新型安全警示語裝置的研制與應(yīng)用研究

程順 麥子穎 陳爍 梁麗娟 涂傳英

摘 要：為提升配電站安全警示工作的有效性，研制了一款新型安全警示語裝置。首先就新型安全警示語裝置研制的意義和必要性進(jìn)行了分析，然后提出了3個(gè)不同方案并進(jìn)行比對，最終優(yōu)選出單箱式安全警示語裝置設(shè)計(jì)方案。該裝置主要由主機(jī)和紅外反光鏡兩部分構(gòu)成，主機(jī)包括紅外線發(fā)射傳感器等多個(gè)功能模塊，可靈活安裝于配電站內(nèi)，自動檢測人員進(jìn)出情況，在檢測到人員經(jīng)過時(shí)，警示燈閃爍，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出事先錄制的安全警示語音。另外，就該裝置的應(yīng)用效果進(jìn)行了評價(jià)，發(fā)現(xiàn)其能夠有針對性地給現(xiàn)場作業(yè)人員以安全警示，有效提高其安全意識。

關(guān)鍵詞：配電站;光電傳感器;自動告警

0? ? 引言

配電站是配電運(yùn)維和作業(yè)人員的日常工作場所，然而這些場所中，除傳統(tǒng)的安健環(huán)以外，缺乏其他有效的安全警示手段，能起到的安全警示作用有限，現(xiàn)場作業(yè)人員的安全防范意識差，人身安全不能得到很好的保障。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力負(fù)荷快速增長，配電網(wǎng)不斷擴(kuò)張，且趨于規(guī)范化與智能化。配電站等集中性供電設(shè)施的數(shù)量也在與日俱增，這些場所不僅是配電網(wǎng)中的關(guān)鍵點(diǎn)，還是配電運(yùn)維和施工人員的日常工作場所。在這些場所進(jìn)行作業(yè)時(shí)，由于現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境一般較好，作業(yè)人員安全警惕性往往不高，不規(guī)范操作的情況和安全事故時(shí)有發(fā)生，因此在這些場所配備安全警示設(shè)施顯得尤為重要。

1? ? 新型安全警示語裝置研制的意義與必要性

開關(guān)站、配電房等場所是配電網(wǎng)中安全生產(chǎn)、治安管理的重點(diǎn)，為確保電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，防止安全事故的發(fā)生，這些場所有必要加裝新型安全警示語裝置。新型安全警示語裝置應(yīng)具備以下功能：

（1）限制人員進(jìn)出。作為配電網(wǎng)安全重地，禁止一切與工作無關(guān)的人員進(jìn)入配電室。

（2）自動檢測。在有人進(jìn)出時(shí)安全警示語裝置能自動進(jìn)行檢測。

（3）聲光告警。當(dāng)安全警示語裝置檢測到人員出入時(shí)，警示燈閃爍，并自動播放安全警示語音。

對某供電所轄區(qū)范圍內(nèi)的開關(guān)站、配電房等場所現(xiàn)有的安全警示裝置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)裝有簡單門禁、具備簡單蜂鳴報(bào)警功能的大約只占兩成，其他的都只粘貼有傳統(tǒng)的安健環(huán)。由此可見，該供電所轄區(qū)內(nèi)開關(guān)站、配電房等室內(nèi)配電設(shè)施的安全警示裝置構(gòu)成比較單一，所具備的功能均比較簡單，不能很好地起到安全防范和提示的作用。為有效提高室內(nèi)作業(yè)人員的安全意識，減少安全事故的發(fā)生，研制一款新型的安全警示語裝置，改進(jìn)并完善現(xiàn)有安全警示裝置功能具有重要意義[1]。

基于此，本文介紹了一款新型安全警示語裝置的設(shè)計(jì)方案，其能夠解決現(xiàn)有安全警示裝置功能不足的問題。該裝置既可以通過語音提示來代替?zhèn)鹘y(tǒng)蜂鳴器刺耳的報(bào)警聲，起到更好的安全提示和防護(hù)作用，又方便攜帶、安裝與運(yùn)行維護(hù)。

2? ? 新型安全警示語裝置設(shè)計(jì)方案的提出與比選

2.1? ? 3種新型安全警示語裝置設(shè)計(jì)方案

2.1.1? ? 柱式安全警示語裝置

該裝置示意圖如圖1所示，其由兩個(gè)安全警示裝置柱子模塊組成，利用光電傳感器檢測人員進(jìn)出，并播放事先錄制的安全警示語。

2.1.2? ? 門式安全警示語裝置

該裝置兩側(cè)由主機(jī)和光感接收器組成，其利用光電傳感器檢測人員進(jìn)出，檢測到人員進(jìn)出時(shí)玻璃門自動打開，并播放事先錄制的安全警示語。

2.1.3? ? 單箱式安全警示語裝置

該裝置示意圖如圖2所示，其主要由主機(jī)和紅外反光鏡兩部分構(gòu)成，其中主機(jī)包括紅外線發(fā)射傳感器、可錄音音響、聲光報(bào)警器、鋰電池電源和控制器等功能模塊，檢測到人員進(jìn)出時(shí)警示燈閃爍，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出事先錄制的安全警示語音。

2.2? ? 不同設(shè)計(jì)方案對比與優(yōu)選

針對上面3個(gè)方案，本文主要從安全警示語裝置的研制難度、研發(fā)成本、功能性、環(huán)境要求和便攜性等角度進(jìn)行比選，如表1所示。

通過對不同方案進(jìn)行對比分析可以得出：

（1）柱式安全警示語裝置的研發(fā)難度、成本以及對環(huán)境的要求較低，且便攜性比較優(yōu)秀，但是由于性狀限制，其能實(shí)現(xiàn)的功能有限。

（2）門式安全警示語裝置功能齊全、性能優(yōu)秀，但研發(fā)成本和研制難度過高，且對工作環(huán)境有較高的要求，便攜性也較差。

（3）單箱式安全警示語裝置簡化了光電接收側(cè)，便于安裝攜帶，也降低了對工作環(huán)境的要求，同時(shí)主機(jī)包含各個(gè)功能模塊，在功能性方面表現(xiàn)良好，研發(fā)難度和成本也在可接受的范圍內(nèi)。

綜合考慮以上3種方案的分析結(jié)果，單箱式安全警示語裝置在研制難度、研發(fā)成本、功能性、安裝難度和便攜性等方面更具優(yōu)勢，因此本文選擇該方案作為設(shè)計(jì)方案。

3? ? 新型安全警示語裝置具體設(shè)計(jì)分析

3.1? ? 設(shè)計(jì)原理

如圖2所示，新型安全警示語裝置主要由主機(jī)和紅外反光鏡兩部分構(gòu)成，其中主機(jī)包括紅外線發(fā)射傳感器、可錄音音響、聲光報(bào)警器、鋰電池電源和控制器等功能模塊。

電路原理：裝置采用聲光報(bào)警系統(tǒng)，電路也主要分為聲、光兩部分[2]。在無阻擋情況下，檢測傳感器B1正常工作，發(fā)光器發(fā)出的紅外光被反光鏡反射回來再被收光器收到，觸發(fā)繼電器K1不輸出控制信號;一旦有人員經(jīng)過而擋住光路，收光器收不到光時(shí)，觸發(fā)繼電器K1就輸出一個(gè)控制信號，使音頻回路開關(guān)動作合上，形成完整回路，報(bào)警燈閃爍，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出安全警示語音，語音的內(nèi)容可根據(jù)具體需求預(yù)先通過麥克風(fēng)、U盤等多種方式拷貝音頻文件錄入。電源插頭、充電電池組、電流轉(zhuǎn)換模塊共同構(gòu)成裝置供電系統(tǒng)，通過電源插頭可為電池組充電，再經(jīng)過電流轉(zhuǎn)換模塊為告警回路供電[3]。新型安全警示語裝置電路圖如圖3所示。

3.2? ? 尺寸設(shè)計(jì)與安裝方式

3.2.1? ? 尺寸設(shè)計(jì)

作為方案選擇的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)充分考慮單箱式安全警示語裝置工作環(huán)境現(xiàn)場的實(shí)際情況，確定框架尺寸，確保其能在更多實(shí)際場景中使用。根據(jù)配電房等室內(nèi)配電場所的空間以及作業(yè)人員的作業(yè)習(xí)慣，考慮到便攜和安裝位置等因素，制訂單箱式安全警示語裝置的尺寸方案如圖4所示。

3.2.2? ? 安裝方式

單箱式安全警示語裝置主機(jī)可直接擺放，沒有其他安裝要求，反光鏡需要根據(jù)主機(jī)擺放位置進(jìn)行調(diào)節(jié)安裝。根據(jù)討論，反光鏡的相關(guān)安裝方式主要可以分為磁鐵吸附式、卡扣式和粘附式3種。

（1）磁鐵吸附式。該種安裝方式使用磁鐵對反光鏡進(jìn)行固定安裝。采用此種安裝方式，反光鏡需要吸附在金屬物體上，因此具有一定的局限性。但該種安裝方式具有一定優(yōu)點(diǎn)，不僅連接牢固，不易松動，而且拆卸輕松方便。

（2）卡扣式。該種安裝方式通過鉆孔對反光鏡進(jìn)行固定。該種安裝方式可能會破壞墻體，同時(shí)還需要對安裝點(diǎn)進(jìn)行固定。該安裝方式也具有一定優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵趬w中固定安裝相對牢固，掉落風(fēng)險(xiǎn)較小。

（3）粘附式。該種安裝方式一般采用膠水對反光鏡進(jìn)行安裝和固定，安裝過程簡單方便，而且不需要對墻體進(jìn)行處理和破壞。但此安裝方法采用的膠水屬于有機(jī)物，長時(shí)間使用可能老化，存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

對上述3種方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜合比較，可以看出磁鐵吸附式性價(jià)比最高。磁鐵吸附式不僅工作量小，施工簡單，對墻體也不造成破壞，可重復(fù)利用率高，故選擇磁鐵吸附式作為首選方式對反光鏡進(jìn)行固定安裝。同時(shí)考慮到少數(shù)情況，在無法利用磁鐵進(jìn)行吸附安裝的情況下，將膠水粘附式作為備用安裝方式。

4? ? 應(yīng)用流程與效果

4.1? ? 應(yīng)用流程

對本文所述新型安全警示語裝置進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)有人員經(jīng)過而擋住紅外線時(shí)，裝置可靠告警，報(bào)警燈閃爍，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出安全警示語音。試驗(yàn)合格后，將新型安全警示語裝置投入到各試點(diǎn)應(yīng)用，例如在配電房內(nèi)安裝，在保留原安健環(huán)安全提示功能的同時(shí)，通過聲光告警裝置，發(fā)出聲音警示作業(yè)人員規(guī)范操作，注意安全事項(xiàng)。

整個(gè)裝置輕巧便攜，主機(jī)側(cè)面裝有防滑紋抓手，移動和安裝都很方便，安裝位置靈活，主機(jī)和紅外反光鏡均可掛、可貼、可立。該裝置具有兩種供電方式，既采用12 V鋰電池供電，充電一次可使用12 h，方便在沒有插座的地方使用，又安裝有220 V電源插頭，供電可靠性有保障。

4.2? ? 應(yīng)用效果

（1）新型安全警示語裝置可以解決工作人員在日常巡視、設(shè)備檢測和檢修操作等日常工作中，警示信息和設(shè)備信息接收不足的問題。可根據(jù)需要錄入各種安全警示語，如“十個(gè)規(guī)定動作” “十項(xiàng)溫馨提醒”等，通過設(shè)備的提示和警示作用，提高室內(nèi)作業(yè)人員的安全防范意識，保證工作人員的人身安全。

（2）新型安全警示語裝置不同于傳統(tǒng)的安全警示標(biāo)志牌，采用語音而非書面提醒的方式，使安全警示語更加立體化和集中化，警示作用更加直接、高效。

（3）此裝置占地小，功能齊全，對環(huán)境要求低，可以應(yīng)用于各種場所。

5? ? 結(jié)語

本文提出了一種通過紅外線自動檢測人員出入室內(nèi)配電場所并發(fā)出安全警示語音的新型安全警示語裝置設(shè)計(jì)方案，提高了安全警示工作的有效性。新型安全警示語裝置在檢測到人員經(jīng)過時(shí)，警示燈閃爍，并通過揚(yáng)聲器播放事先錄制的安全警示語音，作業(yè)人員由此能夠直觀地意識到工作場所存在的安全隱患與注意事項(xiàng)，規(guī)范作業(yè)，避免受到人身傷害。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 梁社潮，馮志華，蔡子恒，等.新型多功能電力安全警示裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國高新科技，2019（20）：53-55.

[2] 邵慧彬，宋占鋒，孫志剛.DC+48 V直流電源設(shè)計(jì)[J].張家口職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，26（2）：52-55.

[3] 肖玲，李永明.光電檢測電路的設(shè)計(jì)與研究[J].科技風(fēng)，2019（5）：199.

收稿日期：2021-08-04

作者簡介：程順（1997—），男，湖北咸寧人，助理工程師，從事配電網(wǎng)運(yùn)維及配電網(wǎng)規(guī)劃工作。