防触电采集槟榔装置的研制与应用

龙翔 韦平 冯杰 莫近太 颜少强 程豪辉

（海南电网有限责任公司保亭供电局）

0 引言

我国南方地区槟榔采摘的过程中，往往人工攀爬到槟榔树顶进行徒手拧断或采用简单的刀具割断，一些农户为了图方便，也会选用一些简单的铝合金杆体进行采集。上述方式粗放简单，采摘工具也没有过多的绝缘保护，既消耗体力，又容易造成严重的人身伤亡事件，安全风险较高，亟待调整和优化。

1 问题分析

槟榔树主要分布在海南等热带地区，树干笔直，不分枝，直径约20～30cm，高达10m，最高甚至30m。在采摘槟榔果时，需要将槟榔果与枝茎分离，保留槟榔果头部帽子状的果蒂，而果蒂与槟榔果本身又比较容易断开，槟榔果又位于槟榔树顶端叶下位置，高度高，人工攀爬采摘工作难度较大，风险较高，应避免该方式，尽量借助工具采摘。

目前市面上大多数槟榔采摘工具多为槟榔采收刀，即可伸缩型的铝合金、不锈钢或碳纤维杆的带弯刀的杆头的采摘杆，进行伸缩采摘。为了方便携带及适应不同高度的槟榔树，伸缩杆在设计时伸缩长度一般可达7m、8m长；为了提高采摘效率，刀头也较大较弯曲。这样的设计就导致采摘时由于长度过长极易造成倾斜失衡，而较大的刀头则容易误碰架空线路，导致人体触电事故，严重影响了采摘工具的安全效益和实用效益。

2 研制目的

海南地区存在数量众多的槟榔园，10kV线路穿越园区的情况非常普遍，部分园区甚至布满多条高压线缆，槟榔采摘工作存在着一定的安全风险。因此，采摘槟榔工具研制过程中应保证：

1）满足较高空间的快速槟榔采摘需求，同时不会触碰到高压电路；

2）能够灵活调整采摘头的角度，使其满足槟榔树叶下的复杂位置采摘；

3）满足伸缩杆的防晃动及防折断功能以及工具的收纳性与便携性。

本项目通过研发一种防触电采摘槟榔装置，采用新型绝缘材质杆体代替木质的竿身，结合灵活的采摘头，减少导电风险，而且刀头处加装近电报警传感器，并采用内嵌式刀具的结构，能从根本上杜绝误割高压导线的风险。

3 技术方案

3.1 设计要点

本文在目前槟榔刀具的设计结构上进行机械改造，提出一种新型防触电采摘槟榔装置，其技术关键在于：

1）刀具采用内嵌式结构，杜绝了刀具误割高压导线可能的同时，又能满足切割树枝的需要；

2）竿身采用碳素绝缘材料，可进行分体安装，轻便同时能进行多个节点高度的伸缩固定，进一步保证人身安全；

3）安装近电感应报警装置，实现了安全距离的预警提示，通过指示灯及警报声对采摘人员进行提醒，是一款采摘与预防触电传感器完美结合的采摘工具。

3.2 装置结构

本次设计的防触电采摘槟榔装置主要包括上下部分碳素绝缘杆（令克棒）、碳素伸缩杆固定套、可调角度及可拆卸的采摘镰刀头、内螺纹加强圈、绝缘杆伸缩套、绝缘接驳接头及近电感应报警器，如图1所示。

图1 防触电采摘槟榔装置结构

上述装置为一款集合伸缩、拆卸方便及触电防护提醒为一体的槟榔采摘杆，通过利用碳素作为绝缘材料，配合多个伸缩、防晃动部件、镰刀头及近电感应报警器，实现高空槟榔采摘的高效、安全操作。采摘钳头设计为可调角度及可拆卸方式，可以进行180°的角度旋转，根据树上采摘的槟榔位置进行角度调整。采摘钳可拆卸，绝缘杆体可进行多节点的伸缩，通过合金卡点进行适当位置的伸缩固定。装置在不使用时，可将采摘钳头拆卸下，绝缘杆缩回，便能进行快速收纳，便于携带，其中包括以下几个方面：

1）碳素绝缘杆（令克棒）。为了保证操作杆体的绝缘性与安全性，本工具绝缘杆身采用碳素材料设计，碳素具有轻便、美观、坚固耐用及灵活操控的特点，被广泛应用在多种杆体如羽毛球杆等工具上。因此本杆体整体重量小于3kg。

2）碳素伸缩杆固定套。为了保证镰刀头的使用灵活性及高度调整，因此碳素伸缩杆固定套的设计能保证镰刀头角度及高度伸缩移动、装拆后的位置固定。固定套为塔装结构的层叠式设计，通过多个环形卡点进行固定控制。

3）可调角度及可拆卸的采摘镰刀头。采摘镰刀头具有角度可调及拆卸便捷两大功能。由于槟榔果所处位置较高，叶片遮挡及高压电线的干扰不利于高效的采摘，因此本镰刀头能进行180°的角度调整，以适应不同高度与密度的槟榔果采摘。刀头为半弧形刀型设计，刀口锋利，同时在不使用时镰刀头可进行拆卸收纳，防止刀头刮伤等问题，也能进行刀头的更换，刀头如有破损可直接替换新刀头，无需整杆更换，节约成本。

4）内螺纹加强圈。内螺纹加强圈是绝缘杆伸缩套内的加强防护部件，位于绝缘杆伸缩套内侧环形设计，如图2所示。由于绝缘杆可进行长达5m的伸缩，因此在伸缩后的固定非常重要，能保证杆体不摇晃弯曲。内螺纹加强圈的设计能更好地使杆体固定，使其不会滑落。

图2 内螺纹加强圈

5）绝缘杆伸缩套。为了保证采摘的可操控性，本伸缩杆体高度可进行5m以上的伸缩调整，每次伸缩通过转动绝缘杆伸缩套进行松紧调整。伸缩杆套有三层，当伸缩到适合长度时，拧紧伸缩套，结合内螺纹加强圈的固定，实现杆体的固定，使其不晃动，不滑落，如图3所示。

图3 绝缘杆伸缩套效果图

6）绝缘接驳接头。绝缘接驳头是上部绝缘杆体与下部绝缘杆体的连接插入部件，插入后通过内螺纹加强圈与绝缘杆伸缩套的拧紧达到固定效果。不使用时可拆卸便于收纳。

7）近电感应报警器。为了提高触电预警功能，本工具设计了近电感应报警装置，如图4所示。装置为小型方盒设计，安装在采摘镰刀头与碳素伸缩杆固定套之间，能在接近高压电时进行报警。当杆体在安全距离内操作时，装置显示绿灯；当接近高压电危险距离时，则会闪烁红灯并发出警报声，近点报警距离≥1.2m，以提醒操作者及时发现触电风险，及时远离高压电线，提高安全距离的预警。

图4 近电感应报警器

4 应用评估

本实用工具采摘刀头具有可调节角度功能，能根据槟榔树实际情况进行不同方位的角度调整，不但有效取代传统的人工采摘或因使用普通铝合金等采摘杆采摘造成的触电问题，同时提高了槟榔采摘的效率与安全性，是一款便于收纳、易于推广的创新型辅助工具。该装置在海南采摘槟榔试点使用后获得一致好评，不但轻便耐用，稳固不摇晃，还便携可靠，可快速拆装收纳使用，实用效益显著：

1）安全效益。本防触电采摘槟榔装置的使用具有很好的灵活性与安全性，其使用高度大于5m，近点报警距离 ≥1.2m，绝缘耐压等级 ≥10kV，能有效防止用户触电，提高用电安全意识，维护用电安全秩序，从而提高整体槟榔采摘的安全性与操作规范。

2）经济效益。本防触电采摘槟榔装置能适用于所有户外槟榔采摘工作，降低操作人员触电风险，减轻农户的劳动强度，从而提高整体工作效率与企业效益，其实用性及操作的实用性能满足实际应用需要，实际使用效果明显，规范操作流程，从而提高整体槟榔种植与采摘经济的效益。

5 结束语

本文提出的一种防触电采摘槟榔装置，能在海南电网各地市槟榔采摘工作中推广应用。其使用需求量大，在研制成功并投入使用后，既能够杜绝采摘槟榔时人身触电的风险及槟榔刀具误割断高压线路，保证线路的安全，提高电网运行的安全性，又能够保证农民正常的采摘活动，有巨大的社会效益和经济效益，值得深入研究和拓展。