CN106355804A - 一种车载移动变电站安全距离警示装置 - Google Patents

Abstract

一种车载移动变电站安全距离警示装置，它主要由红外收发器和主控制器两个主模块组成，所述的红外收发器有4个，分别布置在车载移动变电站四个角部，并且每2个红外收发器组成一面红外警戒线；红外收发器的发射部分采用了红外发光二极管作为发射元件，并利用了红外数字脉冲的驱动方式和单光束遮断检知的探测方式，其红外接收部分采用光敏二极管完成光电转换，而且红外接收部分的红外接收电路包括红外感应、信号处理和比较输出三个部分；所述的主控制器模块包括无线传输模块、GSM传输天线、编程接口、电源开关、充电接口、指示灯和报警器；它具有检测灵敏、告警及时可靠、结构简单、易安装、实用性强等特点。

Description

一种车载移动变电站安全距离警示装置

技术领域

本发明涉及一种车载移动变电站安全距离警示装置，属于电力安全设备领域。

背景技术

近年来，随着经济发展和电网规模的不断扩大，传统的固定式变电站已经不能完全满足电力能源需求，原有的电源分布点及容量无法及时满足正常的供电需求，经常出现负荷突然增加的情况，电能质量的下降、老旧变电站的改造造成用户供电线路无法转供、保供电需要多回路供电的应急措施等，以上种种问题，造成部分地区用电矛盾非常突出，严重影响电力用户的安全可靠供电。移动变电站就是这种情况下应运而生。

但是，随着移动变电站的深入推广应用，安全问题越来越成为工作人员绕不开的话题。移动变电站结构紧凑，高压设备集中布置在一台移动平板车上，而且车身高度不足1米，高压引线及变压器套管等带电部分均裸露在外面。如外来人员闯入，易造成人身伤亡事故的发生。以往，虽然移动变电站在外围有一道1.8M高的网格围栏，一定程度上具有安全防范作用，但不具备外来人员闯入提醒和报警功能，存在一定的安全隐患。

因此，研制一种检测灵敏、告警及时可靠、结构简单、易安装、实用性强的移动变电站安全距离警示装置迫在眉睫，以便在外来人员活动范围超出高压带电设备的安全距离时，快速发出声光报警，提示外来人员远离带电设备，从而保障人身安全。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的不足，提供一种检测灵敏、告警及时可靠、结构简单、易安装、实用性强的移动变电站安全距离警示装置。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种车载移动变电站安全距离警示装置，它主要由红外收发器和主控制器两个主模块组成，所述的红外收发器有4个，分别布置在车载移动变电站四个角部，并且每2个红外收发器组成一面红外警戒线；红外收发器的发射部分采用了红外发光二极管作为发射元件，并利用了红外数字脉冲的驱动方式和单光束遮断检知的探测方式，其红外接收部分采用光敏二极管完成光电转换，而且红外接收部分的红外接收电路包括红外感应、信号处理和比较输出三个部分；

所述的主控制器模块包括无线传输模块、GSM传输天线、编程接口、电源开关、充电接口、指示灯和报警器，主控制端2选择了32位的芯片和最新一代的嵌入式ARM处理器，它包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C和SPI、3个USART、一个USB和一个CAN；还带有足够多的高速I/O口。

作为优选：所述的无线传输模块3采用18线双排针接口，包括通讯电源、功放电源及数据接口，与控制器的数据交换采用SPI接口和四线控制方式，并配合有载波检测、地址匹配的状态输入；

电源模块的开关机、充电、节电等操作均与电源控制电路相关；电源控制电路的接口包括了电池输入、充电和电源开关，其中电源的软开关由第一MOS管、第二电阻、第三电容、第五电阻、第一MOS管、第六电阻和第八电阻组成；电源开关开启时，由于第一MOS管的G端与第三电容相连，该第三电容两端电压通过第二电阻充电上升，这时第一MOS管的GS电压为负，第一MOS管导通，装置通电工作；当第三电容充电至输入电压时，第一MOS管的GS电压为零，第一MOS管截止，装置断电。

本发明具有检测灵敏、告警及时可靠、结构简单、易安装、实用性强等特点，较好的适用于移动变电站现场安全距离警示，消除了以往作业人员活动范围与带电设备之间的安全距离难以控制的缺陷，进一步保障了作业人员的人身安全。

附图说明

图1是本发明的工作原理图。

图2是本发明的红外收发端软件流程图。

图3是本发明的主控制端软件流程图。

图4是本发明的装置组成效果图。

图5是本发明的电源控制电路图。

图6是本发明的主控制端电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图4所示，本发明所述的一种车载移动变电站安全距离警示装置，它主要由红外收发器和主控制器两个主模块组成，所述的红外收发器有4个，分别布置在车载移动变电站四个角部，并且每2个红外收发器组成一面红外警戒线；红外收发器1的发射部分采用了红外发光二极管作为发射元件，并利用了红外数字脉冲的驱动方式和单光束遮断检知的探测方式，其红外接收部分采用光敏二极管完成光电转换，而且红外接收部分的红外接收电路包括红外感应、信号处理和比较输出三个部分；

所述的主控制器模块包括无线传输模块、GSM传输天线、编程接口、电源开关、充电接口、指示灯和报警器，主控制器2选择了32位的芯片和最新一代的嵌入式ARM处理器，它包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C和SPI、3个USART、一个USB和一个CAN；还带有足够多的高速I/O口。

本发明所述的无线传输模块3采用18线双排针接口，包括通讯电源、功放电源及数据接口，与控制器的数据交换采用SPI接口和四线控制方式，并配合有载波检测、地址匹配的状态输入；

电源模块6的开关机、充电、节电等操作均与电源控制电路相关；电源控制电路的接口J2包括了电池输入、充电和电源开关，其中电源的软开关由第一MOS管Q1、第二电阻R2、第三电容E3、第五电阻R5、第二MOS管Q2、第六电阻R6和第八电阻R8组成；电源开关开启时，由于第一MOS管Q1的G端与第三电容E3相连，该第三电容E3电容两端电压通过第二电阻R2充电上升，这时第一MOS管Q1的GS电压为负，第一MOS管Q1导通，装置通电工作。当第三电容E3充电至输入电压时，第一MOS管Q1的GS电压为零，第一MOS管Q1截止，装置断电。

实施例：图1所示，本发明主要包括：红外收发端1和主控制端2两个主模块组成；其中红外收发器有4个，从左上角开始按顺时针方向安装，每2个红外收发器组成一面红外警戒线；主控制器2模块包括无线传输模块、GSM传输模块、编程接口、电源模块、充电接口、指示灯和报警器等。

图2所示为红外收发端1的软件流程图，程序开始后，首先初始化控制器I/O口和无线通讯模块；再进入电源管理程序，检查电池电量和电源工作状态；再查询是否与主控制端建立通讯连接，如果通讯失败，则重新初始化，如果通讯成功，就开启红外发射管，同时检查红外接收信号是否正常，如果正常，则回到从电源管理开始的流程中去，如果异常，则将与主控制端的通讯数据中的状态字改为异常，在下一次的通讯连接中传送给主控制端，从而实现输出报警。

图3是本发明的主控制端软件流程图，程序开始后，首先初始化控制器I/O口、无线通讯和GSM通讯模块；再进入电源管理程序，检查电池电量和电源工作状态；然后程序控制无线通讯模块依次与4个红外收发端建立通讯连接，当所有红外收发端均连接成功且状态字中无异常时，程序进入正常循环，每隔1秒查询各个红外收发端的状态1次，发现有异常时，启动声光报警和短信报警。在正常循环中，当接收到指定手机的短信命令CX时，主控制端主动将装置的各部分的工作状态发送到指定手机上。

红外收发器1的发射部分采用了红外发光二极管作为发射元件，并利用了红外数字脉冲的驱动方式和单光束遮断检知的探测方式，其红外接收部分采用光敏二极管完成光电转换，而且红外接收电路一般包括红外感应、信号处理和比较输出三个部分。

图6所示，主控制端2选择了32位的芯片和最新一代的嵌入式ARM处理器，为实现MCU的需要提供了低成本的平台、缩减的管脚数目、降低的系统功耗，同时提供卓越的计算性能和先进的中断系统响应。拥有内置的ARM核心，与所有的ARM工具和软件兼容。工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口（最多80个）和联接到两条APB总线的外设。包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C和SPI、3个USART、一个USB和一个CAN。主控制端具有丰富的内部资源和强大的处理能力，还有足够多的高速I/O口，可以满足各种输入、输出控制的需要。

无线传输模块采用18线双排针接口，包括通讯电源、功放电源及数据接口，与控制器的数据交换采用SPI接口方式，四线控制，速度快效率高，再配合载波检测、地址匹配等状态输入，可以方便的控制和数据交换。

GSM模块，可以低功耗实现语音、SMS （短信）、彩信、数据传输等。系统监测到异常的状态下，GSM模块会以短信方式通知管理员。在系统正常工作状态下，是不会主动提醒管理员当前状态及设备信息的。此时，管理员若想了解现场的状态和设备信息，可主动给主控制终端发送特定查询信息短信，再由主控制终端以短信形式反馈给管理员。反馈信息内容包含当前的现场状态（是否有人闯入）、电池电量等。这样做到能够随时随地发短信远程查询实时现场状态和电池电量。不受时间地点限制，随时掌控数据变化情况。

电源模块装置的开关机、充电、节电等操作均与电源控制电路相关。如图5所示，接口J2包括了电池输入、充电和电源开关，而电源的软开关由Q1、R2、E3、R5、Q2、R6、R6和R8组成。电源开关开启时，由于MOS管Q1的G端与电容E3相连，电容两端电压通过R2充电上升，这时Q1的GS电压为负，Q1导通，装置通电工作。当电容E3充电至输入电压时，Q1的GS电压为零，Q1截止，装置断电。而实际中，当装置通电时，内部控制器开始工作，同时输出PWON为高电平，使Q2导通，电容E3直接两端接地，Q1的GS电压始终为负，装置保持通电状态。电路巧妙的实现了开机通电，但又能通过软件输出PWON信号主动开关机的功能，为电池使用优化和保护提供了硬件基础。电阻R9、R14和C7构成分压电路，将电池电压降压后输入控制器的AD输入端，实时监测电池电量，当电池电量不足10%时发出警告，小于5%自动断电。

本发明具有如下几个特点：

1）检测灵敏可靠

移动变电站安全距离警示装置通过红外收发装置实时监测移动变电站现场的情况，对进入安全距离警示区以内的任何人都将进行提醒，并发短信告知安全管理人员予以及时制止。

2）大大提高了安全系数

装置能根据输入信号的强弱自动调整信号增益，有效的防止其他光源信号的干扰，检测结果更可靠，能大大提高安全系数。

3）系统可升级、更新

装置具有丰富的内部资源和强大的处理能力，还有足够多的高速I/O口，可以满足各种输入、输出控制的需要，可升级扩展。

Claims (2)

1.一种车载移动变电站安全距离警示装置，它主要由红外收发器和主控制器两个主模块组成，其特征在于所述的红外收发器有4个，分别布置在车载移动变电站四个角部，并且每2个红外收发器组成一面红外警戒线；红外收发器1的发射部分采用了红外发光二极管作为发射元件，并利用了红外数字脉冲的驱动方式和单光束遮断检知的探测方式，其红外接收部分采用光敏二极管完成光电转换，而且红外接收部分的红外接收电路包括红外感应、信号处理和比较输出三个部分；

所述的主控制器模块包括无线传输模块、GSM传输天线、编程接口、电源开关、充电接口、指示灯和报警器，主控制端2选择了32位的芯片和最新一代的嵌入式ARM处理器，它包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C和SPI、3个USART、一个USB和一个CAN；还带有足够多的高速I/O口。

2.根据权利要求1所述的车载移动变电站安全距离警示装置，其特征在于所述的无线传输模块3采用18线双排针接口，包括通讯电源、功放电源及数据接口，与控制器的数据交换采用SPI接口和四线控制方式，并配合有载波检测、地址匹配的状态输入；

电源模块的开关机、充电、节电等操作均与电源控制电路相关；电源控制电路的接口包括了电池输入、充电和电源开关，其中电源的软开关由第一MOS管、第二电阻、第三电容、第五电阻、第一MOS管、第六电阻和第八电阻组成；电源开关开启时，由于第一MOS管的G端与第三电容相连，该第三电容两端电压通过第二电阻充电上升，这时第一MOS管的GS电压为负，第一MOS管导通，装置通电工作；当第三电容充电至输入电压时，第一MOS管的GS电压为零，第一MOS管截止，装置断电。