CN109475030B - 一种变电站夜间巡视指示灯装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站夜间巡视指示灯装置，包括遥控器和分布在变电站一公里内的道路两侧的指示灯组；每两个指示灯之间的间隔为1～2米，每个指示灯均包括LED灯和LED灯控制器；LED灯控制器包括MCU、光感传感器、无线模块、LED开关控制单元、电源模块和光伏充电模块；所述的MCU上交互连接有光感传感器、无线模块和LED开关控制单元，电源模块分别与MCU、无线模块、LED开关控制单元和LED灯连接，向其充电，电源模块上还连接有光伏充电模块，遥控器通过无线模块与LED灯间接相连，MCU内部有RTC校时模块。该装置在完成“防污闪及夜间熄灯巡视测温”工作的同时还能提供指示作用，避免了人身伤害事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及指示灯领域，尤其涉及一种变电站夜间巡视指示灯装置。
背景技术
为了维护变电站的正常运行，变电站需要定期进行“防污闪及夜间熄灯巡视测温”的维护工作，这项工作主要是在夜间熄灯的情况下检查瓷绝缘有无放电闪络现象、连接点处有无过热发红等现象。但是在黑暗条件下户外进行工作，可能因看不清前路或物体发生踩空、滑倒、摔倒等人身伤害事故，通常“防污闪及夜间熄灯巡视测温”的夜间巡视工作人员使用手电筒辅助照明完成工作，但是手电筒携带不方便，光照范围小，需更换电池，因此不节能环保，现有的路灯又没法实现同频率闪烁和自由控制，没法实现防污闪及夜间熄灯巡视测温的功能，更没法实现普通夜间和夜间定期检查两种情况的转换。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供了一种变电站夜间巡视指示灯装置，在完成“防污闪及夜间熄灯巡视测温”工作的同时还能提供指示作用，避免了人身伤害事故的发生。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种变电站夜间巡视指示灯装置，包括遥控器和分布在变电站一公里内的道路两侧的指示灯组；每两个指示灯之间的间隔为1～2米，每个指示灯均包括LED灯和LED灯控制器；LED灯控制器包括MCU、光感传感器、无线模块、LED开关控制单元、电源模块和光伏充电模块；所述的MCU上交互连接有光感传感器、无线模块和LED开关控制单元，电源模块分别与MCU、无线模块、LED开关控制单元和LED灯连接，向其充电，电源模块上还连接有光伏充电模块，遥控器通过无线模块与LED灯间接相连，MCU内部有RTC校时模块。
所述的MCU采用低功耗的stm32单片机，用于负责数据处理和控制LED灯的闪烁和开关；所述的无线模块为LoRa无线模块，用来接收遥控器发送的调节LED灯的亮度，LED灯的闪烁频率，控制LED灯的开关和LED灯组同步校时的指令；电源模块由LOD稳压电路和可充电的锂电池组成；LED开关控制单元为LED开关和调频电路；光伏充电模块由太阳能板和充电电路组成。
所述的LED开关和调频电路包括变压器T1和场效应晶体管；变压器T1的初级线圈一端连接到电源的正极，另一端连接到场效应晶体管Q1的发射极上，场效应晶体管Q1的集电极连接到电源的负极上，电容C2一端连接到场效应晶体管Q1的集电极上，另一端连接到变压器的初级线圈上，变压器T1的第一次级线圈一端接地，另一端经串联的二极管D1和LED灯后连接到场效应晶体管Q2集电极上，电容C1一端接到二极管D1的负极端，另一端接地，第二次级线圈一端接地，另一端经二极管D2后分三路，一路经电容C3接地，一路连接电阻R1，另一路连接电阻R2，电阻R1的另一端分两路，一路经电阻R3接地，一路连接到稳压二极管一端上，稳压二极管一端接地，另一端与电阻R2相连，电路R2还与与运算器的一个输入端相连，场效应晶体管Q1基极与与运算器的输出端相连，与运算器的另一个输入端与STM32F103相连，场效应晶体管Q2的发射极分两路，一路经电阻R12后接地，另一路经串联的电阻R8和电容C5后接地，场效应晶体管Q2的基极分两路，一路连接反向器U1的输出端，另一路经电阻R11接地，反向器U1的正向输入端分三路，一路经电容C4接地，一路经电阻R9接地，另一路经电阻R6与STM32F103相连，反向器U1的负向输入端经电阻R4后分两路，一路直接与STM32F103相连，一路经电阻R10之后接地，反相器U2的正极输入端连接到电阻R8和电容C5之间，反相器U2的负极输入端分两路，一路经电阻R5接在STM32F103和电阻R10之间，另一路经电阻R7接地，反相器U2的输出端接在STM32F103和电阻R10之间。
所述的充电电路包括场效应晶体管Q4、场效应晶体管Q3、太阳能板连接插接件J5和电池连接插接件J4，太阳能板连接插接件J5的一端接电源，一端接地，太阳能板连接插接件J5的一端还经二极管D3后接场效应晶体管Q4的发射极，场效应晶体管Q4的集电极分三路，一路经开关S1接入电池连接插接件J4，电池连接插接件J4另一端接地，一路接电源，另一路经串联的电阻R27和R28后接地，电容C13一端接电阻R27和R28之间，另一端接地，二极管D3的正极还经串联的电阻R21和R26后接地，电容C14一端接电阻R21和R26之间，另一端接地，场效应晶体管Q4基极经电阻R25之后分两路，一路经电阻R24接电源，一路接场效应晶体管Q3的集电极，场效应晶体管Q3的发射极接地，场效应晶体管Q3的基极分两路，一路经电阻R22，一路经电阻R219接地。
所述的LOD稳压电路包括线性稳压器U11，二极管D4连接到线性稳压器U11的1和3管脚，电容C8、E3和C11一端接地，一端连接到电压上，电容C7、E2、C15、C16、C17和E4并联后，一端分别接3V电压和线性稳压器U11的输出端上，另一端分别接地和线性稳压器U11的电压端。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的变电站夜间巡视指示灯装置，是一种可以在完成“防污闪及夜间熄灯巡视测温”工作的同时还能提供指示作用的指示灯装置，通过设置指示灯组和遥控器，相对于传统路面的串联的指示灯组，本设计中的指示灯组内每个指示灯是一个独立的个体，可以免布线，可以任意调整指示灯的布局，太阳能提供电源安全节能无污染。不仅可以通过感光传感器使其白天节能关灯，晚上亮，并且可以通过遥控器人为控制指示灯开关，调节亮度和闪烁频率。该指示灯装置携带方便，光照范围大，免维护，节能环保，无需更换电池等优点，其可以用来避免人身伤害事故的发生。
附图说明
图1为本发明提供的变电站夜间巡视指示灯装置结构示意图；
图2为本发明提供的变电站夜间巡视指示灯装置的远程控制结构示意图；
图3为本发明提供的变电站夜间巡视指示灯工作方式示意图
图4为本发明提供的变电站夜间巡视指示灯中LED开关和调频电路的结构示意图
图5为本发明提供的变电站夜间巡视指示灯中MCU示意图；
图6为本发明提供的变电站夜间巡视指示灯中光伏充电模块的示意图；
图7为本发明提供的变电站夜间巡视指示灯中LDO稳压电路的示意图；
图8为本发明提供的变电站夜间巡视指示灯中无线模块的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
参见图1至图8，一种变电站夜间巡视指示灯装置，包括遥控器和分布在变电站一公里内的道路两侧的指示灯组；每两个指示灯之间的间隔为1～2米，每个指示灯均包括LED灯和LED灯控制器；LED灯控制器包括MCU、光感传感器、无线模块、LED开关控制单元、电源模块和光伏充电模块；所述的MCU上交互连接有光感传感器、无线模块和LED开关控制单元，电源模块分别与MCU、无线模块、LED开关控制单元和LED灯连接，向其充电，电源模块上还连接有光伏充电模块，遥控器通过无线模块与LED灯间接相连，MCU内部有RTC校时模块。
所述的MCU采用低功耗的stm32单片机，用于负责数据处理和控制LED灯的闪烁和开关；所述的无线模块为LoRa无线模块，用来接收遥控器发送的调节LED灯的亮度，LED灯的闪烁频率，控制LED灯的开关和LED灯组同步校时的指令；电源模块由LOD稳压电路和可充电的锂电池组成；LED开关控制单元为LED开关和调频电路；光伏充电模块由太阳能板和充电电路组成。
参见图4，所述的LED开关和调频电路包括变压器T1和场效应晶体管；变压器T1的初级线圈一端连接到电源的正极，另一端连接到场效应晶体管Q1的发射极上，场效应晶体管Q1的集电极连接到电源的负极上，电容C2一端连接到场效应晶体管Q1的集电极上，另一端连接到变压器的初级线圈上，变压器T1的第一次级线圈一端接地，另一端经串联的二极管D1和LED灯后连接到场效应晶体管Q2集电极上，电容C1一端接到二极管D1的负极端，另一端接地，第二次级线圈一端接地，另一端经二极管D2后分三路，一路经电容C3接地，一路连接电阻R1，另一路连接电阻R2，电阻R1的另一端分两路，一路经电阻R3接地，一路连接到稳压二极管一端上，稳压二极管一端接地，另一端与电阻R2相连，电路R2还与与运算器的一个输入端相连，场效应晶体管Q1基极与与运算器的输出端相连，与运算器的另一个输入端与STM32F103相连，场效应晶体管Q2的发射极分两路，一路经电阻R12后接地，另一路经串联的电阻R8和电容C5后接地，场效应晶体管Q2的基极分两路，一路连接反向器U1的输出端，另一路经电阻R11接地，反向器U1的正向输入端分三路，一路经电容C4接地，一路经电阻R9接地，另一路经电阻R6与STM32F103相连，反向器U1的负向输入端经电阻R4后分两路，一路直接与STM32F103相连，一路经电阻R10之后接地，反相器U2的正极输入端连接到电阻R8和电容C5之间，反相器U2的负极输入端分两路，一路经电阻R5接在STM32F103和电阻R10之间，另一路经电阻R7接地，反相器U2的输出端接在STM32F103和电阻R10之间。
参见图5，所述的充电电路包括场效应晶体管Q4、场效应晶体管Q3、太阳能板连接插接件J5和电池连接插接件J4，太阳能板连接插接件J5的一端接电源，一端接地，太阳能板连接插接件J5的一端还经二极管D3后接场效应晶体管Q4的发射极，场效应晶体管Q4的集电极分三路，一路经开关S1接入电池连接插接件J4，电池连接插接件J4另一端接地，一路接电源，另一路经串联的电阻R27和R28后接地，电容C13一端接电阻R27和R28之间，另一端接地，二极管D3的正极还经串联的电阻R21和R26后接地，电容C14一端接电阻R21和R26之间，另一端接地，场效应晶体管Q4基极经电阻R25之后分两路，一路经电阻R24接电源，一路接场效应晶体管Q3的集电极，场效应晶体管Q3的发射极接地，场效应晶体管Q3的基极分两路，一路经电阻R22，一路经电阻R219接地。
参考图6，所述的LOD稳压电路包括线性稳压器U11，二极管D4连接到线性稳压器U11的1和3管脚，电容C8、E3和C11一端接地，一端连接到电压上，电容C7、E2、C15、C16、C17和E4并联后，一端分别接3V电压和线性稳压器U11的输出端上，另一端分别接地和线性稳压器U11的电压端。
具体的，该指示灯组分布在变电站1公里内的道路两侧，每两个指示灯的间隔为1至2米,每个指示灯都是独立的，无任何物理线路连接。每个指示灯由MCU，光感传感器，无线模块，LED开关控制单元，LED灯，电源模块，光伏充电模块七部分组成，其各部分关系如图1。
MCU采用低功耗，低成本的stm32单片机，负责处理数据处理和控制LED灯的闪烁，开关等。
无线模块采用LoRa技术，接收遥控装置的指令，包括调节LED灯的亮度，LED灯的闪烁频率和控制LED灯的开关和指示灯组同步校时。相对于蓝牙和ZIGBEE模块，LoRa技术功耗低，通信距离远，可达1公里，并且不易受干扰。
LED开关控制单元，MCU通过分析光感传感器数据控制LED开关控制单元，调节控制LED灯的开关，闪烁频率，亮度等。
LED灯采用低功耗LED节能灯。
电源模块提供整个指示灯的稳定电源，由稳压电路和锂电池组成。稳压电路将锂电池的电源稳压输出。
光伏充电模块由太阳能板和充电电路组成。太阳能板通过光电转换由充电电路向锂电池充电。
相对于传统路面的串联的指示灯组，本设计中的指示灯组内每个指示灯是一个独立的个体，可以免布线，可以任意调整指示灯的布局，太阳能提供电源安全节能无污染。不仅可以通过感光传感器使其白天节能关灯，晚上亮，并且可以通过遥控器人为控制指示灯开关，调节亮度和闪烁频率。
Lora无线技术最大的特点是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。城镇可达2-5km，郊区可达15Km，符合变电站的环境要求，在本发明中无线技术主要实现授时和调节LED灯状态的两种作用，其工作方式如图2所示。
单个LED灯之间没有任何物理连接，遥控器通过Lora无线技术发送授时报文给每个指示灯的无线模块，无线模块接收到后发送给MCU，LED灯控制器中MCU的RTC模块通过校时，达到每个指示灯时间一致，从而实现每个指示灯同频同时闪烁。这样“防污闪及夜间熄灯巡视测温”的夜间巡视工作人员才能在黑暗间隙连续观察。
本设计用在需要“防污闪及夜间熄灯巡视测温”的定期检查的变电站周边1公里内。其工作模式分为白天和夜间两种。而夜间又分为普通夜间和“防污闪及夜间熄灯巡视测温”的定期检查夜间两种情况。
白天为了节能，每个LED灯控制器中的光感传感器检测到白天，MCU通过分析处理数据，调节LED灯的亮度或者关闭。同时，光伏充电模块持续充电储能。
当光感传感器检测到夜间时，普通夜间指示灯按照上次设定的频率闪烁或关闭。当“防污闪及夜间熄灯巡视测温”的工作人员来到变电站时，可以根据需要通过遥控器开关LED灯组中的某部分或全部，还可以调整其闪烁频率可以方便连续观察，如图2所示。需要在全黑的条件下观察时，可以关闭整个LED灯组，检查完毕后可以调节LED灯组的闪烁频率和亮度起到照明的作用，当工作人员离开变电站时，可以设定LED灯组状态，在普通的夜间，LED灯组会按照设定的频率和开关状态闪烁。
本发明提供的变电站夜间巡视指示灯装置，是一种可以在完成“防污闪及夜间熄灯巡视测温”工作的同时还能提供指示作用的指示灯装置，通过设置指示灯组和遥控器，相对于传统路面的串联的指示灯组，本设计中的指示灯组内每个指示灯是一个独立的个体，可以免布线，可以任意调整指示灯的布局，太阳能提供电源安全节能无污染。不仅可以通过感光传感器使其白天节能关灯，晚上亮，并且可以通过遥控器人为控制指示灯开关，调节亮度和闪烁频率。该指示灯装置携带方便，光照范围大，免维护，节能环保，无需更换电池等优点，其可以用来避免人身伤害事故的发生。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (2)
1.一种变电站夜间巡视指示灯装置，其特征在于，包括遥控器和分布在变电站一公里内的道路两侧的指示灯组；每两个指示灯之间的间隔为1～2米，每个指示灯均包括LED灯和LED灯控制器；LED灯控制器包括MCU、光感传感器、无线模块、LED开关控制单元、电源模块和光伏充电模块；所述的MCU上交互连接有光感传感器、无线模块和LED开关控制单元，电源模块分别与MCU、无线模块、LED开关控制单元和LED灯连接，向其充电，电源模块上还连接有光伏充电模块，遥控器通过无线模块与LED灯间接相连，MCU内部有RTC校时模块；
所述的MCU采用低功耗的stm32单片机，用于负责数据处理和控制LED灯的闪烁和开关；所述的无线模块为LoRa无线模块，用来接收遥控器发送的调节LED灯的亮度，LED灯的闪烁频率，控制LED灯的开关和LED灯组同步校时的指令；电源模块由LOD稳压电路和可充电的锂电池组成；LED开关控制单元为LED开关和调频电路；光伏充电模块由太阳能板和充电电路组成；
所述的LED开关和调频电路包括变压器T1和场效应晶体管Q1、Q2；变压器T1的初级线圈一端连接到电源的正极，另一端连接到场效应晶体管Q1的发射极上，场效应晶体管Q1的集电极连接到电源的负极上，电容C2一端连接到场效应晶体管Q1的集电极上，另一端连接到变压器的初级线圈上，变压器T1的第一次级线圈一端接地，另一端经串联的二极管D1和LED灯后连接到场效应晶体管Q2集电极上，电容C1一端接到二极管D1的负极端，另一端接地，第二次级线圈一端接地，另一端经二极管D2后分三路，一路经电容C3接地，一路连接电阻R1，另一路连接电阻R2，电阻R1的另一端分两路，一路经电阻R3接地，一路连接到稳压二极管一端上，稳压二极管一端接地，另一端与电阻R2相连，电阻R2还与与运算器的一个输入端相连，场效应晶体管Q1基极与与运算器的输出端相连，与运算器的另一个输入端与STM32F103相连，场效应晶体管Q2的发射极分两路，一路经电阻R12后接地，另一路经串联的电阻R8和电容C5后接地，场效应晶体管Q2的基极分两路，一路连接反向器U1的输出端，另一路经电阻R11接地，反向器U1的正向输入端分三路，一路经电容C4接地，一路经电阻R9接地，另一路经电阻R6与STM32F103相连，反向器U1的负向输入端经电阻R4后分两路，一路直接与STM32F103相连，一路经电阻R10之后接地，反相器U2的正极输入端连接到电阻R8和电容C5之间，反相器U2的负极输入端分两路，一路经电阻R5接在STM32F103和电阻R10之间，另一路经电阻R7接地，反相器U2的输出端接在STM32F103和电阻R10之间；
所述的充电电路包括场效应晶体管Q4、场效应晶体管Q3、太阳能板连接插接件J5和电池连接插接件J4，太阳能板连接插接件J5的一端接电源，一端接地，太阳能板连接插接件J5的一端还经二极管D3后接场效应晶体管Q4的发射极，场效应晶体管Q4的集电极分三路，一路经开关S1接入电池连接插接件J4，电池连接插接件J4另一端接地，一路接电源，另一路经串联的电阻R27和R28后接地，电容C13一端接电阻R27和R28之间，另一端接地，二极管D3的正极还经串联的电阻R21和R26后接地，电容C14一端接电阻R21和R26之间，另一端接地，场效应晶体管Q4基极经电阻R25之后分两路，一路经电阻R24接电源，一路接场效应晶体管Q3的集电极，场效应晶体管Q3的发射极接地，场效应晶体管Q3的基极分两路，一路经电阻R22，一路经电阻R219接地。
2.根据权利要求1所述的变电站夜间巡视指示灯装置，其特征在于，所述的LOD稳压电路包括线性稳压器U11，二极管D4连接到线性稳压器U11的1和3管脚，电容C8、E3和C11一端接地，一端连接到电压上，电容C7、E2、C15、C16、C17和E4并联后，一端分别接3V电压和线性稳压器U11的输出端上，另一端分别接地和线性稳压器U11的电压端。
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