CN109188537A - 一种预防挖断电缆的检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预防挖断电缆的检测系统，包括检测单元、信号处理单元、报警单元，检测单元包括自检装置和霍尔元件组，信号处理单元包括信号放大装置和控制单元，报警单元包括声光报警装置和远程报警装置。本系统安装方便，只要将传感器安装在可能触及带电电缆的部分，然后通过内部导线将信号传输至控制部分即可达到检测效果；安全可靠性高，由于采用的是非接触式检测，没有损耗，也不会产生高压触电危险；有开机自检程序，一方面保证了系统在使用时的正常运行，另一方面也防止了工作人员在操作前忘记检测；设计有远程报警，在现场报警的同时，也能及时通知中控室中的相关人员，得到有效的支援。

Description

一种预防挖断电缆的检测系统

技术领域

本发明主要涉及智能检测与控制领域，具体涉及一种预防挖断电缆的检测系统。

背景技术

目前，在道路施工方面，频频发生挖断电缆的事故，造成不必要的经济损失和不良的社会影响，而在检测电缆方面，也仅限于在挖断电缆时检测高压电缆的存在，从而做出事后报警和处理，无法做到在挖断前进行检测并报警。现有的针对预防工程车在施工过程中挖断电缆的解决方案的类似技术时电力系统的近电报警装置，但是该种报警装置存在不足之处：有一段较长的外引接受天线；有一灵敏度转换开关，一般使用时需放在高灵敏度位置，而保存时须放在低灵敏度位置，给使用带来不便；自检使用按钮开关，不但增加了可动原件已损坏的几率，而且没有满足电场中报警检验的目的；整个电路采用晶体管分立元件，功耗大、电路结构复杂、成本高、使用方式单一。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种预防挖断电缆的检测系统，其能提前测试出高压电缆的存在，进而防止电缆被挖断。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种预防挖断电缆的检测系统，该检测系统用于检测施工位置是否存在电缆，其特征在于：包括检测单元、信号处理单元、报警单元；所述检测单元与信号处理单元连接，所述信号处理单元与报警单元控制连接，检测单元检测电缆所产生的磁场信号并将检测结果传递给信号处理单元，信号处理单元分析检测结果是否异常，当为异常结果时，信号处理单元给报警单元发送信号，报警单元执行报警动作；所述检测单元包括自检装置和霍尔元件组，所述自检装置用于在系统开启时进行自检，所述霍尔元件组包括六个霍尔元件，每个霍尔元件都面向不同的平面并组成一个六面体结构，所述霍尔元件组用于检测电缆是否存在；所述信号处理单元包括信号放大装置和控制单元，所述信号放大装置的输入端与霍尔元件组连接，用于将霍尔元件组检测到的信号进行放大，所述控制单元的输入端分别与信号放大装置的输出端和自检装置连接，用于接收信号放大装置和自检装置的信号，输出端与报警单元连接，用于控制报警单元；所述报警单元包括声光报警装置和远程报警装置，所述声光报警装置包括声音报警装置和灯光报警装置，所述声光报警装置用于向现场的工作人员进行声音和灯光的报警提醒，所述远程报警装置用于向主控室中的工作人员进行报警提醒，以便及时得到援助。

作为优选，所述控制单元选用单片机，所述单片机包括输入端口和输出端口，所述输入端口分别与信号放大器和自检装置连接，用于接收信号放大装置的所传输的信号和自检装置的开关信号，所述输出端口与报警单元连接，用于指示报警单元工作。

作为优选，所述控制单元与远程报警装置之间通过无线WIFI芯片以及天线传输信号。

作为优选，所述灯光报警装置采用LED装置进行报警。

作为优选，所述霍尔元件组检测高压电缆的存在，所述高压电缆的电压等级为220V、380V或380V以上的电压等级。

作为优选，本检测系统采用一种特定的电路结构，其特征在于：所述检测单元包括恒流电路和霍尔检测电路，所述信号处理单元包括信号放大电路、单片机和功率放大电路，所述报警单元包括报警电路，

所述恒流电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压二极管DZ1、第一防雷管D1和第一三极管Q1，所述第一稳压二极管DZ1的输出端与12V电源连接，输入端串接第一电阻R1，所述第一电阻R1的另一端接地，所述第二电阻R2的一端与12V电源连接，另一端与第一三极管Q1的集电极连接，所述第一防雷管D1的输入端与第一三极管Q1的基极连接，输出端与第一稳压二极管DZ1的输入端连接，所述第一三极管Q1的发射极与霍尔检测电路的输入端连接，所述恒流电路用于给霍尔检测电路供电；

所述霍尔检测电路包括第一霍尔元件H1、第二霍尔元件H2、第三霍尔元件H3、第四霍尔元件H4、第五霍尔元件H5、第六霍尔元件H6，其组成六面体型的霍尔检测电路；

所述信号放大电路包括运算放大器IC1、加法器电路、反馈电阻R21、调零电路、调幅电路和信号保护电路，

所述单片机IC5选用型号80C51的单片机，还包括第七电容C7、第八电容C8、震荡电阻R33组成的震荡电路，提供单片机的震荡频率；

所述功率放大电路包括功率三极管Q2、三极管的基级电阻R32、隔离电路用的继电器RELAY1和保护继电器的泄流二极管D4；

所述报警电路包括报警用的警示灯DS1、声音报警器MK1、无线WIFI芯片IC6和天线WF。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：本系统安装方便，只要将传感器安装在可能触及带电电缆的部分，然后通过内部导线将信号传输至控制部分即可达到检测效果；安全可靠性高，由于采用的是非接触式检测，没有损耗，也不会产生高压触电危险；有开机自检程序，一方面保证了系统在使用时的正常运行，另一方面也防止了工作人员在操作前忘记检测；设计有远程报警，在现场报警的同时，也能及时通知中控室中的相关人员，得到有效的支援。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作原理图；

图3为本发明的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1—2所示，一种预防挖断电缆的检测系统，该检测系统用于检测施工位置是否存在电缆，包括检测单元、信号处理单元、报警单元，检测单元与信号处理单元连接，信号处理单元与报警单元控制连接，检测单元检测电缆所产生的磁场信号并将检测结果传递给信号处理单元，信号处理单元分析检测结果是否异常，当为异常结果时，信号处理单元给报警单元发送信号，报警单元执行报警动作；检测单元包括自检装置和霍尔元件组，自检装置与信号处理单元连接，自检装置用于在系统开启时进行自检，霍尔元件组包括六个霍尔元件，每个霍尔元件都面向不同的平面并组成一个六面体结构，霍尔元件组检测高压电缆的存在，高压电缆的电压等级为220V、380V或380V以上的电压等级；信号处理单元包括信号放大装置和控制单元，信号放大装置的输入端与霍尔元件组连接，用于将霍尔元件组检测到的信号进行放大，控制单元的输入端分别与信号放大装置的输出端和自检装置连接，用于接收信号放大装置和自检装置的信号，输出端与报警单元连接，用于控制报警单元；控制单元选用单片机，单片机包括输入端口和输出端口，输入端口分别与信号放大器和自检装置连接，用于接收信号放大装置的所传输的信号和自检装置的开关信号，输出端口与报警单元连接，用于指示报警单元工作；报警单元包括声光报警装置和远程报警装置，声光报警装置用于向现场的工作人员进行声音和灯光的报警提醒，灯光报警装置采用LED装置进行报警，采用LED装置既可以降低功耗节约能源，还可以增加寿命，提高可靠性；远程报警装置用于向主控室中的工作人员进行报警提醒，当出现报警状态时，单片机发出指令，通过无线WIFI芯片以及天线将报警信号发给主控室，以便及时得到援助。

如图3所示，本发明的电路中，检测单元包括恒流电路和霍尔检测电路，信号处理单元包括信号放大电路、单片机和功率放大电路，报警单元包括报警电路，

恒流电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压二极管DZ1、第一防雷管D1和第一三极管Q1，第一稳压二极管DZ1的输出端与12V电源连接，输入端串接第一电阻R1，第一电阻R1的另一端接地，第二电阻R2的一端与12V电源连接，另一端与第一三极管Q1的集电极连接，第一防雷管D1的输入端与第一三极管Q1的基极连接，输出端与第一稳压二极管DZ1的输入端连接，第一三极管Q1的发射极与霍尔检测电路的输入端连接，恒流电路用于给霍尔检测电路供电；

霍尔检测电路包括第一霍尔元件H1、第二霍尔元件H2、第三霍尔元件H3、第四霍尔元件H4、第五霍尔元件H5、第六霍尔元件H6，其组成六面体型的霍尔检测电路；

信号放大电路包括运算放大器IC1、加法器电路、反馈电阻R21、调零电路、调幅电路和信号保护电路，

单片机IC5选用型号80C51的单片机，还包括第七电容C7、第八电容C8、震荡电阻R33组成的震荡电路，提供单片机的震荡频率；

功率放大电路包括功率三极管Q2、三极管的基级电阻R32、隔离电路用的继电器RELAY1和保护继电器的泄流二极管D4；

报警电路包括报警用的警示灯DS1、声音报警器MK1、无线WIFI芯片IC6和天线WF。

本发明的依据之一，是利用毕奥-萨法尔定律：恒定电流(运动电荷）周围产生恒定磁场。只要是带电的工作电缆，必定在其中产生电流，直流电产生直流电流，交流电产生交流电流，直流电产生的磁场是单相的，交流电产生的磁场是交变的。

利用霍尔效应传感器对交、直流都能进行检测的优点，考虑到传感器头在实际应用中的位置不确定性，设计一个六面体拼接的PCB板，在每一面放置一个霍尔元件，并用加法器将六个面的霍尔元件连接起来，这样，不管传感部分处于什么方位，都能接受到电缆电流产生的磁场。

将传感头中接受到的信号经处理后，形成标准0～2V的电压信号，送入单片机进行处理，并与设定的阈值进行比较，一旦超过设定阈值，就发出命令，进而控制声光报警，同时，通过无线WIFI进行远程报警。

此外，为防止系统在使用中出现失误，设计了一个自检程序，在每次工作前，系统进行自检，并发出警报以检测系统的工作状态，成功后，系统进入正常工作状态。

在工作状态下，六面体霍尔传感器检测带电电缆的磁场，并转换为可处理的电信号，送入单片机进行分析处理，在判定出出现信号目标后，进行现场声光报警，并同时进行远程报警，在确保系统安全有效运行时，采取开机自检和报警复位功能。

本系统使用六面体霍尔元件载体，防止了只使用单个霍尔元件检测出现盲区；针对特定频率（50Hz/60Hz、400HZz）进行分析，帮助施工人员进行正确判断；增加开机自检程序，智能化的设计，防止系统出现失效，降低了事故的发生率；增加远程报警功能，避免了潜在的危险。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种预防挖断电缆的检测系统，该检测系统用于检测施工位置是否存在电缆，其特征在于：包括检测单元、信号处理单元和报警单元；

所述检测单元与信号处理单元连接，所述信号处理单元与报警单元控制连接，检测单元检测电缆所产生的磁场信号并将检测结果传递给信号处理单元，信号处理单元分析检测结果是否异常，当为异常结果时，信号处理单元给报警单元发送信号，报警单元执行报警动作；

所述检测单元包括自检装置和霍尔元件组，所述自检装置用于在系统开启时进行自检，所述霍尔元件组包括六个霍尔元件，每个霍尔元件都面向不同的平面并组成一个六面体结构，所述霍尔元件组用于检测电缆是否存在；

所述信号处理单元包括信号放大装置和控制单元，所述信号放大装置的输入端与霍尔元件组连接，用于将霍尔元件组检测到的信号进行放大，所述控制单元的输入端分别与信号放大装置的输出端和自检装置连接，用于接收信号放大装置和自检装置的信号，输出端与报警单元连接，用于控制报警单元；

所述报警单元包括声光报警装置和远程报警装置，所述声光报警装置包括声音报警装置和灯光报警装置，所述声光报警装置安装在电缆附近，用于向电缆附近的工作人员进行声音和灯光的报警提醒，所述远程报警装置安装在主控室内，用于向主控室中的工作人员进行报警提醒，以便及时得到援助。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于：所述控制单元选用单片机，所述单片机包括输入端口和输出端口，所述输入端口分别与信号放大器和自检装置连接，用于接收信号放大装置的所传输的信号和自检装置的开关信号，所述输出端口与报警单元连接，用于指示报警单元工作。

3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于：所述控制单元与远程报警装置之间通过无线WIFI芯片以及天线传输信号。

4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于：所述灯光报警装置选用LED装置。

5.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于：所述霍尔元件组检测高压电缆的存在，所述高压电缆的电压等级为220V、380V或380V以上的电压等级。

6.根据权利要求1—5任一所述的预防挖断电缆的检测系统，其采用一种特定的电路结构，其特征在于：所述检测单元包括恒流电路和霍尔检测电路，所述信号处理单元包括信号放大电路、单片机和功率放大电路，所述报警单元包括报警电路，

所述恒流电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压二极管DZ1、第一防雷管D1和第一三极管Q1，所述第一稳压二极管DZ1的输出端与12V电源连接，输入端串接第一电阻R1，所述第一电阻R1的另一端接地，所述第二电阻R2的一端与12V电源连接，另一端与第一三极管Q1的集电极连接，所述第一防雷管D1的输入端与第一三极管Q1的基极连接，输出端与第一稳压二极管DZ1的输入端连接，所述第一三极管Q1的发射极与霍尔检测电路的输入端连接，所述恒流电路用于给霍尔检测电路供电；

所述霍尔检测电路包括第一霍尔元件H1、第二霍尔元件H2、第三霍尔元件H3、第四霍尔元件H4、第五霍尔元件H5、第六霍尔元件H6，其组成六面体型的霍尔检测电路；

所述信号放大电路包括运算放大器IC1、加法器电路、反馈电阻R21、调零电路、调幅电路和信号保护电路，

所述单片机IC5选用型号80C51的单片机，还包括第七电容C7、第八电容C8、震荡电阻R33组成的震荡电路，提供单片机的震荡频率；

所述功率放大电路包括功率三极管Q2、三极管的基级电阻R32、隔离电路用的继电器RELAY1和保护继电器的泄流二极管D4；

所述报警电路包括报警用的警示灯DS1、声音报警器MK1、无线WIFI芯片IC6和天线WF。