[發(fā)明專利]基于隨機(jī)森林算法的帶電作業(yè)防護(hù)帽

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010844921.1
• 申請(qǐng)日: 2020-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111965652A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洪達(dá);劉賀千;李琳;張德文;孫巍;蘭森;李國(guó)興;許敏虎;梁建權(quán);陳世玉;王悅;孔繁榮;張可心;張朋;尚書(shū)磊;申昱博;趙翔宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): G01S15/08
• 分類號(hào): G01S15/08;G01S7/539;G01R19/155;A42B1/24;A42B1/08;G06K9/62
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 于歌

1.基于隨機(jī)森林算法的帶電作業(yè)防護(hù)帽，包括防護(hù)帽本體，其特征在于，還包括嵌固在防護(hù)帽內(nèi)帽體和外帽體之間的感應(yīng)驗(yàn)電模塊和超聲測(cè)距模塊；

感應(yīng)驗(yàn)電模塊包括：信號(hào)感應(yīng)電路(1-1)、放大濾波電路(1-2)、整流電路(1-3)和檢測(cè)電路(1-4)，信號(hào)感應(yīng)電路(1-1)用于感應(yīng)當(dāng)前環(huán)境的電磁場(chǎng)強(qiáng)度、并將磁場(chǎng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，信號(hào)感應(yīng)電路(1-1)的電壓信號(hào)輸出端連接放大濾波電路(1-2)的電壓信號(hào)輸入端，放大濾波電路(1-2)的電壓信號(hào)輸出端連接整流電路(1-3)的電壓信號(hào)輸入端，整流電路(1-3)的電壓信號(hào)輸出端連接檢測(cè)電路(1-4)的電壓信號(hào)輸入端；

超聲測(cè)距模塊包括：FPGA(2-2)、發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路(2-6)、發(fā)射探頭(2-7)、接收探頭(2-8)、接收放大電路(2-5)和A/D轉(zhuǎn)換電路(2-4)，F(xiàn)PGA(2-2)的發(fā)射信號(hào)輸出端連接發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路(2-6)的發(fā)射信號(hào)輸入端，發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路(2-6)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端連接發(fā)射探頭(2-7)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端，發(fā)射探頭(2-7)在接到驅(qū)動(dòng)信號(hào)之后發(fā)出超聲波，接收探頭(2-8)接收超聲波回波、并將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，接收探頭(2-8)的電信號(hào)輸出端連接接收放大電路(2-5)的電信號(hào)輸入端，接收放大電路(2-5)的放大信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換電路(2-4)的模擬信號(hào)輸入端，A/D轉(zhuǎn)換電路(2-4)的數(shù)字信號(hào)輸出端連接FPGA(2-2)的信號(hào)存儲(chǔ)端，F(xiàn)PGA(2-2)的頻率控制信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換電路(2-4)的頻率控制信號(hào)輸入端；

FPGA(2-2)內(nèi)包括以下軟件實(shí)現(xiàn)的單元：

存儲(chǔ)單元：用于存儲(chǔ)A/D轉(zhuǎn)換電路(2-4)存入的數(shù)字信號(hào)，

控制單元：用于向A/D轉(zhuǎn)換電路(2-4)發(fā)送寫入頻率控制信號(hào)，

發(fā)射單元：用于向發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路(2-6)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，

NiosII處理器：

提取存儲(chǔ)單元存入的所有數(shù)字信號(hào)的特征值，并對(duì)每個(gè)數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)是否存在障礙物進(jìn)行標(biāo)記，將所有數(shù)字信號(hào)的特征值作為輸入信號(hào)，將所有數(shù)字信號(hào)的障礙物標(biāo)記作為輸出信號(hào)，利用隨機(jī)森林算法進(jìn)行訓(xùn)練獲得隨機(jī)森林分類器，

提取存儲(chǔ)單元當(dāng)前時(shí)刻存入的數(shù)字信號(hào)S的特征值，將數(shù)字信號(hào)S的特征值輸入到隨機(jī)森林分類器中，獲得數(shù)字信號(hào)S對(duì)應(yīng)的障礙物標(biāo)記，

當(dāng)數(shù)字信號(hào)S對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)存在障礙物標(biāo)記時(shí)，利用數(shù)字信號(hào)S中電壓最大值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間t計(jì)算障礙物的距離d＝0.5vt，其中v為發(fā)射波速度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于隨機(jī)森林算法的帶電作業(yè)防護(hù)帽，其特征在于，感應(yīng)驗(yàn)電模塊還包括報(bào)警電路(1-5)，檢測(cè)電路(1-4)的電壓信號(hào)輸出端連接報(bào)警電路(1-5)的電壓信號(hào)輸入端。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于隨機(jī)森林算法的帶電作業(yè)防護(hù)帽，其特征在于，超聲測(cè)距模塊還包括：溫度傳感器和顯示器，F(xiàn)PGA(2-2)內(nèi)還包括：顯示單元和測(cè)溫單元，

溫度傳感器用于采集前方障礙物的溫度，并將障礙物溫度通過(guò)測(cè)溫單元發(fā)送至NiosII處理器，

NiosII處理器將障礙物的距離通過(guò)顯示單元發(fā)送至顯示器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于隨機(jī)森林算法的帶電作業(yè)防護(hù)帽，其特征在于，放大濾波電路(1-2)包括：電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容C1、電容C2和放大器U1A，

電阻R1的一端同時(shí)連接電阻R4的一端、電容C1的一端和放大器U1A的反相輸入端，

電阻R2的一端同時(shí)連接電阻R3的一端、電容C2的一端和放大器U1A的同相輸入端，

電阻R4的另一端、電容C1的另一端和放大器U1A的輸出端相連、并作為放大濾波電路(1-2)的電壓信號(hào)輸出端，

電阻R2的另一端作為放大濾波電路(1-2)的電壓信號(hào)輸入端，

電阻R1的另一端、電阻R3的另一端和電容C2的另一端均連接電源地。