防觸電采集檳榔裝置的研制與應用

龍翔 韋平 馮杰 莫近太 顏少強 程豪輝

（海南電網有限責任公司保亭供電局）

0 引言

我國南方地區檳榔采摘的過程中，往往人工攀爬到檳榔樹頂進行徒手擰斷或采用簡單的刀具割斷，一些農戶為了圖方便，也會選用一些簡單的鋁合金桿體進行采集。上述方式粗放簡單，采摘工具也沒有過多的絕緣保護，既消耗體力，又容易造成嚴重的人身傷亡事件，安全風險較高，亟待調整和優化。

1 問題分析

檳榔樹主要分布在海南等熱帶地區，樹干筆直，不分枝，直徑約20～30cm，高達10m，最高甚至30m。在采摘檳榔果時，需要將檳榔果與枝莖分離，保留檳榔果頭部帽子狀的果蒂，而果蒂與檳榔果本身又比較容易斷開，檳榔果又位于檳榔樹頂端葉下位置，高度高，人工攀爬采摘工作難度較大，風險較高，應避免該方式，盡量借助工具采摘。

目前市面上大多數檳榔采摘工具多為檳榔采收刀，即可伸縮型的鋁合金、不銹鋼或碳纖維桿的帶彎刀的桿頭的采摘桿，進行伸縮采摘。為了方便攜帶及適應不同高度的檳榔樹，伸縮桿在設計時伸縮長度一般可達7m、8m長；為了提高采摘效率，刀頭也較大較彎曲。這樣的設計就導致采摘時由于長度過長極易造成傾斜失衡，而較大的刀頭則容易誤碰架空線路，導致人體觸電事故，嚴重影響了采摘工具的安全效益和實用效益。

2 研制目的

海南地區存在數量眾多的檳榔園，10kV線路穿越園區的情況非常普遍，部分園區甚至布滿多條高壓線纜，檳榔采摘工作存在著一定的安全風險。因此，采摘檳榔工具研制過程中應保證：

1）滿足較高空間的快速檳榔采摘需求，同時不會觸碰到高壓電路；

2）能夠靈活調整采摘頭的角度，使其滿足檳榔樹葉下的復雜位置采摘；

3）滿足伸縮桿的防晃動及防折斷功能以及工具的收納性與便攜性。

本項目通過研發一種防觸電采摘檳榔裝置，采用新型絕緣材質桿體代替木質的竿身，結合靈活的采摘頭，減少導電風險，而且刀頭處加裝近電報警傳感器，并采用內嵌式刀具的結構，能從根本上杜絕誤割高壓導線的風險。

3 技術方案

3.1 設計要點

本文在目前檳榔刀具的設計結構上進行機械改造，提出一種新型防觸電采摘檳榔裝置，其技術關鍵在于：

1）刀具采用內嵌式結構，杜絕了刀具誤割高壓導線可能的同時，又能滿足切割樹枝的需要；

2）竿身采用碳素絕緣材料，可進行分體安裝，輕便同時能進行多個節點高度的伸縮固定，進一步保證人身安全；

3）安裝近電感應報警裝置，實現了安全距離的預警提示，通過指示燈及警報聲對采摘人員進行提醒，是一款采摘與預防觸電傳感器完美結合的采摘工具。

3.2 裝置結構

本次設計的防觸電采摘檳榔裝置主要包括上下部分碳素絕緣桿（令克棒）、碳素伸縮桿固定套、可調角度及可拆卸的采摘鐮刀頭、內螺紋加強圈、絕緣桿伸縮套、絕緣接駁接頭及近電感應報警器，如圖1所示。

圖1 防觸電采摘檳榔裝置結構

上述裝置為一款集合伸縮、拆卸方便及觸電防護提醒為一體的檳榔采摘桿，通過利用碳素作為絕緣材料，配合多個伸縮、防晃動部件、鐮刀頭及近電感應報警器，實現高空檳榔采摘的高效、安全操作。采摘鉗頭設計為可調角度及可拆卸方式，可以進行180°的角度旋轉，根據樹上采摘的檳榔位置進行角度調整。采摘鉗可拆卸，絕緣桿體可進行多節點的伸縮，通過合金卡點進行適當位置的伸縮固定。裝置在不使用時，可將采摘鉗頭拆卸下，絕緣桿縮回，便能進行快速收納，便于攜帶，其中包括以下幾個方面：

1）碳素絕緣桿（令克棒）。為了保證操作桿體的絕緣性與安全性，本工具絕緣桿身采用碳素材料設計，碳素具有輕便、美觀、堅固耐用及靈活操控的特點，被廣泛應用在多種桿體如羽毛球桿等工具上。因此本桿體整體重量小于3kg。

2）碳素伸縮桿固定套。為了保證鐮刀頭的使用靈活性及高度調整，因此碳素伸縮桿固定套的設計能保證鐮刀頭角度及高度伸縮移動、裝拆后的位置固定。固定套為塔裝結構的層疊式設計，通過多個環形卡點進行固定控制。

3）可調角度及可拆卸的采摘鐮刀頭。采摘鐮刀頭具有角度可調及拆卸便捷兩大功能。由于檳榔果所處位置較高，葉片遮擋及高壓電線的干擾不利于高效的采摘，因此本鐮刀頭能進行180°的角度調整，以適應不同高度與密度的檳榔果采摘。刀頭為半弧形刀型設計，刀口鋒利，同時在不使用時鐮刀頭可進行拆卸收納，防止刀頭刮傷等問題，也能進行刀頭的更換，刀頭如有破損可直接替換新刀頭，無需整桿更換，節約成本。

4）內螺紋加強圈。內螺紋加強圈是絕緣桿伸縮套內的加強防護部件，位于絕緣桿伸縮套內側環形設計，如圖2所示。由于絕緣桿可進行長達5m的伸縮，因此在伸縮后的固定非常重要，能保證桿體不搖晃彎曲。內螺紋加強圈的設計能更好地使桿體固定，使其不會滑落。

圖2 內螺紋加強圈

5）絕緣桿伸縮套。為了保證采摘的可操控性，本伸縮桿體高度可進行5m以上的伸縮調整，每次伸縮通過轉動絕緣桿伸縮套進行松緊調整。伸縮桿套有三層，當伸縮到適合長度時，擰緊伸縮套，結合內螺紋加強圈的固定，實現桿體的固定，使其不晃動，不滑落，如圖3所示。

圖3 絕緣桿伸縮套效果圖

6）絕緣接駁接頭。絕緣接駁頭是上部絕緣桿體與下部絕緣桿體的連接插入部件，插入后通過內螺紋加強圈與絕緣桿伸縮套的擰緊達到固定效果。不使用時可拆卸便于收納。

7）近電感應報警器。為了提高觸電預警功能，本工具設計了近電感應報警裝置，如圖4所示。裝置為小型方盒設計，安裝在采摘鐮刀頭與碳素伸縮桿固定套之間，能在接近高壓電時進行報警。當桿體在安全距離內操作時，裝置顯示綠燈；當接近高壓電危險距離時，則會閃爍紅燈并發出警報聲，近點報警距離≥1.2m，以提醒操作者及時發現觸電風險，及時遠離高壓電線，提高安全距離的預警。

圖4 近電感應報警器

4 應用評估

本實用工具采摘刀頭具有可調節角度功能，能根據檳榔樹實際情況進行不同方位的角度調整，不但有效取代傳統的人工采摘或因使用普通鋁合金等采摘桿采摘造成的觸電問題，同時提高了檳榔采摘的效率與安全性，是一款便于收納、易于推廣的創新型輔助工具。該裝置在海南采摘檳榔試點使用后獲得一致好評，不但輕便耐用，穩固不搖晃，還便攜可靠，可快速拆裝收納使用，實用效益顯著：

1）安全效益。本防觸電采摘檳榔裝置的使用具有很好的靈活性與安全性，其使用高度大于5m，近點報警距離 ≥1.2m，絕緣耐壓等級 ≥10kV，能有效防止用戶觸電，提高用電安全意識，維護用電安全秩序，從而提高整體檳榔采摘的安全性與操作規范。

2）經濟效益。本防觸電采摘檳榔裝置能適用于所有戶外檳榔采摘工作，降低操作人員觸電風險，減輕農戶的勞動強度，從而提高整體工作效率與企業效益，其實用性及操作的實用性能滿足實際應用需要，實際使用效果明顯，規范操作流程，從而提高整體檳榔種植與采摘經濟的效益。

5 結束語

本文提出的一種防觸電采摘檳榔裝置，能在海南電網各地市檳榔采摘工作中推廣應用。其使用需求量大，在研制成功并投入使用后，既能夠杜絕采摘檳榔時人身觸電的風險及檳榔刀具誤割斷高壓線路，保證線路的安全，提高電網運行的安全性，又能夠保證農民正常的采摘活動，有巨大的社會效益和經濟效益，值得深入研究和拓展。