用于将所述场强信号进行放大处理。

可选地，所述处理单元包括：模数转换器、中央处理器和信号发射器，所述模数转换器与所述测量单元连接，用于对所述场强信号进行模数转换；所述中央处理器与所述模数转换器连接，用于根据所述场强信号计算所述相对距离，进而判断所述相对距离与预设距离之间的相对关系，并根据所述相对关系生成所述报警信号；所述信号发射器与所述中央处理器连接，用于发出所述报警信号。

可选地，所述信号发射器为蓝牙信号发射器。

可选地，所述报警模块包括信号接收器、信号处理器和扬声器，所述信号接收器用于接收所述信号发射器发出的所述报警信号；信号处理器与所述信号接收器连接，用于解析所述报警信号；所述扬声器与所述信号处理器连接，用于发出警报并播报所述相对距离。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电缆防外力破坏报警方法，采用前述任意电缆防外力破坏报警装置实现，该电缆防外力破坏报警方法包括：

磁感应探测模块检测电缆与施工器具之间的相对距离并根据所述相对距离生成报警信号；

报警模块根据所述报警信号发出警报。

可选地，磁感应探测模块检测电缆与施工器具之间的相对距离并根据所述相对距离生成报警信号，包括：

发射单元在所述施工器具周围产生变化的磁场，使处于所述变化的磁场中的电缆产生感应电流；

测量单元测量所述感应电流产生的二次磁场的磁场强度；

处理单元根据所述二次磁场的磁场强度判断所述电缆与所述施工器具之间的相对距离，并根据所述相对距离生成报警信号。

可选地，根据所述二次磁场的磁场强度判断所述电缆与所述施工器具之间的相对距离，并根据所述相对距离生成报警信号，包括：

模数转换器对所述磁场强度的信号进行模数转换；

中央处理器根据所述磁场强度的信号计算所述相对距离，进而判断所述相对距离与预设距离之间的相对关系，并根据所述相对关系生成所述报警信号；

信号发射器发出所述报警信号。

本实施例提供的电缆防外力破坏报警装置和方法，发射单元可以在施工器具周围产生变化的磁场，使处于变化的磁场中的电缆产生感应电流，测量单元可以测量感应电流产生的二次磁场的场强，处理单元可以根据二次磁场的场强计算电缆与施工器具之间的相对距离，然后生成报警信号，实现了施工器具与电缆之间相对距离的实时准确计算，防止施工过程中不慎挖断电缆的情况发生，提高了施工过程的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种电缆防外力破坏报警装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种电缆防外力破坏报警装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种电缆防外力破坏报警装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电缆防外力破坏报警方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的另一种电缆防外力破坏报警方法的流程图；

图6为本发明实施例提供的又一种电缆防外力破坏报警方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供了一种电缆防外力破坏报警装置。图1为本发明实施例提供的一种电缆防外力破坏报警装置的结构示意图，参照图1，电缆防外力破坏报警装置100包括：磁感应探测模块101和报警模块102，磁感应探测模块101设置于施工器具上，用于随着施工器具探入地下，基于电磁感应检测电缆与施工器具之间的相对距离并根据相对距离生成报警信号；报警模块102与磁感应探测模块101通信连接，用于根据报警信号发出警报。

具体的，磁感应探测模块101可以在周围空间产生电磁场，使处于电磁场中的电缆上产生感应电流，感应电流在流动的过程中会在电缆周围产生二次磁场，磁感应探测模块101可以根据二次磁场在单位时间的变化情况确定施工器具与电缆之间的相对距离，并确定相对距离是否小于预设距离，若小于预设距离则生成报警信号发送至报警模块102。报警模块102根据报警信号发出警报。

示例性地，挖掘机在埋设有电缆的位置进行挖土施工时，电网运维人员将磁感应探测模块101设置于挖掘机铲斗处进行固定，磁感应探测模块101跟随铲斗下探到地下进行挖土作业。在作业过程中，磁感应探测模块101在周围空间中产生电磁场并使处于电磁场中的电缆产生感应电流，而感应电流会在电缆周围产生二次电磁场，磁感应探测模块101实时测量二次电磁场的场强并根据二次电磁场的场强计算得出电缆与施工器具之间的相对距离，进而根据相对距离生成报警信号并发送至报警模块102。报警模块102设置于施工员附近，报警模块102根据报警信号实时发出警报，警报可以为发声频率与相对距离成正比的“滴滴”声。在整个施工的过程中，施工员可以根据报警声的频率实时了解电缆与铲斗之间的相对距离，从而规范控制铲斗的作业范围。

本实施例提供的电缆防外力破坏报警装置设置有磁感应探测模块，可以基于电磁感应实时检测电缆与施工器具之间的相对距离，并根据相对距离生成报警信号提醒现场施工人员，解决了交底负责人与实际作业人员之间的信息不对称的问题，实现了实时监测施工器具与电缆之间的相对距离，防止施工过程中不慎挖断电缆的情况发生，提高了施工过程的安全性。

图2为本发明实施例提供的另一种电缆防外力破坏报警装置的结构示意图，参照图2，可选的，磁感应探测模块101还包括：发射单元201、测量单元202和处理单元203，发射单元201用于在施工器具周围产生变化的磁场，使处于变化的磁场中的电缆产生感应电流；测量单元202用于测量感应电流产生的二次磁场的磁场强度；处理单元203与测量单元202连接，用于根据二次磁场的磁场强度判断电缆与施工器具之间的相对距离并根据相对距离生成报警信号。

具体的，发射单元可以包括线圈204和第一信号放大器205，线圈204中有电流经过时可以产生变化的磁场信号，第一信号放大器205与线圈204连接，用于将磁场信号做放大处理。发射单元201可以利用线圈204和第一信号放大器205在磁感应探测模块101周围空间产生磁场，并使得在处于磁场内的电缆中产生感应电流，感应电流会在电缆的周围形成二次磁场。电缆中的感应电流I符合第一公式，第一公式为

其中，△B₁/△t为单位时间内线圈204产生的磁场信号的场强变化量，R是单位长度电缆的电阻值。测量单元202包括磁场传感器206和第二信号放大器207，磁场传感器206可以检测二次磁场的磁场强度并生成场强信号，第二信号放大器207可以放大场强信号并发送至处理单元203。处理单元203包括模数转换器208、中央处理器209和信号发射器210，模数转换器208与测量单元202连接，可以将场强信号由模拟量转换为数字量。中央处理器209可以根据数字量的场强信号和第二公式计算电缆与施工器具之间的相对距离，进而可以判断相对距离与预设距离之间的相对关系，并根据相对关系生成报警信号，第二公式为

其中，μ₀和μ₁分别为真空的磁导率和戒指的相对磁导率，B₂为二次磁场的场强，I为电缆中的感应电流，电缆中的感应电流I可以用第一公式计算，第一公式为

其中，△B₁/△t为单位时间内线圈产生的磁场信号的场强变化量，R是单位长度电缆的电阻值。信号发射器210与中央处理器209连接，可以通过无线传输或有线传输的方式将报警信号发送至报警模块。

示例性地，挖掘机在埋设有电缆的位置进行挖土施工时，电网运维人员将磁感应探测模块101设置于挖掘机铲斗处进行固定，磁感应探测模块101跟随铲斗下探到地下进行挖土作业。在作业过程中，发射单元201中的线圈204产生变化的磁场信号，而第一信号放大器205可以放大磁场信号，在周围空间中产生电磁场并使处于电磁场中的电缆产生感应电流，而感应电流会在电缆周围产生二次电磁场。测量单元202中的磁场传感器206可以采集并测量二次电磁场的场强并生成场强信号，场强信号经第二信号放大器207放大后发送至处理单元203。处理单元203的模数转换器208将场强信号由模拟信号转换为数字信号。然后中央处理器209可以根据二次电磁场的场强计算得出电缆与施工器具之间的相对距离，进而根据相对距离生成报警信号并由信号发射器210发送至报警模块102。报警模块102设置于施工员附近，报警模块102根据报警信号发出警报，警报可以为：距离电缆两米，请注意。施工员可以根据报警声实时了解电缆与铲斗之间的距离，从而规范控制铲斗的作业范围。

本实施例提供的电缆防外力破坏报警装置，设置有发射单元可以在施工器具周围产生变化的磁场，使处于变化的磁场中的电缆产生感应电流，测量单元可以测量感应电流产生的二次磁场的场强，处理单元可以根据二次磁场的场强计算电缆与施工器具之间的相对距离，然后生成报警信号，实现了施工器具与电缆之间相对距离的实时准确计算，防止施工过程中不慎挖断电缆的情况发生，提高了施工过程的安全性。

继续参照图2，可选的，信号发射器210为蓝牙信号发射器。

具体的，蓝牙信号发射器与报警模块102通信连接，可以将报警信号通过无线通信方式传输至报警模块102，实现感应探测模块与报警模块的无线传输，提高了施工过程的安全性和灵活性。

图3为本发明实施例提供的又一种电缆防外力破坏报警装置的结构示意图，参照图3，可选的，报警模块102包括信号接收器301、信号处理器302和扬声器303，信号接收器301用于接收信号发射器210发出的报警信号；信号处理器302与信号接收器301连接，用于解析报警信号；扬声器303与信号处理器302连接，用于发出警报并播报相对距离。

具体的，信号接收器301可以为蓝牙信号接收器，与蓝牙信号发射器无线通信连接，可以接收蓝牙信号发射器发出的报警信号。信号处理器可以为控制芯片，可以解析报警信号并根据报警信号控制扬声器303发出对应的警报，提示施工人员施工器具与电缆之间的相对距离，实现对相对距离的实时监控和报警，提高了施工的安全性和施工人员的信任感。

本发明实施例还提供了一种电缆防外力破坏报警方法。电缆防外力破坏报警方法可以采用前述实施例中任意电缆防外力破坏报警装置来实现，图4为本发明实施例提供的一种电缆防外力破坏报警方法的流程图，参照图4，该电缆防外力破坏报警方法包括：

S401、磁感应探测模块检测电缆与施工器具之间的相对距离并根据相对距离生成报警信号。

S402、报警模块根据报警信号发出警报。

本实施例提供的电缆防外力破坏报警方法，磁感应探测模块基于电磁感应检测电缆与施工器具之间的相对距离，根据相对距离生成报警信号，报警模块根据报警信号对现场施工人员进行警报提醒，解决了交底负责人与实际作业人员之间的信息不对称的情况，实现了实时监测施工器具与电缆之间的距离，防止施工过程中不慎挖断电缆的情况发生，提高了施工过程的安全性。

图5为本发明实施例提供的另一种电缆防外力破坏报警方法的流程图，参照图5，该电缆防外力破坏报警方法包括：

S501、发射单元在施工器具周围产生变化的磁场，使处于变化的磁场中的电缆产生感应电流。

S502、测量单元测量感应电流产生的二次磁场的磁场强度。

S503、处理单元根据二次磁场的磁场强度判断电缆与施工器具之间的相对距离，并根据相对距离生成报警信号。

S504、报警模块根据报警信号发出警报。

本实施例提供的电缆防外力破坏报警方法，发射单元在施工器具周围产生变化的磁场，使处于变化的磁场中的电缆产生感应电流，测量单元测量感应电流产生的二次磁场的场强，处理单元根据二次磁场的场强计算电缆与施工器具之间的相对距离，然后生成报警信号，实现了施工器具与电缆之间的相对距离的准确计算，防止施工过程中不慎挖断电缆的情况发生，提高了施工过程的安全性。

图6为本发明实施例提供的又一种电缆防外力破坏报警方法的流程图，参照图6，该电缆防外力破坏报警方法包括：

S601、发射单元在施工器具周围产生变化的磁场，使处于变化的磁场中的电缆产生感应电流。

S602、测量单元测量感应电流产生的二次磁场的磁场强度。

S603、模数转换器对场强信号进行模数转换。

S604、中央处理器根据场强信号计算相对距离，进而判断相对距离与预设距离之间的相对关系，并根据相对关系生成报警信号。

S605、信号发射器发出报警信号。

S606、报警模块根据报警信号发出警报。

本实施例提供的电缆防外力破坏报警装置和方法，设发射单元可以在施工器具周围产生变化的磁场，使处于变化的磁场中的电缆产生感应电流，测量单元可以实时测量感应电流产生的二次磁场的场强，处理单元根据二次磁场的场强计算电缆与施工器具之间的相对距离，然后生成报警信号，实现了施工器具与电缆之间相对距离的实时准确计算，防止施工过程中不慎挖断电缆的情况发生，提高了施工过程的安全性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电缆防外力破坏报警装置，其特征在于，包括：

磁感应探测模块，所述磁感应探测模块设置于施工器具上，用于随着所述施工器具探入地下，基于电磁感应检测电缆与所述施工器具之间的相对距离并根据所述相对距离生成报警信号；

报警模块，所述报警模块与所述磁感应探测模块通信连接，用于根据所述报警信号发出警报。

2.根据权利要求1所述的电缆防外力破坏报警装置，其特征在于，所述磁感应探测模块，还包括：

发射单元，所述发射单元用于在所述施工器具周围产生变化的磁场，使处于所述变化的磁场中的电缆产生感应电流；

测量单元，所述测量单元用于测量所述感应电流产生的二次磁场的磁场强度；

处理单元，所述处理单元与所述测量单元连接，用于根据所述二次磁场的磁场强度判断所述电缆与所述施工器具之间的相对距离并根据所述相对距离生成报警信号。

3.根据权利要求2所述的电缆防外力破坏报警装置，其特征在于，所述发射单元包括：

线圈，所述线圈用于产生变化的磁场信号；

第一信号放大器，所述第一信号放大器与所述线圈连接，用于将所述磁场信号做放大处理。

4.根据权利要求2所述的电缆防外力破坏报警装置，其特征在于，所述测量单元包括：

磁场传感器，所述磁场传感器用于检测所述二次磁场的磁场强度并生成场强信号；

第二信号放大器，所述第二信号放大器与所述磁场传感器连接，用于将所述场强信号进行放大处理。

5.根据权利要求4所述的电缆防外力破坏报警装置，其特征在于，所述处理单元包括：

模数转换器，所述模数转换器与所述测量单元连接，用于对所述场强信号进行模数转换；

中央处理器，所述中央处理器与所述模数转换器连接，用于根据所述场强信号计算所述相对距离，进而判断所述相对距离与预设距离之间的相对关系，并根据所述相对关系生成所述报警信号；

信号发射器，所述信号发射器与所述中央处理器连接，用于发出所述报警信号。

6.根据权利要求5所述的电缆防外力破坏报警装置，其特征在于，所述信号发射器为蓝牙信号发射器。

7.根据权利要求5所述的电缆防外力破坏报警装置，其特征在于，所述报警模块包括信号接收器、信号处理器和扬声器，所述信号接收器用于接收所述信号发射器发出的所述报警信号；信号处理器与所述信号接收器连接，用于解析所述报警信号；所述扬声器与所述信号处理器连接，用于发出警报并播报所述相对距离。

8.一种电缆防外力破坏报警方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述电缆防外力破坏报警装置实现，该电缆防外力破坏报警方法包括：

磁感应探测模块检测电缆与施工器具之间的相对距离并根据所述相对距离生成报警信号；

报警模块根据所述报警信号发出警报。

9.根据权利要求8所述的电缆防外力破坏报警方法，其特征在于，磁感应探测模块检测电缆与施工器具之间的相对距离并根据所述相对距离生成报警信号，包括：

发射单元在所述施工器具周围产生变化的磁场，使处于所述变化的磁场中的电缆产生感应电流；

测量单元测量所述感应电流产生的二次磁场的磁场强度；

处理单元根据所述二次磁场的磁场强度判断所述电缆与所述施工器具之间的相对距离，并根据所述相对距离生成报警信号。

10.根据权利要求9所述的电缆防外力破坏报警方法，其特征在于，处理单元根据所述二次磁场的磁场强度判断所述电缆与所述施工器具之间的相对距离，并根据所述相对距离生成报警信号，包括：

模数转换器对所述磁场强度的信号进行模数转换；

中央处理器根据所述磁场强度的信号计算所述相对距离，进而判断所述相对距离与预设距离之间的相对关系，并根据所述相对关系生成所述报警信号；

信号发射器发出所述报警信号。

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