摘要：针对变电站登高作业时，绝缘梯摆放的角度问题，设计了一种可测量绝缘梯与地面夹角以及绝缘梯侧倾角的可视化报警装置，如此一来，工作人员在摆放绝缘梯时，若出现绝缘梯与地面角度不符合安规的情况，装置就会报警并显示角度，从而提醒作业人员调整绝缘梯与地面角度，就可确保绝缘梯摆放时与地面角度的正确率，缩短绝缘梯摆放时间。
关键词：绝缘梯；摆放角度；报警
0 引言
现如今，囯网公司及省、市公司对安全方面要求越来越严格，公司对变电站安全作业管控高度重视，其中登高作业作为变电站内危险系数较高的作业，变电站许多事故是由于登高作业所引发，保护登高作业人员安全迫在眉睫。而目前站内登高作业最普遍的方式是使用绝缘单梯或绝缘人字梯，其中《国家电网公司电力安全工作规程变电部分》以及《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中都明确规定，“使用单梯时，绝缘梯与地面的斜角度约为60度。”其中，绝缘梯摆放角度过大或者过小都有可能会导致工作人员滑落，存在一定的安全隐患。目前，变电站作业人员在日常摆放绝缘梯的过程中普遍使用量角器来摆放，甚至靠经验法摆放梯子，这样即浪费时间也无法保证绝缘梯与地面角度符合安规要求。
因此，设计出一种可以用于测量绝缘梯摆放角度并指示作业人员进行调整的工具，用于解决变电站绝缘梯摆放角度的问题，意义在于缩短梯子正确摆放时间，在提高安全系数同时缩短人员成本。
1 结构设计
一种变电站绝缘梯角度报警器（以下简称“报警器”）主要由角度传感器，处理器，屏幕，蜂鸣器四部分组成。
一种变电站绝缘梯角度报警器，仪器特点是：它包含外壳4,装于外壳4内的九轴角度传感器模块，数据处理芯片，电源模块，蜂鸣器。1、电源接口；2、电源开关；3、数字彩色显示屏；5、X轴角度显示；6、Y轴角度显示；7、侧边框；8、报警器背板；9、蜂鸣声音出口。
1.1角度传感器
现行检测角度基本都用角度传感器，而检测的角度往往都是单轴360°显示，双轴±40°之内显示，当绝缘梯与地面角度约为60°时，无法实现双轴显示。MPU9250 9DOF九轴传感器在±180°内双轴显示，可同时检测绝缘梯与地面夹角以及绝缘梯的侧倾角。九轴传感器模块双轴显示成功率100%，精度为0.12°±1%，反应时间为0.01S，价格低廉。传感器能够随着绝缘梯角度的不同得出相应角度数据，正确率100%。
1.2 处理器
根据角度传感器得到的信息对绝缘梯摆放角度是否在正确范围之内做出判断，并对报警器做出是否报警指示，能够连接角度显示装置。STM32F103RCT6单片机尺寸为10×10mm，占用装置空间小。平均功耗65mW，使得装置使用时间更长。其内部具有AD转换模块，转换速率高。
1.3 屏幕
背景界面有双色或者多色显示，要求能适应不同的现场环境。彩色显示，可以将水平倾角与竖直倾角分别设置颜色，便于工作人员识别；不需要按键控制，操作简单；屏幕能见度随光照强度的改变而基本不变。
图1 屏幕报警流程图
1.4 蜂鸣器
在不同的工作环境下，作业人员能够清晰的接收到报警信号。以蜂鸣器蜂鸣的频率来表示绝缘梯的角度与合格范围角度偏移大小，为此，开发了蜂鸣频率的程序，其流程图如图2所示：
图2 蜂鸣器报警流程图
2 使用说明
2.1 操作说明
变电站绝缘梯角度报警器采用MPU9250 9DOF九轴传感器模块对绝缘梯与地面夹角以及绝缘梯侧倾角进行检测，运用STM32F103RCT6单片机进行检测数据运算处理，对绝缘梯摆放角度不符合《安规》规定的情况，报警器会发出报警信号，从而提醒作业人员重新调整绝缘梯角度。装置显示屏可同时显示绝缘梯与地面夹角以及绝缘梯侧倾角，对绝缘梯摆放角度进行全方位立体显示，最大限度消除了因绝缘梯摆放角度不当导致的人身伤亡事故。同时，针对现场复杂的工作环境，报警器采用声光报警的方式，即蜂鸣器报警和显示屏颜色报警。当绝缘梯角度与设定的正确值无偏差时，蜂鸣器不蜂鸣，且显示屏界面显示为绿色；当绝缘梯角度与设定的正确值有偏差时，蜂鸣器开始蜂鸣，且蜂鸣的频率随着偏差角度的增大而增大，与此同时，显示屏界面显示为红色。通过蜂鸣器报警和灯光报警相结合的自动报警方式，真正体现出装置人性化的设计理念。
2.2 校准说明
将角度报警器竖直放置（可以找一个墙角放置），保持静止；
双击按键等待片刻，屏幕显示X轴角度变为90°，Y轴角度变为0°表示校准完成。
3 装置取得的效益
安全效益：在登高作业绝缘梯使用频繁的大前提下，作业人员使用带有角度报警装置的绝缘梯，避免了因绝缘梯角度摆放不正确导致的人身伤亡事故，减少了变电站人身伤亡事故发生率，降低了安全风险。
管理效益：该成果现场使用方便，适用于使用绝缘单梯以及绝缘人字梯的一切站内登高作业，不受地形影响，可明显缩短摆放绝缘梯的时间。
推广效益：该角度报警器除了适合电力系统专业范围内使用，还适用于其他登高作业系统，甚至适用于所有生活中需使用梯子“登高作业”的场所，应用推广极具前景。
4 结语
通过研制一种变电站绝缘梯角度报警器，摆脱了以往通过目测或者经验摆放绝缘梯的方式，使得绝缘梯的摆放角度更加标准化、可视化，为登高作业人员安全提供了保障。
[参考文献]
[1]防滑绝缘梯的研制与应用[J].曹法明,李琛.大众用电.2013(10)
[2]珍惜生命从正确使用安全工器具做起[J].杨伟坚.电力安全技术.2013(01)