一种便携式吊车作业近电安全告警装置的设计

摘要：在变电站建设与检修作业中，吊车操作人员常面临与带电设备距离不明导致的触电风险，传统依赖人工目测和电场感应方式存在识别盲区与响应滞后问题。为提升吊车近电作业的安全保障水平，本文设计了一种便携式吊车作业近电安全告警系统检测装置。该装置融合红外热像仪与激光测距技术，能够准确识别带电导线并实时测量吊车与其之间的空间距离，超限时通过无线方式向驾驶室发出告警信号。该装置在复杂电力作业环境下运行稳定可靠，显著提升了吊车作业安全性，具有良好的工程应用前景。

关键词：近电作业；吊车作业；安全告警；红外热像仪

0引言

随着我国输电电压等级不断提高，变电站结构日趋复杂、空间布局愈发紧凑，施工环境对作业设备的安全性和灵活性提出了更高要求。根据《国家电网公司电力工作安全规程》的相关规定，为确保操作人员和带电设备之间的安全，需要保持一定的距离[1]。在变电检修及基础设施建设中，吊车作为重要的起重机械设备，广泛用于设备吊装、材料搬运等高空作业[2]。然而，吊车作业常常临近带电设备，若安全距离控制不当，极易引发触电事故，严重威胁人身安全和电网运行稳定。

传统作业中，通常依赖人工目测判断吊车吊臂与带电体之间的距离，并由现场指挥人员实时提醒驾驶员操作，这种方法主观性强、误差大，尤其在光照不足、视线遮挡或操作人员经验不足等情况下，存在较大的安全隐患。此外，部分电场感应式预警装置虽然可对接近带电体发出告警提示，但其检测精度受限，尤其在电场分布均衡或相互抵消区域存在识别盲区，无法满足复杂作业场景下的高可靠性安全需求。

为解决上述问题，本文设计了一种便携式吊车作业近电安全告警系统检测装置，该装置集成红外热像识别技术与激光精确测距模块，可实时判断导线是否带电并精确测量吊车与带电体之间的距离[3]。一旦距离小于预设阈值，系统将通过无线通信模块向驾驶室发送报警信号，从而提前预警、有效规避风险。该装置具有检测精度高、响应速度快、设置灵活、操作简便、结构便携等特点，适用于多种变电站现场作业环境，能够显著提升吊车近电作业的安全保障水平。11111

1 便携式吊车作业近电安全告警装置结构

1.1 装置结构

该装置主要由红外热像仪模块、激光测距模块、主控芯片与通信模块、OLED显示界面、俯仰舵机机构及接收机模块组成。红外热像仪基于导线与环境温差，通过32x24点阵图像判断导线是否带电，识别后激光测距模块启动，精确测量吊臂与导线间的空间距离。主控芯片控制各模块运行，并通过WiFi与驾驶室接收端通信，实现距离数据与告警信号的实时传输。OLED显示屏提供测距信息与报警参数设置，便于调试操作。俯仰舵机实现检测模块角度自动调整，确保目标始终处于视野中心，提升测量准确性。驾驶室内接收机接收到报警信号后，通过蜂鸣器与指示灯同步提醒操作人员。系统框图如图1所示，便携式检测单元与接收端之间通过无线方式互联，形成一体化的动态监控系统。

1.2 具体实施方式

如图2分解图，电池1、激光测距模块3、红外热像仪模块6、主控电路板7、OLED屏5、系统参数设置按钮10，安装在外壳4上。

俯仰舵机法兰9一端与外壳4上的左支撑块401通过螺栓固定连接，另一端与舵机8固定连接，俯仰舵机固定板11通过4颗螺栓与俯仰舵机8连接，俯仰舵机固定板11上的左支撑块1101与外壳4上的右支撑块402形成旋转副，两者可绕中心孔相对旋转，俯仰舵机9旋转时会带动俯仰舵机法兰9旋转，从而带动外壳4旋转，从而实现红外热像仪模块6和激光测距模块3俯仰角调节。便携式吊车作业近电检测装置俯仰舵机固定板11通过螺栓与底座12连接。

带电运行导线温度会高于周边环境温度，红外热像仪模块7检测导线温度高于周边环境温度时，主控电路板7主控芯片通过PID算法控制俯仰舵机8旋转角度，调整装置俯仰角，将带电导线移动到红外点阵中心，激光测距仪模块3发射激光进行测距，主控电路板7主控芯片创建WIFI局域网，将距离数据实时传输到接收机，当距离小于设定阈值时，主控电路板7主控芯片通过WIFI局域网向接收机发送报警信号，接收机蜂鸣器发出报警信息。通过两个按键10设置带电体报警距离，并在OLED显示屏5上显示。

2 结束语

本文面向电力系统中变电站施工、运维等高风险作业场景，针对传统吊车近电作业中存在的目测误差大、检测盲区多、告警滞后等问题，设计并实现了一种便携式吊车作业近电安全告警系统检测装置。该装置融合红外热像识别与激光精确测距技术，突破了电场感应技术在复杂电场环境下识别能力弱、精度低的局限，实现了对带电导线状态的准确判断与吊臂空间距离的高精度实时监测。系统具有检测灵敏、反应迅速、告警直观、结构便携、安装简便等特点，实地测试表明其在500kV变电站施工现场表现稳定可靠，能够显著提高吊车作业的本质安全水平，有效降低触电风险和电网运行风险。同时，该装置支持参数灵活配置和广泛适配，具备良好的推广应用前景。未来，可进一步在装置中引入AI图像识别与多传感器融合技术，实现更加智能化的目标识别与环境感知，推动吊车作业向“感知–评估–预警”一体化智能安全系统方向发展，为电力施工安全管理提供更全面的技术支撑。

参考文献

[1]郭傲，檀英辉，陈习文，等.一种近电作业吊车绝缘防护装置的设计[J].电气技术与经济，2024，（04）：333-335.

[2]李洪坤，王贵山，张亮，等.一种适用于电力施工现场的智能吊车作业综合报警装置的设计[J].电工技术，2022，（23）：167-169+173.

[3]汤子麟，张启志，吕晓，等.基于红外热像仪的电控箱内电气元件温度监测系统设计[J].煤矿机电，2024，45（03）：6-11.

本文为国网浙江省电力有限公司科技项目：“基于5G技术的便携式吊车作业安全警告系统检测装置的研究”（项目编号“5211TZ230013”）的研究成果。