CN107853287B

CN107853287B - 一种驱蛇装置

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Publication number: CN107853287B
Application number: CN201710897255.6A
Authority: CN
Inventors: 张文清; 冯光; 张向宇; 牛玉凯; 张文霞; 付新军; 宋少伟; 张文利; 姜国强; 段晓洁
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Handan Power Supply Co of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Handan Power Supply Co of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2020-09-22
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: CN107853287A

Abstract

本发明涉及一种驱蛇装置，属于驱蛇设备技术领域。一种驱蛇装置，包括探测感应器以及控制电路控制振动组件；所述振动组件包括由电机驱动的偏心凸轮以及由偏心凸轮驱动的发音钢片；所述放电探测器组件包括底层的绝缘层以及外层的探测感应环和两组高压放电环，探测感应环与高压放电环间隔排列；高压放电环由控制电路控制。本发明具有振动驱蛇、红外光驱蛇、电击驱蛇、以及超声波驱蛇四种驱蛇方式。通过设计控制电路能够保证四周驱蛇方式同时使用，保证驱蛇效果。本发明通过短信报警电路将报警信息发送到线路维护人员的终端设备上，提醒线路维护人员及时进行相关处理。本发明结构简单、性能稳定，驱蛇效果非常好，能有效保护供电线路的安全。

Description

一种驱蛇装置

技术领域

本发明涉及一种驱蛇装置，属于驱蛇设备技术领域。

背景技术

目前人们越来越多的在野外建设一些设备，例如电力杆塔等，然而在户外经常会有多种多样的动物会对电力杆塔的正常运行造成威胁。35kv、10kv电力线路是电力系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要任务。对于农村电网，由于受地形条件和造价的限制，为了保持电杆的平衡，不致因导线的拉力或风力等的影响而倾斜。凡是可能会因导线拉力或较大风力而失去平衡的装有电气设备的电杆，均需安装拉线，以确保电杆平衡，拉线一般由上把、中把和下把组成。拉线使电杆稳固，但会给蛇类等动物提供了向上攀爬的阶梯，由于电力线路和设施，鸟巢却成为危险的“定时炸弹”。每到春夏繁殖季节,鸟类们纷纷选择电线杆筑巢产蛋,然而这幅生态美景却暗藏隐患。蛇尤其喜欢爬上电线杆取食鸟蛋，当蛇爬上电线杆时，其自身体长就会形成一个导体，一旦触及电力导线就很容易引发线路跳闸，给企业造成了不良影响和一定的经济损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种探测灵敏、驱蛇效果显著、能够保证电杆及电气设备正常运行的驱蛇装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种驱蛇装置，包括放电探测器组件以及控制电路控制的振动组件；所述振动组件包括由电机驱动的偏心凸轮以及由偏心凸轮驱动的发音钢片；所述放电探测器组件包括底层的绝缘层以及外层的探测感应环和和高压放电环区，探测感应环与高压放电环区间隔排列，高压放电环区包括两组高压放电环，两组高压放电环由控制电路控制。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述控制电路包括蛇探头单元SD1、电子声光电路、电机驱动电路、供电电路、升压电路、光电隔离电路、短信报警电路；所述蛇探头单元SD1通过IC1与电子声光电路、电机驱动电路以及升压电路连接；蛇探头单元SD1还通过接口CZ1经过光电隔离电路与短信报警电路连接；蛇探头单元SD1内置在探测感应环内。

本发明技术方案的进一步改进在于：电子声光电路包括发光二极管D2和超声波发生器，所述发光二极管D2通过电阻R5与IC1的4脚连接；所述超声波发生器与IC1的引脚10和引脚11连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述电机驱动电路包括振动电机BH1、三极管Q3；三极管Q3的发射极接地，集电极与振动电机BH1连接，基极通过电阻R11与IC1的3脚连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述升压电路包括升压器T1以及高压放电环P0以及高压放电环P1；升压器T1的输出端与高压放电环P0以及高压放电环P1连接，升压器T1的输入端通过继电器与三极管Q4的集电极连接，三极管Q4的基极通过电阻R14与IC1的引脚3连接，三极管Q4的发射极接地。

本发明技术方案的进一步改进在于：控制电路由电源DC1通过供电电路供电；供电电路包括升压芯片IC2、以及滑动变阻器W1，滑动变阻器W1并联在电源DC1的两极，滑动变阻器W1的动臂与升压芯片IC2的3脚连接，升压芯片IC2D的2脚FB与分压器R2和R10连接，通过R2和R10为控制电路供电；所述电源DC1由太阳能电池板充电。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述短信报警电路包括单片机IC7以及无线通信模块IC8；单片机IC7通过光电隔离电路与接口CZ1连接，单片机IC7的引脚6通过光电隔离电路中的光电耦合器UI与三极管Q6连接；三极管Q6的基极通过电阻R19与接口CZ1的引脚IN连接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极与光电耦合器U1的引脚2连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：单片机IC7的引脚2通过电阻R23与IC8的引脚19连接，单片机IC7的3与IC8的引脚18连接，IC8还与SIM1连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述短信报警电路还包括两个存储芯片IC11、IC12以及时钟控制芯片IC10；存储芯片IC11、IC12以及时钟控制芯片IC10的引脚5均与单片机IC7的引脚12连接，存储芯片IC11、IC12以及时钟控制芯片IC10的引脚6均与单片机IC7的引脚13连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：两组高压放电环为P0高压放电环和P1高压放电环， P0高压放电环和P1高压放电环顺序间隔排列，P0高压放电环和P1高压放电环之间有间隙；P0高压放电环和P1高压放电环设置在高压绝缘层上。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：

本发明具有振动驱蛇、红外光驱蛇、电击驱蛇、以及超声波驱蛇等四种驱蛇方式。通过设计控制电路能够保证四周驱蛇方式同时使用，从而保证驱蛇效果。本发明通过短信报警电路实时地将报警信息发送到线路维护人员的终端设备上，从而提醒线路维护人员及时进行相关的处理。

本发明的振动组件通过电机带动偏心凸轮并驱动发音钢片实现工作，在发出刺耳声音的同时还能是拉线产生共振抖动将蛇抖落，发出的刺耳声音能够对蛇产生警告。

本发明的电子声光电路包括了红外线驱蛇的功能和超声波驱蛇的功能，具有很好的驱蛇效果，相应的发光二极管和超声波发生器由同一集成电路控制能够保证控制的精确。

本发明的供电电路包括了升压芯片，使用锂电池即可实现控制电路整体的电源需求。本发明还使用太阳能电池板为锂电池充电，该设置保证了该装置适合在野外使用，可保证装置在白天及夜晚正常工作，并且能够节省能源。

本发明通过升压电路能够实现高压放电环的高压放电，能够将蛇电击击落，是一种可靠的驱蛇方式。

本发明的短信报警电路能够实现新型的无线传送，能够将故障信息发送到线路维护人员的终端设备上。

本发明的短信报警电路还具有存储功能以及计时功能，能够对相关的参数进行记载，保证其适应能力。

本发明结构简单、性能稳定，驱蛇效果非常好，能有效保护供电线路的安全，减少相应的损失。

附图说明

图1是本发明控制电路驱蛇部分示意图；

图2是本发明控制电路短信报警部分示意图；

图3是本发明振动组件示意图；

图4是本发明探测感应器示意图；

图5是本发明安装在电杆拉线上的示意图；

其中，1、电子声光电路，2、电机驱动电路，3、供电电路，4、升压电路，5、光电隔离电路，6、短信报警电路，7、电机，8、偏心凸轮，9、发音钢片，10、放电探测器组件，10-1、绝缘层，10-2、探测感应环，10-3、高压绝缘层，10-4、P0高压放电环，10-5、P1高压放电环，11、拉线，12、防水盒。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明公开了一种驱蛇装置，该装置对于蛇类具有显著的驱逐效果，主要用于电杆的拉线上，能够防止蛇沿着电杆的拉线攀爬，能够保证电杆及电杆上安装的电气设备的安全。

本发明的驱蛇装置具有振动驱蛇、红外光驱蛇、电击驱蛇、以及超声波驱蛇等四种驱蛇方式。本发明还能够实时地将报警信息发送到线路维护人员的终端设备上。

本发明的一种驱蛇装置包括放电探测器组件10、振动组件以及相应的控制电路，其中放电探测器组件10中的探测感应环10-2用于监测是否有蛇靠近并在蛇接触到时向控制电路发出信号并进行电击驱蛇，放电探测器组件10包括底层的绝缘层10-1以及外层的探测感应环10-2和高压放电环区，在高压放电环区设置两组高压放电环，两组高压放电环由控制电路进行控制电击驱蛇。两组高压放电环为P0高压放电环10-4和P1高压放电环10-5，对应的是图1中的P0电极和P1电极。P0高压放电环10-4和P1高压放电环10-5顺序间隔排列，P0高压放电环10-4和P1高压放电环10-5之间有间隙；P0高压放电环10-4和P1高压放电环10-5设置在高压绝缘层10-3上，高压绝缘层10-3包覆在绝缘层10-1上，具体结构如图4所示，该设置能够保证该装置的安全性。

本发明的振动组件包括由电机7驱动的偏心凸轮8以及由偏心凸轮8驱动的发音钢片9，电机7启动后驱动偏心凸轮8进而驱动发音钢片9发出刺耳的声音以及较大的振动使电杆的拉线11有较大的共振抖动可以将蛇抖落。具体结构如图3所示

本发明由控制电路进行控制，所述控制电路包括电子声光电路1、电机驱动电路2、供电电路3、升压电路4、光电隔离电路5、短信报警电路6。其中的电子声光电路1、电机驱动电路2、供电电路3、升压电路4共同构成驱蛇的部分，具体示意图见图1；光电隔离电路5、短信报警电路6构成短信报警的部分，具体示意图见图2。本发明中用于探测是否有蛇接近的蛇探头单元SD1通过IC1与电子声光电路1、电机驱动电路2以及升压电路3连接，IC1还通过口CZ1与经过光电隔离电路5与短信报警电路6连接。IC1使用CD4011,集成电路CD4011是包含4个与非门的CMOS电路，引脚1、2、3为门A1，引脚6、5、4为门A2，引脚8、9、10为门A3，引脚12、13、11为门A4，在引脚2与引脚5之间使用滑动变阻器W连接。蛇探头单元SD1对应的设置在探测感应环10-2内。

本发明的控制电路的电子声光电路1包括发光二极管D2，所述发光二极管D2通过电阻R5与IC1的引脚4连接，发光二极管D2能够发出红外线对蛇进行警告。IC1的CD4011的门A3和门A4的输出端即引脚10、引脚11连接超声波发生器LA，电平控制LA超声波发生器，发出35kHZ超声波。电路的具体连接如图1所示。

本发明的控制电路的电机驱动电路2包括振动电机BH1、三极管Q3。其中三极管Q3的发射极接地，集电极与振动电机BH1连接，基极通过电阻R11与IC1的引脚3连接。三极管Q3控制振动电机BH1的启动进行振动发声驱蛇和对拉线振动驱蛇。电路的具体连接如图1所示。

本发明的升压电路4包括升压器T1以及高压放电环P0以及高压放电环P1；升压器T1的输出端与高压放电环P0以及高压放电环P1连接，升压器T1的输入端通过继电器K1与三极管Q4的集电极连接，三极管Q4的基极通过电阻R14与IC1的引脚3连接，三极管Q4的发射极接地。为了保证安全在升压器T1与高压放电环P0以及高压放电环P1之间设置了若干电容和二极管组成的保护部分。电路的具体连接如图1所示。

本发明的工作过程如下：当蛇碰触到蛇探头单元SD1时，场效应晶体管 Q2的漏极与源极之间的阻值迅速增大，使三极管 Q1因基极电位提高而导通，5V电源经电阻R4使IC1的1脚变为高电平，其中门A1与门A2组成可控振荡器，振荡器起振，调整滑动变阻器W可以改变振荡频率，应为35kHZ。振荡信号分别控制由A4、A3组成的差相驱动器工作，当A3输出高电平时，A4一定输出低电平； A3输出低电平时，A4一定输出高电平。该电路特点是输出驱动电流大（大于15mA），效率高。门A3和门A4的输出端即引脚10 、11连接超声波发生器LA，电平控制LA超声波发生器，发出35kHZ超声波。在此同时一路振荡信号直接从IC1的A2门的引脚4经电阻R5使红外发光二极管D2闪光对蛇发出警告，上述为电子声光电路的驱蛇动作。在此同时，另一路振荡信号经A1门的引脚3输出通过R11去控制三极管Q3，当引脚3输出为低电平时，三极管截止，静态电流为零；当引脚3输出输出为高电平时Q3三极管导通，工作电流最大，启动振动电机BH1。振动电机BH1的输出轴安装有偏心凸轮8，在偏心凸轮8的侧面安装有发音钢片9，当偏心凸轮8碰触到发音钢片9时会发出刺耳的声音，电机7在转动偏心凸轮8的时候，产生离心力，由于离心力的方向随偏心凸轮8的转动而不断变化，产生较大幅度的振动，使拉线11产生颤动将蛇抖掉，上述是电机驱动电路2的振动发声驱蛇动作。在此同时，另一路振荡信号经R14去控制三极管Q4，三极管Q4导通，工作电流最大，启动继电器K1，升压电路4接通。升压电路4通过升压器T1使高压放电环P0和高压放电环P1两个电极产生几万伏电压，当蛇碰触到触头P1时，电极就会对蛇放电，将蛇从拉线上击落。

本发明利用每隔大约25秒就会产生一种频率为35Hz的超声波振动频率通过超声波发生器LA发射超声波振动,其超声波对蛇发出威胁声音，使其觉得危险。本发明通过振动电机BH1发出大的振动使拉线抖动将蛇抖落、振动电机BH1还通过偏心凸轮与发音钢片发出刺耳的声音警告蛇。本发明通过升压器T1以及高压放电环P0、P1对蛇进行高压电击从而迫使蛇离开拉线，上述四种方式共同作用进行驱蛇，从而有效的保护了电力线路不被蛇侵害。该装置采用电容电阻的RC振荡，振荡器特点是振荡周期T≈（1.4～2.2）×R×C，频率稳定度可控制在5%，有效范围为17米。

本发明的IC1由锂电池DC1供电，装置电路需要+5V的工作电压，而锂电池电压供电压都在3.7V，并且随着使用时间的延长，其电压会逐渐下降，则需要控制稳压电路，采用升压芯片LT1308作为IC2组成供电电路3。供电电路3包括升压芯片IC2、以及滑动变阻器W1，滑动变阻器W1并联在电源DC1的两极，滑动变阻器W1的动臂与升压芯片IC2的引脚3连接，引脚3即SHDN是启动位；升压芯片IC2的引脚2即FB与分压器R2和R10连接，通过R2和R10为控制电路供电。所述电源DC1由太阳能电池板进行充电，太阳能电池板通过IC3对电源DC1进行供电。IC3使用太阳能充电控制芯片IV0300，其中引脚9W为太阳能输入端，引脚10为充电输出端。该种充电方式在当前多条件下使电池所能提供的最大功率，具有控制简单，可靠性高，稳定性好，易于实现等优点，比传统的太阳能充电控制电路可多获得20%的电能。该太阳能充电控制电路，具有电池升压充电保护功能，锂电池充电，能承受1.5A的峰值输入电流。限压式过充保护，内置高质环保可充电池,可储存充足电能。电路的具体连接如图1所示。

本发明的供电过程如下：当输入的锂电池3.7V电压或负载改变而引起输出电压变化时，它能迅速自动调整，使输出电压稳定在5V，调节W1的动臂可改变输入锂电的启动保护电平。判断启动条件是电平高于1V。电阻R4、R11组成分压器，2脚FB电位为1.22V，输出电压VOUT = 1.22V(1 + R1/R2)，采用3.7V锂电池输入，输出电压5V时，输出电流最大可达1000mA左右，效率可达85%左右。

本发明还具有短信报警功能，具体是通过短信报警电路6实现的。所述短信报警电路6包括单片机IC7以及无线通信模块IC8。单片机使用STC11F01。单片机IC7通过光电隔离电路5与接口CZ1连接，单片机IC7的引脚6通过光电隔离电路5中的光电耦合器UI与三极管Q6连接；三极管Q6的基极通过电阻R19与接口CZ1的引脚IN连接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极与光电耦合器U1的引脚2连接。电路的具体连接如图2所示。

本发明中单片机IC7的引脚2通过电阻R23与IC8的引脚19连接，单片机IC7的3与IC8的引脚18连接，IC8还与SIM1连接。该部分用于进行短信的发送。IC8使用TC35i模块，这是一种无线通信模块，它是集射频电路、基带于一体的GSM模块，针对短信息和传真能够提供快速、可靠、安全的传输。 TC35i的引脚18（RXD0）、引脚19（TXD0）和作为串口通信使用。电路的具体连接如图2所示。

本发明的短信报警电路6还包括两个存储芯片IC11、IC12以及时钟控制芯片IC10。存储芯片IC11、IC12均为24C512，时钟控制芯片均为PCF8563T。存储芯片IC11、IC12以及时钟控制芯片IC10的5引脚均与单片机IC7的12引脚连接，存储芯片IC11、IC12以及时钟控制芯片IC10的6引脚均与单片机IC7的13引脚连接。PCF8563 的多种报警功能、定时器功能、时钟输出功能、每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动产生增量。电路的具体连接如图2所示。

本发明的控制电路的短信报警电路6中的单片机IC7使用STC11F01，该芯片将看门狗定器、上电复位控制、压降管理以及具有块保护功能的串行EEPROM这四种功能集成到一体，有助于简化应用系统的设计，减少PCB的占用面积，提高系统可靠性。单片机IC7控制GSM模块即IC8，用来监视单片机发送的命令和模块返回命令是否正确。要发送的命令编成程序中的字符串，单片机IC7通过串口将命令发送给模块，模块接收到命令后就能完成相应的动作，并有可能返回一些语句以便确认，单片机IC7用P3.2也即引脚6的外部中断实现外部触发，根据的程序，单片机IC7控制IC8通过SIM1向固定手机号发送固定内容，在此装置中即发送报警内容。例如可以直接把故障报警名称编号地点的情况迅速发送到线路维护人员的手机屏幕上。通常使用SIM卡座来安装SIM卡。

在安装使用该驱蛇置的时候，要注意把它安装在电线杆的拉线较高处，安装要牢固，防止被偷拆，蛇探头单元SD1和高压放电环P0、高压放电环P1与拉线隔离。安装时保证放电探测器组件10中的高压探测感应环10-2在下方，高压放电环区在上方。将控制电路的电路板、振动组件设置在防水盒12内并固定到拉线11的高处，放电探测器组件10固定安装在防水盒12的下方的拉线11上，具体安装示意图如图5所示。在该装置第一次使用时，先将太阳能电池在阳光下晒两天，再启动位置，开始工作。

本发明驱蛇的效果非常好，能有效保护供电线路的安全。在安装该驱蛇装置的电力线路上再也没有应蛇爬上电线杆上的现象，保证了35kv、10kv电力线路的安全正常、可靠的运行。是35kv、10kv电力线路安全运行的保障。

本发明能够使用在发电厂、变电站输电供电线路网，安装有拉线的电线杆拉线上。

Claims

1.一种驱蛇装置，其特征在于：包括放电探测器组件（10）以及控制电路控制的振动组件；所述振动组件包括由电机（7）驱动的偏心凸轮（8）以及由偏心凸轮（8）驱动的发音钢片（9）；所述放电探测器组件（10）包括底层的绝缘层（10-1）以及外层的探测感应环（10-2）和高压放电环区，探测感应环（10-2）与高压放电环区间隔排列，高压放电环区包括两组高压放电环，两组高压放电环由控制电路控制；所述控制电路包括蛇探头单元SD1、电子声光电路（1）、电机驱动电路（2）、供电电路（3）、升压电路（4）、光电隔离电路（5）、短信报警电路（6）；所述蛇探头单元SD1通过IC1与电子声光电路（1）、电机驱动电路（2）以及升压电路（4）连接；蛇探头单元SD1还通过接口CZ1经过光电隔离电路（5）与短信报警电路（6）连接；蛇探头单元SD1内置在探测感应环（10-2）内；两组高压放电环为P0高压放电环（10-4）和P1高压放电环（10-5）， P0高压放电环（10-4）和P1高压放电环（10-5）顺序间隔排列，P0高压放电环（10-4）和P1高压放电环（10-5）之间有间隙；P0高压放电环（10-4）和P1高压放电环（10-5）设置在高压绝缘层（10-3）上。

2.根据权利要求1所述的一种驱蛇装置，其特征在于：所述电子声光电路（1）包括发光二极管D2和超声波发生器，所述发光二极管D2通过电阻R5与IC1的4脚连接；所述超声波发生器与IC1的引脚10和引脚11连接。

3.根据权利要求1所述的一种驱蛇装置，其特征在于：所述电机驱动电路（2）包括振动电机BH1、三极管Q3；三极管Q3的发射极接地，集电极与振动电机BH1连接，基极通过电阻R11与IC1的3脚连接。

4.根据权利要求1所述的一种驱蛇装置，其特征在于：所述升压电路（4）包括升压器T1以及高压放电环P0以及高压放电环P1；升压器T1的输出端与高压放电环P0以及高压放电环P1连接，升压器T1的输入端通过继电器与三极管Q4的集电极连接，三极管Q4的基极通过电阻R14与IC1的引脚3连接，三极管Q4的发射极接地。

5.根据权利要求1所述的一种驱蛇装置，其特征在于：控制电路由电源DC1通过供电电路（3）供电；供电电路（3）包括升压芯片IC2、以及滑动变阻器W1，滑动变阻器W1并联在电源DC1的两极，滑动变阻器W1的动臂与升压芯片IC2的3脚连接，升压芯片IC2的2脚FB与分压器R2和R10连接，通过R2和R10为控制电路供电；所述电源DC1由太阳能电池板充电。

6.根据权利要求1所述的一种驱蛇装置，其特征在于：所述短信报警电路（6）包括单片机IC7以及无线通信模块IC8；单片机IC7通过光电隔离电路（5）与接口CZ1连接，单片机IC7的引脚6通过光电隔离电路（5）中的光电耦合器UI与三极管Q6连接；三极管Q6的基极通过电阻R19与接口CZ1的引脚IN连接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极与光电耦合器U1的引脚2连接。

7.根据权利要求6所述的一种驱蛇装置，其特征在于：单片机IC7的引脚2通过电阻R23与IC8的引脚19连接，单片机IC7的3与IC8的引脚18连接，IC8还与SIM1连接。

8.根据权利要求6所述的一种驱蛇装置，其特征在于：所述短信报警电路（6）还包括两个存储芯片IC11、IC12以及时钟控制芯片IC10；存储芯片IC11、IC12以及时钟控制芯片IC10的引脚5均与单片机IC7的引脚12连接，存储芯片IC11、IC12以及时钟控制芯片IC10的引脚6均与单片机IC7的引脚13连接。