基于GPS技術的吊車防觸電安全監控研究

楊 雄

國網山西省電力公司太原供電公司

基于GPS技術的吊車防觸電安全監控研究

楊 雄

國網山西省電力公司太原供電公司

通過使用GPS衛星定位技術，結合移動通訊解決吊車在操作過程中吊臂升降時防止觸電，對吊車在運行中實施群控，實現對整個管理范圍之內的遠程無人值守設備遠程監控、防觸電、以及綜合信息管理。

GPS；吊車；監控

一、系統組成及技術原理

整個系統由三大子系統組成，分別是“防觸電終端系統”、“監控平臺系統”、“運行管理系統”。

(一)防觸電終端系統

防觸電終端系統由防觸電裝置硬件設備和嵌入式軟件組成，其內部結構包括GPS模塊，GPRS通訊模塊，專用傳感器、內置單片機以及外圍電路。監控防觸電裝置安裝在被監控的吊車上，主要完成對設備的定位、防觸電監控以及和監控中心的信息通訊功能。在平時運行狀態，可以通過監控平臺與防觸電裝置通訊，進行定期巡檢。當發生接近、觸電等突發事件時，防觸電裝置可以及時報警，設備及時操作并通過GPRS向監控平臺發出報警信號。防觸電裝置按照工業設備要求設計，適應防止接近觸電，觸電時吊車自動控制脫離危險區域、具備自主供電能力。

(二)監控平臺系統

監控平臺系統的功能，主要是完成與防觸電裝置之間的通訊，定期對防觸電裝置進行狀態巡檢，接收防觸電裝置向上發來的報警信息和定位信息，從而達到對報警裝置進行監控的目的。監控平臺由監控計算機、GPRS接入設備和相關軟件組成，監控計算機采用普通商用計算機，安裝監控管理軟件；GPRS接入設備根據用戶系統的規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網絡的方法。由于被監控的設備可能的數量不同，所以對監控平臺系統的規模也有所不同，因此系統設計時考慮對監控計算機和GPRS接入設備組成的單元的數量問題。

以系統使用GPRS Modem為例子，一個監控計算機+一個GPRS Modem構成一個單元，一個單元能夠容納的監控裝置的接入數量是有限制的，如果被監控的設備數量很大，就要對這個單元進行擴展設計，或者增加單元數量，或者改用其他接入方法解決上述問題。

(三)監控運行管理系統

運行管理系統是整個系統的最上層，它由運行管理計算機以及相關網絡設備構成，它的主要功能是根據用戶對被監控設備的管理要求。提供一套基于GIS系統和數據庫系統的管理軟件平臺，運管系統負責和平臺監控系統進行通訊，從監控平臺系統獲取當前被監控對象的位置信息，狀態信息以及其他信息。所有對被監控設備的管理工作，都基于GIS(地理信息系統)系統提供的電子地圖來實現，運管系統中需要構建一套GIS系統，提供包括基本的電子地圖服務，提供被監控設備在電子地圖上的展示服務。運管系統對被監控設備的管理，需要通過數據庫系統來實現，數據庫中存儲對被監控設備的屬性信息，包括編號、位置、狀態等。用戶在系統初始化的時候將這些信息錄入數據庫，整個系統的運行也依賴于數據庫中的數據支持。當被監控設備發生狀態和數量變化的時候，可以根據對數據庫的重新錄入和重新配置，方便地進行系統擴展。

二、組成及原理

運行管理系統是整個監控系統中最上層的系統，在整個監控系統中的地位不言而喻，用戶通過運行管理系統，以基于電子地圖的方式了解整個系統中被監控的各個移動設備的位置分布，通過數據庫查詢所有監控設備的屬性信息，包括地理位置，周邊環境，隸屬單位，設備基本情況等。

當吊車吊臂接近或觸電時，監控平臺系統及時將設備的報警信息傳送到運行管理系統，由運行管理系統根據預先設置的判別策略進行情況判別，一旦判定發生某種突發事故(吊車臂接近高壓電安全距離、已觸電)，運行管理系統將自動根據預先設定的報警方式報警，吊車會自行處理，同時平臺反饋控制。監控裝置一旦發生報警，系統將轉入對吊車監控裝置的報警處理，運行管理系統將提供報警信息，監控裝置在電子地圖上進行閃爍，同時觸發聲音和燈光等報警信號的功能。

運行管理系統運用了GIS(地理信息技術)、數據庫技術等先進的IT技術，提供安全可靠的系統監控和運行管理平臺。吊臂操作取決于小中端二組電場傳感器的信息，一組為吊臂與高壓線最低安全距離，當吊臂達到此點時，在吊車駕駛室內的終端發出聲光報警，同時由終端向監控平臺發出信息；當達到第二組吊臂與高壓線極限距離時，終端會自動阻止其上升，使其立即下降到最低安全距離上，同時監控平臺接到信號也可對吊臂進行反控。如果某區的高壓線的電場畸變，電場傳感器測不出正常電場信號，在小中端內還會產生另一種測定方法，監測小中端與高壓線的距離，距離設定與電場設定安全距離相一致，執行的內容也一致。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，由終端判斷后對吊臂進行控制。

為安全起見，電場傳感器與測距法應同時采用。其控制方法也有兩種，一種是終端輸出信號直接監控吊臂，另一種是把信息傳遞給監控平臺，通過終端來進行反控，兩種方法也是同時進行。

三、結語

該安全監控裝置除實現自動預警外，后期還設想研究針對各類突發事件時，可以預先定義一系列應急響應預案，預案中的內容主要是遇到該類突發事件時，各相關部門，各相關人員需要采取的措施和活動。系統在觸發一類報警時，根據報警的級別，自動顯示當前應該采取的預案措施，并采取有效的對應措施，確保應對突發事件的及時和準確。

[1] 孟祥澤，電力行業特種設備安全監督管理手冊，中國電力出版社，2017

[2] 宋守信，電力安全風險管理，中國電力出版社，2011

楊雄，男，1981年12月生，2008年畢業于華北電力學院，高級工程師，國網山西省電力公司太原供電公司安全監察質量部。