CN107979178A - 局域网+身份验证控制供电回路停送电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了局域网+身份验证控制供电回路停送电系统，涉及电路安全控制技术领域，包括硬件模块、软件模块和抗干扰辅助模块，所述硬件模块包括指纹模块和集控箱模块，所述抗干扰辅助模块包括硬件抗干扰模块和软件抗干扰模块。本发明是针对保证培训安全而进行的设计，是一套使用方便、操作灵活、易于维护的供电回路分合闸控制系统，可以在根本上避免教师盲目送电，学员违规操作，从技术上保证了人员的安全，具有极大的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及电路安全控制技术领域领域，特别涉及局域网+身份验证控制供电回路停送电系统。
背景技术
目前国网公司所属培训机构，大都开展了结合电力生产实际的一些实训课程。在这些实训课程中，既要求学员掌握基本操作技能和工艺标准，同时大部分课程在实训过程中或工作终结时要通电试验或试运行，以检验学员的实训效果。
当前在各培训机构普遍存在着培训人数多、工位多、学员技术水平参差不齐、配备的实训指导教师数量有限的现状，在通电试验或试运行时均存在着诸多安全隐患，为保证通电试验或试运行的安全，各培训机构结合各实训项目的自身特点制定了一系列制度上的保障措施，但仍未从根本上彻底消除安全隐患，其中来自于电源方面的触电安全隐患尤为突出，目前常见的工位电源控制方法有集中控制和各工位就地控制两种，均存在许多弊端和安全隐患。
电源采用集中控制方法时，其安全隐患存在于：电源箱远离工位，教师对送电必要条件缺少了解，盲目送电；在具备条件下，教师要远离工位实施送电操作，期间存在学员违规操作触电的安全隐患；教师受干扰，误合其他回路；集中控制箱内开关安装密集紧凑，误合闸。
电源采用就地控制方法时，其安全隐患存在于：学员违规自行送电，存在安全隐患；工位上存在电源及其控制开关，学员触电。
发明内容
本发明实施例提供了局域网+身份验证控制供电回路停送电系统，用以解决现有技术中存在的问题。
局域网+身份验证控制供电回路停送电系统，包括硬件模块、软件模块和抗干扰辅助模块，所述硬件模块包括指纹模块和集控箱模块，所述抗干扰辅助模块包括硬件抗干扰模块和软件抗干扰模块，所述硬件抗干扰模块用于辅助硬件抗干扰，具有抑制干扰源、切断干扰传播路、提高敏感器件的抗干扰性能，所述软件抗干扰模块用于辅助软件抗干扰，用于重复设置各种工作方式控制字、采用软件陷阱法；
所述指纹模块包括微处理器一，所述微处理器一与非易失存储器一、指纹识别模块、键盘与显示模块、无线通讯模块一、时钟模块一、语音单元和电源模块一均为电连接；
所述集控箱模块包括微处理器二，所述微处理器二与非易失存储器二、呼吸灯、LED显示模块、无线通讯模块二、时钟模块二、有源音响、电源模块二和继电器均为电连接，所述继电器和接触器电连接。
所述软件模块包括指纹处理模块、液晶显示模块、实时时钟模块和键盘扫描模块，所述指纹处理模块用于所述微处理器一与所述指纹识别模块之间命令和返回代码的信息处理，所述液晶显示模块根据液晶显示的时序，编写驱动程序，实现显示汉字、字符的目的，所述实时时钟模块根据时钟芯片的时序，编写通讯程序，实现对时钟芯片的读写操作，所述键盘扫描模块根据键盘的设计原理编写键盘程序来识别有无按键动作和按下键的键号。
较佳地，所述指纹识别模块中设置指纹采集器。
较佳地，所述键盘与显示模块中的键盘为4*4键盘。
本发明有益效果：本发明是针对培训中的安全问题设计的一种全新的电源控制系统，发明将局域网技术和指纹识别技术创造性地结合起来，既可以避免“教师因不了解送电必要条件而盲目送电”，又可防止“学员违规操作造成的触电”，同时能有效的杜绝“误合闸”，出现紧急情况时能“及时切断电源”防止事故扩大，培训师也可以节省大量时间用于实训指导。
本发明是针对保证培训安全而进行的设计，是一套使用方便、操作灵活、易于维护的供电回路分合闸控制系统，可以在根本上避免教师盲目送电，学员违规操作，从技术上保证了人员的安全，具有极大的推广价值。
附图说明
图1为本发明实施例提供的局域网+身份验证控制供电回路停送电系统的结构示意图；
图2为指纹模块的结构示意图；
图3为集控箱模块的结构示意图；
图4为软件模块的结构示意图。
附图标记说明：
1-硬件模块，2-软件模块，3-抗干扰辅助模块，4-指纹模块，5-集控箱模块，6-硬件抗干扰模块，7-软件抗干扰模块，8-微处理器一，9-非易失存储器一，10-指纹识别模块，11-键盘与显示模块，12-无线通讯模块一，13-时钟模块一，14-语音单元，15-电源模块一，16-微处理器二，17-非易失存储器二，18-呼吸灯，19-LED显示模块，20-无线通讯模块二，21-时钟模块二，22-有源音响，23-电源模块二，24-继电器，25-接触器，26-指纹处理模块，27-液晶显示模块，28-实时时钟模块，29-键盘扫描模块。
具体实施方式
下面结合新型实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
参照图1，本发明提供了局域网+身份验证控制供电回路停送电系统，包括硬件模块1、软件模块2和抗干扰辅助模块3，所述硬件模块1包括指纹模块4和集控箱模块5，所述抗干扰辅助模块3包括硬件抗干扰模块6和软件抗干扰模块7，所述硬件抗干扰模块6用于辅助硬件抗干扰，具有抑制干扰源、切断干扰传播路、提高敏感器件的抗干扰性能，所述软件抗干扰模块7用于辅助软件抗干扰，用于重复设置各种工作方式控制字、采用软件陷阱法；
参照图2，所述指纹模块4包括微处理器一8，所述微处理器一8与非易失存储器一9、指纹识别模块10、键盘与显示模块11、无线通讯模块一12、时钟模块一13、语音单元14和电源模块一15均为电连接，所述指纹识别模块10完成指纹特征的采集、比对、存储、删除等功能，所述键盘与显示模块11用于显示分合闸记录、实时时钟和操作提示等信息，其中按键包括0-9键、删除键、下翻键、上翻键、确定键、菜单键，所述无线通讯模块一12用于把指纹模块4采集比较结果的指令发送到集控箱模块5，所述语音单元14提示当前操作结果，
所述指纹模块4具有以下功能：
1、指纹分合闸：用户将手指按到指纹采集器上，指纹识别模块提取指纹特征并与指纹特征库中的指纹进行比对，若指纹合法，指纹终端发出分合闸指令；若指纹不合法，指纹终端不发出分合闸指令。
2、录入、删除指纹模板：录入指纹模扳的功能是管理员将用户的指纹通过指纹采集器采集指纹的特征信息，将指纹特征值和对应的ID号存储到存储器中；当用户变更时，管理员能够将用户的指纹特征信息从存储器中删除。
3、浏览分合闸记录：当用户分合闸成功后，系统自动存储用户的ID号和操作时间(月份、日期、小时、分钟)等信息，管理员可以很方便地查询最近10次的分合闸记录。
4、语言功能：指纹终端输出合闸(送电)信号时，语音提示“提示音+请注意安全，××回路已送电”，指纹终端输出分闸(停电)信号时，语音提示“提示音+××回路已停电”。
5、计时功能：用来设定回路接通时限，达到系统整定时限自动断开供电回路。
6、无线通讯功能：实现工位指纹终端与集控箱之间一对一的无线通信控制，当通讯中断后会在液晶显示屏上进行提示。
7、中文菜单和实时时钟显示：系统全部采用中文菜单显示，并能够设置和显示实时时钟，界面友好、直观、便于使用。
参照图3，所述集控箱模块5包括微处理器二16，所述微处理器二16与非易失存储器二17、呼吸灯18、LED显示模块19、无线通讯模块二20、时钟模块二21、有源音响22、电源模块二23和继电器24均为电连接，所述继电器24和接触器25电连接，一个所述集控箱模块5最多可带24个指纹模块4，所述呼吸灯18显示当前通讯到的指纹终端，所述LED显示模块19显示安全用语和当前工位送电情况；所述有源音响22主要用来提示整个培训场地的一送电/断电设备；所述继电器24和接触器25执行设备分合闸动作；所述无线通讯模块二20接收指纹模块4发送过来工位分闸指令。
所述集控箱模块5具有以下功能：
1、输出功能：接收指纹终端输出控制指令，即合闸与分闸指令，控制集控箱内电磁接触类继电器得电(断电)动作，接通(断开)供电回路，并记忆当前状态。
2、自动切换：在集控箱内层设置手动自动转换功能，在系统故障情况下，可切换到手动控制。
3、LED模组显示：在设备分合闸时会有LED显示屏显示那个工位的设备动作，并伴随语音提示。
4、无线通讯功能：实现工位指纹终端与集控箱之间一对一的无线通信控制，当通讯中断后控制板上的呼吸灯停止闪烁。
参照图4，所述软件模块2包括指纹处理模块26、液晶显示模块27、实时时钟模块28和键盘扫描模块29，所述指纹处理模块26用于所述微处理器一8与所述指纹识别模块10之间命令和返回代码的信息处理，所述液晶显示模块27根据液晶显示的时序，编写驱动程序，实现显示汉字、字符的目的，所述实时时钟模块28根据时钟芯片的时序，编写通讯程序，实现对时钟芯片的读写操作，所述键盘扫描模块29根据键盘的设计原理编写键盘程序来识别有无按键动作和按下键的键号。
所述软件模块2主要由指纹分合闸程序、指纹管理程序、密码管理程序和系统设置程序四部分组成，其中指纹管理程序、密码管理程序和系统设置程序三部分只有管理员才有此权限。
指纹管理程序由登记指纹模板程序、删除指纹模板程序、清空指纹模板程序和浏览分合闸记录程序四部分组成。登记指纹模板程序就是采集指纹特征并将指纹特征信息存储到指纹库，对登记的指纹给予相应的ID号，以方便管理。每录入一枚指纹，根据其ID号修改微处理器FLASH中“占用/空闲”ID位对应的值，表示该ID号已经占用；删除指纹模板程序就是管理员删除无用的指纹模板，即将无用的指纹特征信息从存储器中删除，管理员输入要删除指纹的ID号，确认删除存储器中对应ID号的指纹特征信息及ID号；清空指纹模板程序就是管理员删除全部指纹模板。
指纹分合闸程序的任务主要是判断合闸者是否有权合闸。首先，微处理器向指纹识别模块发出指纹比对的命令，指纹识别模块采集指纹特征并对合闸者的指纹进行比对，如果比对通过，则合闸；同时，读取实时时钟/日历芯片中的月、日、小时、分钟信息，将时间和合闸者的ID号，存入到实时时钟/日历芯片的开门记录缓冲区中。如果没有通过，则提示错误信息。
密码管理程序由密码修改程序组成；系统设置程序由时间设置程序、日期设置程序和定时设置组成。
所述指纹识别模块10中设置指纹采集器。
所述键盘与显示模块11中的键盘为4*4键盘。
本发明在硬件设计过程中，从尺寸的选择、元器件的布置、地线布置、电源线布置以及去耦电容的配置等各方面均充分考虑系统可靠性的要求，采取了如下的抗干扰措施：
1、抑制干扰源
(1)微处理器、指纹识别模块等耗能较大芯片的电源端与接地端之间并接0.01μf的独石电容，以减少与电源间的耦合作用。
(2)高频电容的布线，连线靠近电源端尽量粗短。
(3)地线选择4mm2规格。
(4)布线时避免90度折线，减少高频噪声发射。
2、切断干扰传播路
(1)电路板合理分区，用地线把数字区与模拟区隔离。
(2)给微处理器电源加稳压器，给指纹识别模块和液晶显示模块加降压型开关稳压电源控制器，以减小电源噪声对系统的于扰。
(3)晶振与微处理器、实时时钟芯片引脚尽量靠近。
(4)微处理器和大功率器件(如继电器)的地线单独接地，以减小相互干扰。
(5)大功率器件(如继电器)放在电路板边缘，与敏感元件(微处理器)远离。
3、提高敏感器件的抗干扰性能
(1)微处理器自带硬件看门狗电路。看门狗(Watch Dog)是用来保证系统长久运行的电路。微处理器的看门狗的清除时问周期为0.75s，如果看门狗的计数在固定的时间间隔内被程序指令不断地清除而不产生溢出，表明程序运行正常。但若在规定的时间间隔里看门狗的计数未被清除而产生溢出，则表示程序运行正常，CPU自动使系统复位处理(相当于硬件复位)。
(2)线路板上除通通讯芯片考虑到更换外，其余元件均直接焊接，以减少由于接触不良造成的不可靠现象。
为提高系统软件原型可靠性，在软件原型开发过程中，采取了如下抗干扰措施：
1.重复设置各种工作方式控制字
微处理器在运行过程中，如果受到较强的干扰，系统内各芯片的工作方式控制字极易受到破坏，使各输入/输出口失去原来定义的功能，导致系统不能正常工作，针对这种情况，在循环处理程序中定期地、有条件地对各方式控制单元进行重复的初始化，这样方式控制字一旦被破坏，还可以及时得到修复。
2.采用软件陷阱法
微处理器最易受干扰的是内部程序计数器PC的值，在受到强电干扰时，PC的值会改变，使CPU误将程序从正确位置跳到一些无意义的区域内执行，导致程序运行跑飞。在程序模块间和程序之后增设由若干个空操作指令和1条无条件跳转指令组成的陷阱。一旦程序跑飞跌落陷阱，便转入相应的失控处理程序，在进行了工作单元的初始化及有关控制字的设定后，跳到正常的循环处理程序中，从而恢复程序的正确流程。
综上所述，本发明是针对保证培训安全而进行的设计，是一套使用方便、操作灵活、易于维护的供电回路分合闸控制系统，可以在根本上避免教师盲目送电，学员违规操作，从技术上保证了人员的安全，具有极大的推广价值。
以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (3)
1.局域网+身份验证控制供电回路停送电系统，其特征在于，包括硬件模块(1)、软件模块(2)和抗干扰辅助模块(3)，所述硬件模块(1)包括指纹模块(4)和集控箱模块(5)，所述抗干扰辅助模块(3)包括硬件抗干扰模块(6)和软件抗干扰模块(7)，所述硬件抗干扰模块(6)用于辅助硬件抗干扰，具有抑制干扰源、切断干扰传播路、提高敏感器件的抗干扰性能，所述软件抗干扰模块(7)用于辅助软件抗干扰，用于重复设置各种工作方式控制字、采用软件陷阱法；
所述指纹模块(4)包括微处理器一(8),所述微处理器一(8)与非易失存储器一(9)、指纹识别模块(10)、键盘与显示模块(11)、无线通讯模块一(12)、时钟模块一(13)、语音单元(14)和电源模块一(15)均为电连接；
所述集控箱模块(5)包括微处理器二(16)，所述微处理器二(16)与非易失存储器二(17)、呼吸灯(18)、LED显示模块(19)、无线通讯模块二(20)、时钟模块二(21)、有源音响(22)、电源模块二(23)和继电器(24)均电连接，所述继电器(24)和接触器(25)电连接；
所述软件模块(2)包括指纹处理模块(26)、液晶显示模块(27)、实时时钟模块(28)和键盘扫描模块(29)，所述指纹处理模块(26)用于所述微处理器一(8)与所述指纹识别模块(10)之间命令和返回代码的信息处理，所述液晶显示模块(27)根据液晶显示的时序，编写驱动程序，实现显示汉字、字符的目的，所述实时时钟模块(28)根据时钟芯片的时序，编写通讯程序，实现对时钟芯片的读写操作，所述键盘扫描模块(29)根据键盘的设计原理编写键盘程序来识别有无按键动作和按下键的键号。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述指纹识别模块(10)中设置指纹采集器。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述键盘与显示模块(11)中的键盘为4*4键盘。
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| PB01 | Publication | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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