汽车吊臂安装测距雷达的可行性探讨

摘要：汽车吊车在使用安全距离确定中，未做出相应的规章制度，在进行实际作业中为应对有效安全施工距离，需要针对吊车这种特殊机具进行安全性计算，在确保其达到安全施工的条件下才能进行安全施工。目前主要采用测距雷达对安装吊车的各项机动问题进行作业地点的合理安排，从而保障整体施工的安全有效。

关键词：汽车吊臂；测距雷达；施工安全距离；安装吊车；电力安全生产 文献标识码：A

中图分类号：TP216 文章编号：1009-2374（2015）34-0085-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.044

我们根据现有的安全生产规程，针对安装吊车的测距雷达进行分析，可以明确地分析出在进行合理化施工的过程中，我们主要针对的就是在机动施工车辆和建筑物、移动物体、带电体之间的安全距离，应当按照规章内的最小安全距离。这样在确保人身安全的同时，也能够确保其施工作业的安全和社会生产的安全进行，这对施工整体的发展来说，都更具安全预防性。而在进行起吊安装过程中的安全工作距离，则应当严格地按照最小安全作业间距进行安排。

随着电力技术的不断发展和更新，电力变电器、铁塔、电杆、电缆、大型开关、断路器等大型设备越来越普遍，相应的在施工安装过程中使用大型吊车吊装施工越来越普遍。特别是变电站内建设与改造、带电线路附近的施工风险等级高，发生安全事故的几率也越大，单单依靠现场工作负责人的监督和指挥及吊车操作员的经验判断控制的移动机械与带电设备或物体的安全距离是不够的，技术手段尚有改进的空间。

1 背景

目前电力安全生产规程尚没有对汽车吊装测距报警系统规范和要求，就吊车上安装雷达测距报警器来填补这方面的不足。通过测距报警器安装与设定安全值，施工过程中吊车吊臂移动到带电设备或物体的设定安全距离时发出报警，使吊车操作员在操作过程中根据报警器提醒能及时发现与上空及周围带电体、固体物的安全距离，达到安全施工中的有效预防，从而避免事故事件的发生，达到“安全生产，预防为主”的目标。

2 典型试验项目

在工地施工中，吊车有塔式和移动式两种，而在应用测距雷达的装备中，这里我们主要谈及的是汽车吊车。伴随着施工技术的发展以及信息技术在施工中的应用，对测距雷达的广泛应用也可能成为改变现代吊车施工的主要应用手段。雷达进行测距，与激光测距相比，具有不受气候条件限制、距离远、精度高、连续探测等优点；也可以精确地分析出在进行施工过程中的有效安全距离，在确保其工作在有效进程中，同时更为有效地保证作业人员的人身安全。我们通过针对测距雷达安装在汽车吊臂顶部或周围，来探测到吊车施工过程中与周边高空物体或带电体有效距离。而在这里的测距雷达则主要为微型测距雷达，主要应用于对施工现场的监视、报警提示等管理作用。

3 测距雷达系统设计方案

测距雷达的工作原理及组成主要如下：

3.1 测距方法与选用

如限吊没有超出汽车吊头高度内，假设汽车吊臂头范围内安装微型雷达测距器，在吊臂上雷达测距器如何在移动过程中连续探测出物体、测距方法是我们研究重点对象之一。一般情况下雷达测距器常用雷达测距的方法有四种：脉冲法测距、调频连续波法测距、相位法测距、自动距离跟踪。雷达测距时经常需要对目标距离进行连续的测量称为距离跟踪，自动完成距离跟踪的方法称为自动距离跟踪。自动距离跟踪分为模拟式和数字式，两个系统都是由时间鉴别器、控制器、跟踪脉冲产生器组成。实际施工过程中汽车吊施工过程是不断变化的过程，在汽车吊头范围内安装雷达测距器需要自动距离跟踪才能达到预防安全距离的目的，符合汽车吊安装测距雷达的高机动性与精度要求，这里选择数字式脉冲法测距方法与雷达器。

为了减少测量误差，通常计数脉冲产生器和雷达定时器触发器脉冲的时间上是同步的。数字式脉冲法测距时能方便地完成对多个目标的距离测量，使用时仅仅需要控制触发器，“0”的脉冲应在最大作用距离以后产生，各个目标距离数据的读出依靠回波的延迟时间去控制读出数，读出的数据寄存于对应的距离寄存器中。此外，数字脉冲测距对目标距离R的测量转换为对数字量n测量，提高计数脉冲频率就可提高测量的精度，要提高计数脉冲频率则要提高器件的速度，计数器的级数也相应增加。数字式脉冲法测距公式为：

式中：R为距离；c为光速；n为计数脉冲个数；f为计数脉冲频率。

3.2 测距雷达的工作原理

自动距离跟踪系统框图如图1所示，显示器在自动距离跟踪系统中仅起到监视与显示目标的作用，假设一空间目标已被雷达捕获，目标反射波经雷达接收机的信号处理过程后成为具有一定幅度的视频脉冲加到时间鉴别器上，跟踪脉冲产生器的跟踪脉冲也同时加到时间鉴别器上。此跟踪脉冲要求延时在测距范围内均匀可变，且延迟时间能精确地读出。时间鉴别器将输入的跟踪脉冲与回波脉冲在时间上加以比较，鉴别出它们之间的时差。

图1 自动距离跟踪系统框图 图2 脉冲测距雷达系统框图

3.3 数字式自动距离跟踪系统的组成

3.3.1 时间鉴别器。数字式时间鉴别器的作用由回路波信号延迟时间t与跟踪脉冲延迟时间的相差时间控制产生正比于的二进制数码，不同于模拟式时间鉴别器的模拟电压。

3.3.2 跟踪波门产生器。数字式跟踪波门产生器类似于模拟法中的锯齿电压波法。

3.3.3 距离产生器（控制器）。距离产生器的作用是对时间鉴别器输出距离误差进行处理后，输出控制跟踪波门移动的控制电压。如图1所示，在一阶无差的数字式距离跟踪系统里，控制器由1个误差寄存器、1个距离寄存器、1个串行累加器组成，工作时，时间鉴别器将输出的距离误差数码送入误差寄存器。

3.4 工作原理与脉冲测距实例

雷达通过发射脉冲信号，测定回波延时来测量与目标之间距离，发射机发射信号通过收发开关后经过天线发出测量波、天线测量后将信号收发开关到接收机、再经过信号处理器输出到显示模块部件组成工作原理。

实际应用中，脉冲测距雷达系统一般由发射电路、接收电路、模数转换、信号处理机、显示模块部件组成，如图2所示，利用脉冲调制模块PWM产生一串测距脉冲，经驱动电路送至发射端，并转换为射频信号向空间发射，电磁波在空间传播遇到障碍物发生反射，反射的回波信号被接收机接收，并转换为电信号，经放大电路送至模数转换模块ADC，对得到的数字信号进行处理，求出回波到来时刻及延迟时间，并求出与障碍物之间的距离R，将距离信息送至显示电路。

3.5 软件组成

软件用汇编语言编写，软件用汇编语言编写，流程主要是通过初始化、扫描滤波器信号检测=1、读整形输出、测波形周期、计算R值、显示并输出流程组成。

4 测距雷达对施工安全距离的控制预防

通过上述分析，测距雷达经实验在原理上是行得通的，从分析与计算上可知，整套测距雷达一般由发射机（包括天线）、接收机、信号处理器、显示模块部件组成，发射机（包括天线）安装在吊车吊臂上，接收机、信号处理器、显示模块则安装在操控室内，通过发射机（包括天线）连续不断地探测与实物的距离传送到操控室内，使操作员及时掌握到吊车吊臂与室外的实际情况，从而达到了在操作室内能掌握吊臂与其他物体的实时距离。所以，在汽车吊臂上安装雷达测距可以填补施工过程吊臂与带电体或物体之间安全距离不足造成事故或破坏等方面的问题；通过测距雷达器的安装与实时且连续的监控，能使施工过程中吊车吊臂移动到带电设备或物体的程序设定安全距离（最小安全距离）发出报警，使吊车操作员在操作过程中根据报警器提醒能及时发现与上空及周围带电体、固体物的安全距离，从而在技术上多了一种选择与预防方法。汽车吊臂安装测距雷达可保障安全距离的有效性，保障施工安全距离，达到控制其生产质量过程、安全进程。这对整体的结构生产，都可以提供行之有效的预防处理技术手段，也为改进施工方法达到施工过程中安全的预控，减少施工工时，减少财产、经济损失，提高施工质量与效率起到明显作用，从而达到“安全生产，预防为主”的目的。

5 结语

在确保的安全施工中，通过选用监控控制技术的合理性，对整体的安全建设方面的作用是显著的。这对整体的项目建设，都能够提供精确的数据分析依据，为保障施工的安全进行提供了有效的技术手段。所以，安装测距雷达在对施工的安全进行，保障最基本的最小安全距离问题上是行之有效的。

参考文献

[1] 姜义成，张云，黄勇.电子信息科学与工程专业规划教材：无线电定位原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2011.

作者简介：梁禄强（1979-），男，广西人，广西电网有限责任公司钦州供电局助理工程师。

（责任编辑：黄银芳）