新型安全警示语装置的研制与应用研究

程顺 麦子颖 陈烁 梁丽娟 涂传英

摘 要：为提升配电站安全警示工作的有效性，研制了一款新型安全警示语装置。首先就新型安全警示语装置研制的意义和必要性进行了分析，然后提出了3个不同方案并进行比对，最终优選出单箱式安全警示语装置设计方案。该装置主要由主机和红外反光镜两部分构成，主机包括红外线发射传感器等多个功能模块，可灵活安装于配电站内，自动检测人员进出情况，在检测到人员经过时，警示灯闪烁，同时扬声器发出事先录制的安全警示语音。另外，就该装置的应用效果进行了评价，发现其能够有针对性地给现场作业人员以安全警示，有效提高其安全意识。

关键词：配电站;光电传感器;自动告警

0    引言

配电站是配电运维和作业人员的日常工作场所，然而这些场所中，除传统的安健环以外，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，现场作业人员的安全防范意识差，人身安全不能得到很好的保障。

随着社会经济的发展，电力负荷快速增长，配电网不断扩张，且趋于规范化与智能化。配电站等集中性供电设施的数量也在与日俱增，这些场所不仅是配电网中的关键点，还是配电运维和施工人员的日常工作场所。在这些场所进行作业时，由于现场作业环境一般较好，作业人员安全警惕性往往不高，不规范操作的情况和安全事故时有发生，因此在这些场所配备安全警示设施显得尤为重要。

1    新型安全警示语装置研制的意义与必要性

开关站、配电房等场所是配电网中安全生产、治安管理的重点，为确保电气设备的安全运行，防止安全事故的发生，这些场所有必要加装新型安全警示语装置。新型安全警示语装置应具备以下功能：

（1）限制人员进出。作为配电网安全重地，禁止一切与工作无关的人员进入配电室。

（2）自动检测。在有人进出时安全警示语装置能自动进行检测。

（3）声光告警。当安全警示语装置检测到人员出入时，警示灯闪烁，并自动播放安全警示语音。

对某供电所辖区范围内的开关站、配电房等场所现有的安全警示装置进行统计，发现装有简单门禁、具备简单蜂鸣报警功能的大约只占两成，其他的都只粘贴有传统的安健环。由此可见，该供电所辖区内开关站、配电房等室内配电设施的安全警示装置构成比较单一，所具备的功能均比较简单，不能很好地起到安全防范和提示的作用。为有效提高室内作业人员的安全意识，减少安全事故的发生，研制一款新型的安全警示语装置，改进并完善现有安全警示装置功能具有重要意义[1]。

基于此，本文介绍了一款新型安全警示语装置的设计方案，其能够解决现有安全警示装置功能不足的问题。该装置既可以通过语音提示来代替传统蜂鸣器刺耳的报警声，起到更好的安全提示和防护作用，又方便携带、安装与运行维护。

2    新型安全警示语装置设计方案的提出与比选

2.1    3种新型安全警示语装置设计方案

2.1.1    柱式安全警示语装置

该装置示意图如图1所示，其由两个安全警示装置柱子模块组成，利用光电传感器检测人员进出，并播放事先录制的安全警示语。

2.1.2    门式安全警示语装置

该装置两侧由主机和光感接收器组成，其利用光电传感器检测人员进出，检测到人员进出时玻璃门自动打开，并播放事先录制的安全警示语。

2.1.3    单箱式安全警示语装置

该装置示意图如图2所示，其主要由主机和红外反光镜两部分构成，其中主机包括红外线发射传感器、可录音音响、声光报警器、锂电池电源和控制器等功能模块，检测到人员进出时警示灯闪烁，同时扬声器发出事先录制的安全警示语音。

2.2    不同设计方案对比与优选

针对上面3个方案，本文主要从安全警示语装置的研制难度、研发成本、功能性、环境要求和便携性等角度进行比选，如表1所示。

通过对不同方案进行对比分析可以得出：

（1）柱式安全警示语装置的研发难度、成本以及对环境的要求较低，且便携性比较优秀，但是由于性状限制，其能实现的功能有限。

（2）门式安全警示语装置功能齐全、性能优秀，但研发成本和研制难度过高，且对工作环境有较高的要求，便携性也较差。

（3）单箱式安全警示语装置简化了光电接收侧，便于安装携带，也降低了对工作环境的要求，同时主机包含各个功能模块，在功能性方面表现良好，研发难度和成本也在可接受的范围内。

综合考虑以上3种方案的分析结果，单箱式安全警示语装置在研制难度、研发成本、功能性、安装难度和便携性等方面更具优势，因此本文选择该方案作为设计方案。

3    新型安全警示语装置具体设计分析

3.1    设计原理

如图2所示，新型安全警示语装置主要由主机和红外反光镜两部分构成，其中主机包括红外线发射传感器、可录音音响、声光报警器、锂电池电源和控制器等功能模块。

电路原理：装置采用声光报警系统，电路也主要分为声、光两部分[2]。在无阻挡情况下，检测传感器B1正常工作，发光器发出的红外光被反光镜反射回来再被收光器收到，触发继电器K1不输出控制信号;一旦有人员经过而挡住光路，收光器收不到光时，触发继电器K1就输出一个控制信号，使音频回路开关动作合上，形成完整回路，报警灯闪烁，同时扬声器发出安全警示语音，语音的内容可根据具体需求预先通过麦克风、U盘等多种方式拷贝音频文件录入。电源插头、充电电池组、电流转换模块共同构成装置供电系统，通过电源插头可为电池组充电，再经过电流转换模块为告警回路供电[3]。新型安全警示语装置电路图如图3所示。

3.2    尺寸设计与安装方式

3.2.1    尺寸设计

作為方案选择的标准，应充分考虑单箱式安全警示语装置工作环境现场的实际情况，确定框架尺寸，确保其能在更多实际场景中使用。根据配电房等室内配电场所的空间以及作业人员的作业习惯，考虑到便携和安装位置等因素，制订单箱式安全警示语装置的尺寸方案如图4所示。

3.2.2    安装方式

单箱式安全警示语装置主机可直接摆放，没有其他安装要求，反光镜需要根据主机摆放位置进行调节安装。根据讨论，反光镜的相关安装方式主要可以分为磁铁吸附式、卡扣式和粘附式3种。

（1）磁铁吸附式。该种安装方式使用磁铁对反光镜进行固定安装。采用此种安装方式，反光镜需要吸附在金属物体上，因此具有一定的局限性。但该种安装方式具有一定优点，不仅连接牢固，不易松动，而且拆卸轻松方便。

（2）卡扣式。该种安装方式通过钻孔对反光镜进行固定。该种安装方式可能会破坏墙体，同时还需要对安装点进行固定。该安装方式也具有一定优点，因为在墙体中固定安装相对牢固，掉落风险较小。

（3）粘附式。该种安装方式一般采用胶水对反光镜进行安装和固定，安装过程简单方便，而且不需要对墙体进行处理和破坏。但此安装方法采用的胶水属于有机物，长时间使用可能老化，存在一定风险。

对上述3种方式的优缺点进行综合比较，可以看出磁铁吸附式性价比最高。磁铁吸附式不仅工作量小，施工简单，对墙体也不造成破坏，可重复利用率高，故选择磁铁吸附式作为首选方式对反光镜进行固定安装。同时考虑到少数情况，在无法利用磁铁进行吸附安装的情况下，将胶水粘附式作为备用安装方式。

4    应用流程与效果

4.1    应用流程

对本文所述新型安全警示语装置进行试验，当有人员经过而挡住红外线时，装置可靠告警，报警灯闪烁，同时扬声器发出安全警示语音。试验合格后，将新型安全警示语装置投入到各试点应用，例如在配电房内安装，在保留原安健环安全提示功能的同时，通过声光告警装置，发出声音警示作业人员规范操作，注意安全事项。

整个装置轻巧便携，主机侧面装有防滑纹抓手，移动和安装都很方便，安装位置灵活，主机和红外反光镜均可挂、可贴、可立。该装置具有两种供电方式，既采用12 V锂电池供电，充电一次可使用12 h，方便在没有插座的地方使用，又安装有220 V电源插头，供电可靠性有保障。

4.2    应用效果

（1）新型安全警示语装置可以解决工作人员在日常巡视、设备检测和检修操作等日常工作中，警示信息和设备信息接收不足的问题。可根据需要录入各种安全警示语，如“十个规定动作” “十项温馨提醒”等，通过设备的提示和警示作用，提高室内作业人员的安全防范意识，保证工作人员的人身安全。

（2）新型安全警示语装置不同于传统的安全警示标志牌，采用语音而非书面提醒的方式，使安全警示语更加立体化和集中化，警示作用更加直接、高效。

（3）此装置占地小，功能齐全，对环境要求低，可以应用于各种场所。

5    结语

本文提出了一种通过红外线自动检测人员出入室内配电场所并发出安全警示语音的新型安全警示语装置设计方案，提高了安全警示工作的有效性。新型安全警示语装置在检测到人员经过时，警示灯闪烁，并通过扬声器播放事先录制的安全警示语音，作业人员由此能够直观地意识到工作场所存在的安全隐患与注意事项，规范作业，避免受到人身伤害。

[参考文献]

[1] 梁社潮，冯志华，蔡子恒，等.新型多功能电力安全警示装置的设计与实现[J].中国高新科技，2019（20）：53-55.

[2] 邵慧彬，宋占锋，孙志刚.DC+48 V直流电源设计[J].张家口职业技术学院学报，2013，26（2）：52-55.

[3] 肖玲，李永明.光电检测电路的设计与研究[J].科技风，2019（5）：199.

收稿日期：2021-08-04

作者简介：程顺（1997—），男，湖北咸宁人，助理工程师，从事配电网运维及配电网规划工作。