CN110211318A - 一种一体化电力物资安防监管系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力物资检测、分析与通风控制及自动进出仓功能的全自动一体化电力物资监管系统，包括电源模块、主控制模块、信息存储模块、温湿度检测模块、电力物资输送模块、温湿度调节模块、防盗监测模块、出入仓模块、报警模块、显示模块，所述电源模块为所述仓库监管系统提供电力，所述温湿度检测模块采集温、湿度数据，回传至所述主控制模块；所述防盗监测模块采集信号回传至所述主控制模块；所述主控制模块接收数据、处理数据并将数据输出至所述信息存储模块、显示模块及报警模块。与现有仓库存储检测系统相比，本发明专利采用了温湿度检测模块、防盗监测模块、主控制模块与温湿度调节模块，确保电力物资处在适宜的存储状态，保证电力物资存储的安全,节省了人力，提高了工作的效率。

Description

一种一体化电力物资安防监管系统

技术领域

本发明专利涉及一种物料监管技术，尤其是一种实现电力物资检测、分析与通风控制及自动进出仓功能的全自动一体化电力物资安防监管系统。

背景技术

电力行业的迅速发展和电力工程规模的不断扩大，直接导致了对电力物资需求量的增加，物资仓储的管理工作也将迎来新的挑战。电力物资管理部门对物资仓储科学的规划、安排和部署，是电力行业稳定、健康发展的有效保障。通过对电力物资仓储的有效管理，可以实现物资采购、供应和使用的动态循环。仓储管理是物资管理的一种有效形式，并且对于电力企业的正常运转具有重要意义。就目前我国电力企业的仓储物资管理工作来看，其管理水平还有待提高。

电力仓库中对物资储存的环境温度有严格的规定，过高容易引起静电甚至引起火灾，造成电器元件损坏或绝缘性能降低，现有的电力物质仓库中对火灾的预警通过监控摄像头实现，通过摄像头发现火灾后报警并通知警情，由于摄像头监控的范围有限，需要工作人员来回进行巡视，当出现火灾时往往出现监控不及时延误救火的时机，造成较大的损失，目前出现的自动巡检车仅仅能够报警不能将报警和定位信息及时传输，造成救火工作的延误。

在现有技术中，申请公告号为CN205563905U的发明申请公开了一种具有自动巡检功能的电力仓库配送运输车，包括车体和远程服务器，二者通过无线传输模块实现数据通讯，无线传输模块中的无线发射部分和无线接收部分分别位于车体和远程服务器上，车体包括底座和位于其上方的竖向支架，底座的下方设有车轮，竖向支架的左右两侧和前方均联接有固定臂，固定臂的端部设有固定扒手，固定扒手之间设有货架，固定臂的外部设有调节筒，调节筒可以沿固定臂滑动，调节筒上安装调节螺栓，竖向支架的顶部设有摄像头，竖向支架的后方联接有固定座，固定座的外部设有报警模块、定位模块和无线发射部分，固定座的侧面设有温度传感器和烟感探测器，固定座的内部设有第一控制器，第一控制器连接管理报警模块、定位模块、无线发射部分、温度传感器和烟感探测器，底座的内部设有第二控制器，底座的外部设有红外线传感器，车轮的内部连接驱动电机，第二控制器连接管理红外线传感器和驱动电机，底座的上方设有电源，电源为上述电气元件提供电能供应。这种电力仓库配送运输车的缺点是功能不够全面，自动化程度不高，无法在发现温湿度过高时进行温湿度调节，也不能实现电力物资自动进仓出仓等功能，中央处理器无法分开计算，并且传感器感应不够灵敏，传感器与电机等配合的相应不够快。

本发明包括电力物资检测、分析与通风控制，“电力物资检测”在电力物资储藏过程中所起的作用就像“人工”保管时期保管人员的“眼睛”和“鼻子”，对电力物资储藏过程中各种仓内环境进行实时观察，并密切关注着仓内的实时变化，“电力物资情况分析”就像保管人员的“大脑”，对通过“眼睛”和“鼻子”观察到各种仓内环境变化情况，并根据电力物资储藏技术的特点和电力物资储藏的各种环境条件进行综合分析与判断，给出相应的结论及处理建议，“通风控制”就像保管人员的“手”和“足”，根据“大脑”的结论和处理建议来采取相应的处理措施，以确保电力物资处在适宜的储藏状态，保证电力物资储藏的安全。本发明的电力物资入仓和出仓在电力物资被置于传送带后，由系统自动完成。节省了人力，提高了工作的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力物资检测、分析与通风控制及自动进出仓功能的全自动一体化电池物资监管系统，克服了现有技术中电力物资仓储检测系统自动化程度不高、功能不全面等缺点。

一种一体化电力物资安防监管系统，包括电源模块、主控制模块、信息存储模块、温湿度检测模块、电力物资输送模块、温湿度调节模块、防盗监测模块、出入仓模块、报警模块、显示模块，所述电源模块为所述仓库监管系统提供电力，其特征在于，所述温湿度检测模块采集温、湿度数据，回传至所述主控制模块；所述防盗监测模块采集信号回传至所述主控制模块；所述主控制模块接收数据、处理数据并将数据输出至所述信息存储模块、显示模块及报警模块。

进一步，所述温湿度检测模块为温湿度复合传感器，其内部包括电容式感湿元件和NTC测温元件，采用单线式串行接口；所述温湿度检测模块进行实时监测和/或定时检测：在电源开通的前提下，持续对电力物资内部进行扫描检测，和/或在管理人员指定的时间或日期对电力物资进行扫描检测。

进一步，所述温湿度调节模块为可移动的仓内风扇装置，所述仓内风扇装置由小型步进电机、大型步进电机B和风扇器组成，所述小型步进电机驱动所述风扇器，所述大型步进电机B带动所述仓内风扇装置整体移动。

进一步，所述防盗监测模块包括热型红外传感器和红外检测报警系统电路，所述热型红外传感器以非接触的形式检测到人体或其他活动生物发射出来的红外线.并将所述红外线转化成电压信号，回传至所述主控制模块。

进一步，所述电力物资输送模块包括传送带、牵引绳、大型步进电机A和单片机，所述主控制模块控制大型步进电机A旋转，大型步进电机A带动所述牵引绳，所述传送带设置于仓库外部，由仓库外部通至仓库内部。

进一步，所述报警模块为蜂鸣器，所述主控制模块通过对采集到的温、湿度数据进行分析，当所测出的温湿度超出提前设定好的的温湿度范围时，所述主控制模块使蜂鸣器接口处的电平变换，所述蜂鸣器发出响声警报；在防盗系统开启的情况下，当红外检测管检测到有人进入仓库时，所述主控制模块使蜂鸣器接口处的电平变换，所述蜂鸣器发出响声报警。

进一步，所述显示模块包括液晶显示屏和显示电路。

进一步，所述主控制模块包括主控制芯片、时钟电路及复位电路，所述主控制芯片为单片机。

与现有仓库存储检测系统相比，本发明专利采用了温湿度检测模块、防盗监测模块、主控制模块与温湿度调节模块，“温湿度检测模块、防盗监测模块”在电力物资储藏过程中所起的作用就像“人工”保管时期保管人员的“眼睛”和“鼻子”，对电力物资储藏过程中仓内环境进行实时观察，并密切关注着仓内环境的实时变化，“主控制模块”就像保管人员的“大脑”，对通过“眼睛”和“鼻子”观察到仓内环境及变化情况，并根据电力物资存储技术的特点和电力物资存储的各种环境条件进行综合分析与判断，给出相应的结论及处理建议，“温湿度调节模块”就像保管人员的“手”和“足”，根据“大脑”的结论和处理建议来采取相应的处理措施，以确保电力物资处在适宜的存储状态，保证电力物资存储的安全。

本发明专利还采用了出入仓模块，在电力物资被置于传送带后，由系统自动完成电力物资的出入仓。当汽车运来大批电力物资时，将电力物资放入传送带，按下电力物资进仓信号按键时，在步进电机的牵引下传送带沿着轨道到达仓库内部，此时松开进仓信号按键，电机停止；同样的，当按下出仓信号按键时，出仓门打开，仓库内部的传送带将电力物资送出，电力物资自动出仓，此时松开出仓信号按键。节省了人力，提高了工作的效率。

附图说明

图1是现有技术中的一种具有自动巡检功能的电力仓库配送运输车的结构框图。

图2是本发明专利的总系统结构示意图。

图3是本发明专利的系统总体电路图。

图4是本发明专利的主控制模块结构示意图。

图5是本发明专利的温湿度检测模块电路图。

图6为本发明专利的大型步进电机及其控制芯片结构示意图。

图7为本发明专利的仓内风扇装置小型步进电机及其控制芯片结构示意图。

图8是本发明专利的信息存储模块电路图。

图9是本发明专利的显示模块电路示意图。

图10是本发明专利的电源模块电路示意图。

图11是本发明专利的防盗监测模块及报警模块的电路结构图。

图12是本发明专利的电力物资进出仓过程示意图。

图13是本发明专利的仓库内部温湿度检测及自动处理过程图。

具体实施方式

图1是现有技术中的一种具有自动巡检功能的电力仓库配送运输车，包括车体和远程服务器，二者通过无线传输模块实现数据通讯，无线传输模块中的无线发射部分4和无线接收部分分别位于车体和远程服务器上，车体包括底座2和位于其上方的竖向支架9，底座2的下方设有车轮1，竖向支架9的左右两侧和前方均联接有固定臂6，固定臂6的端部设有固定扒手，固定扒手之间设有货架8，固定臂6的外部设有调节筒，调节筒可以沿固定臂6滑动，调节筒上安装调节螺栓，竖向支架9的顶部设有摄像头10，竖向支架9的后方联接有固定座5，固定座5的外部设有报警模块7、定位模块3和无线发射部分4，固定座5的侧面设有温度传感器11和烟感探测器12，固定座5的内部设有第一控制器，第一控制器连接管理报警模块7、定位模块3、无线发射部分4、温度传感器11和烟感探测器12，底座2的内部设有第二控制器，底座2的外部设有红外线传感器14，车轮1的内部连接驱动电机，第二控制器连接管理红外线传感器14和驱动电机，底座2的上方设有电源13，电源13为上述电气元件提供电能供应。这种仓库配送运输车的缺点是功能不够全面，自动化程度不高，无法在发现温湿度过高时进行温湿度调节，也不能实现电力物资自动进仓出仓等功能，中央处理器无法分开计算，并且传感器感应不够灵敏，传感器与电机等配合的相应不够快。

如图2所示，本发明是一种一体化电力物资安防监管系统，其包括电源模块、主控制模块、信息存储模块、温湿度检测模块、电力物资输送模块、温湿度调节模块、防盗监测模块、出入仓模块、报警模块、显示模块，所述电源模块为所述电力物资安防监管系统提供电力，其特征在于，所述温湿度检测模块采集温、湿度数据，回传至所述主控制模块；所述防盗监测模块采集信号回传至所述主控制模块；所述主控制模块接收数据、处理数据并将数据输出至所述信息存储模块、显示模块及报警模块。

一体化电力物资安防监管系统针对在无人监控或者是有较少工作人员监控的情况下，系统能够自动检测仓库内温湿度的变化情况，并且通过主控芯片单片机的控制自动处理这个超出规定范围的温湿度变化情况，通过这种持续的动态检测及及时的处理使得仓库系统保持在稳定的状态，打造一个比较适合电力物资存储的仓库环境。

图3是本发明专利的系统总体电路图，主控制模块包括主控制芯片、时钟电路及复位电路，所述主控制芯片为超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令码完全兼容传统的单片机，12时钟/机器周期和6小时/机器周期可任意选择，最新版本内部集成专用复位电路。主控制芯片单片机的P0口用于连接显示模块；P1.0-P1.1连接信息存储电路；P1.2-P1.3连接温湿度检测模块，P1.4-P1.7连接风扇装置控制执行机构的继电器；P2口分别连接两个大型步进电机及其控制芯片，大型步进电机A设置于电力物资输送模块，带动所述牵引绳输送电力物资入仓，大型步进电机B带动所述仓内风扇装置整体移动；P3.0-P3.1连接蜂鸣器报警模块，当所测出的温湿度超出提前设定好的的温湿度范围时，或当红外检测管检测到有人进入仓库时，所述主控制模块使蜂鸣器接口处的电平变换，所述蜂鸣器发出响声警报。

图4是本发明专利的主控制模块结构示意图。主控制模块包括主控制芯片、时钟电路及复位电路，所述主控制芯片为单片机。所述时钟电路由晶体振荡器、晶振控制芯片和电容C1、C2组成，具有涓细电流充电能力，采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。Vcc1为主电源，Vcc2为备份电源，当Vcc2>Vcc1+0.2V时，由Vcc2向时钟电路供电；当Vcc2<Vcc1时，由Vcc1向时钟电路供电。所述X1为32.768Hz晶振管脚，为芯片提供时钟脉冲。所述复位电路由电容、电阻R1和R2、复位键组成，所述主控制芯片的RST复位输入引脚端接一电容至Vcc端，下接电阻R25接地，上电复位的在加电时，所述复位电路通过电容加至RST端短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，所述RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，Vcc的上升时间约为10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz，起振时间为1ms；晶振频率为1MHz，起振时间则为10ms。当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间，所述端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。

图5是本发明专利的温湿度检测模块电路图。所述温湿度传感器包含一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，是以已校准数字信号作为输出的。由于这些内部构造，使得它有超强的抗干扰能力、超快的反应速度、超高的性价比等诸多特点。并且每个传感器都在极为精确的温湿度校验环境中进行了校准。所述温湿度传感器的单线式串行接口，使系统集成度很高，对各种操作变得简易快捷。此外，除了这些优点，还有相对较小的体积、较低的功耗、其信号可以传输的距离达到20米以上，产品为4针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。

图6为本发明专利的大型步进电机A及其控制芯片结构示意图。本发明中的电力物资输送装置是相对来说比较简单的电力物资传送装置，当单片机控制大型步进电机A旋转时，在牵引绳的带动下，传送带从底部将早已放好电力物资运到仓库顶部，接着电力物资经过顶部的时候将电力物资顺着斜槽倒入仓库。大型步进电机A是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机器件，在没有超载的情况下，电机的转速以及转动所需要停止的位置取决于脉冲信号的频率和脉冲数，不受不同负载变化等的影响。

本发明中所述的大型步进电机A选用的是一种高电压、大电流电机驱动芯片，最高工作电压可以达到45V；所能承受的输出电流比较大，瞬时峰峰值电流最大可达3A，额定的功率是25W。其优点是具有信号指示灯，能够很明显的观察其工作状况。另外驱动芯片的优点是它的转速可调，抗干扰能力很强，内置有过压保护电路和过流保护电路，PWM脉宽平滑调速。大型步进电机B带动所述仓内风扇装置整体移动，同样采用驱动芯片来控制，其电路结构与大型步进电机A相同。

图7为本发明专利的仓内风扇装置小型步进电机及其控制芯片结构示意图。本发明在仓内安装了风扇电力物资的装置，所述仓内风扇装置可以按需求移动到不同的区域，并且当仓库内有工作人员进入时，此风扇装置不影响仓内工作人员的走动，所以仓内风扇装置可以移动，所述仓内风扇装置由一个小型步进电机装上齿状物来充当风扇，外部需要接一个大的步进电机，在转动的情况下带动牵引线，进而带动风扇移动到不同的区域分别作业。

选择较小型的步进电机，具有体积小，容易驱动，步进角为7.5度，转动角度方便控制等优点。小型的步进电机的驱动芯片是一种高耐压、大电流的复合晶体管阵列，内部由七个NPN型的复合晶体管组成，并且具有电流增益高、工作电压大、温度范围广、带负载能力强等特点，适应于各种要求高速大功率驱动的系统。

图8是本发明专利的信息存储模块电路图。本发明能够存储最近几天的温湿度变化数据。采集数据的原理是在每天的整点时刻，系统自动采集一次温湿度的数值，并记忆下来，将在一天中24个小时温湿度的数值相加之后求取平均值，计算出来的数据记录下来，当作这一天温湿度的值。选择了24c02作为信息存储的关键元器件，所述储存信息在突发断电的情况时，数据会保存下来，不会丢失。

图9是本发明专利的显示模块电路示意图。本发明中所述显示模块采用液晶显示屏，所述液晶显示屏自带中文字库，128*64点阵的汉字、图形型液晶显示模块，可以显示汉字和图像，结构简单、可以用串口操作，不仅节省了IO口，而且操作方便、显示信息量大。

图10是本发明专利的电源模块电路示意图。本发明中的单片机及部分芯片的工作电压是5V的直流电，电机部分等需要的是12V的直流电，而仓内风扇装置的工作电压是220v的交流电，因此电源模块包括变压器及其降压电路，以满足不同模块需要的不同电压。

图11是本发明专利的防盗监测模块及报警模块的电路结构图。所述防盗监测模块采用热型红外传感器，具有如下优点：(1)不需要额外的用红外线或者是电磁波等相关发射源；(2)这种传感器灵敏度高、并且可以检测范围比较大；(3)还有一点是由于体积小，使其隐蔽性相对较好，完全可以流动性安装在不同地方。通过对采集到的温、湿度数据进行详细分析，当所测出的温湿度超出提前设定好的的温湿度范围时，单片机使蜂鸣器接口处的电平变换，从而蜂鸣器发出响声，即系统发出警报。在防盗系统开启的情况下，对防盗进行检测，当红外检测管检测到有人进入仓库时，同样的单片机使蜂鸣器接口处的电平变换，从而蜂鸣器发出响声，系统报警。

图12是本发明专利的电力物资进出仓过程示意图。在开机系统运行后，单片机不断检测进仓信号，当有入仓信号时，电力物资入仓口处的入仓门电机顺时针旋转1/4圈，仓库的入仓门打开，此时，大型步进电机A顺时针旋转将电力物资从仓库底部随着传送带到达顶部，达到电力物资自动入库的目的。此时当确定电力物资已经入库后，仓门电机自动逆时针旋转1/4圈，仓库的入仓门关闭，与此同时，大型步进电机A逆时针旋转将传送带送到底部，系统继续检测进仓信号，等待下一次的电力物资入仓信号的到来。在开机状态下，当单片机检测到有出仓信号时，出仓门电机顺时针旋转1/2圈，出仓门打开，电力物资自动出仓，当检测到电力物资已出仓时，出仓门电机逆时针旋转1/2圈，出仓门关闭，等待下一次电力物资出仓。

入仓库门、出仓库门都是采用舵机来实现控制功能的，舵机的转动角度是通过PWM脉冲来控制的，其转动的角度可以通过改变PWM信号的占空比来调节，从而任意的改变门打开的角度，本装置为了方便我们设计的入仓门的转动角度为90度，出仓门的转动角度是180度。

图13是本发明专利的仓库内部温湿度检测及自动处理过程图。在开机状态下，单片机不断检测由温湿度传感器传送回来的温湿度，当检测到A区温湿度超过规定的范围时，开启大型步进电机B将仓内风扇装置(由小型步进电机构成)移动到A区，并且开启吹风机降温减湿，使仓内A区温湿度回归正常值。同理，当检测到在B区温湿度超过规定范围时，开启大型步进电机B将仓内风扇装置移动到B区，并且开启风扇降温减湿，使仓内B区温湿度回归正常值。

本发明主要运用了单片机技术，并且结合了可靠的传感器技术，实现了串行口的通信和数据的存储与显示等功能，能够清楚地显示出仓库内电力物资的储藏情况。采用C语言，实现了时间的显示、数据采集、数据处理与显示等功能。本发明采用了步进电机作为传送电力物资和风扇，用舵机作为开关仓库门，能够很好的被控制达到预期效果；本发明采用了多路温湿度传感器，能够很好的对仓库内的情况进行不同位置的检测，并且在发生情况的时候，自动启动风扇、吹风机等装置使其回到正常状态，减少管理人员的工作量。

所述单片机在程序运行时的主要程序语言:

温湿度显示：

模式选择：

在本发明专利中公开的不仅限于技术方案、优点和特性的任意特定选取或组合等等，本领域的技术人员都可以认为在本发明专利所阐述的技术方案、优点和特性的各种组合以及变型、简单的改造均构成了在本发明专利中所公开的技术方案。

Claims (8)

1.一种一体化电力物资安防监管系统，包括电源模块、主控制模块、信息存储模块、温湿度检测模块、电力物资输送模块、温湿度调节模块、防盗监测模块、出入仓模块、报警模块、显示模块，所述电源模块为所述仓库监管系统提供电力，其特征在于，所述温湿度检测模块采集温、湿度数据，回传至所述主控制模块；所述防盗监测模块采集信号回传至所述主控制模块；所述主控制模块接收数据、处理数据并将数据输出至所述信息存储模块、显示模块及报警模块。

2.根据权利要求1所述的一体化电力物资安防监管系统，其特征在于，所述温湿度检测模块为温湿度复合传感器，其内部包括电容式感湿元件和NTC测温元件，采用单线式串行接口；所述温湿度检测模块进行实时监测和/或定时检测：在电源开通的前提下，持续对电力物资内部进行扫描检测，和/或在管理人员指定的时间或日期对电力物资进行扫描检测。

3.根据权利要求2所述的一体化电力物资安防监管系统，其特征在于，所述电力物资输送模块包括传送带、牵引绳、大型步进电机A和单片机，所述主控制模块控制大型步进电机A旋转，大型步进电机A带动所述牵引绳，所述传送带设置于仓库外部，由仓库外部通至仓库内部。

4.根据权利要求3所述的一体化电力物资安防监管系统，其特征在于，所述防盗监测模块包括热型红外传感器和红外检测报警系统电路，所述热型红外传感器以非接触的形式检测到人体或其他活动生物发射出来的红外线.并将所述红外线转化成电压信号，回传至所述主控制模块。

5.根据权利要求4所述的一体化电力物资安防监管系统，其特征在于，所述温湿度调节模块为可移动的仓内风扇装置，所述仓内风扇装置由小型步进电机、大型步进电机B和风扇器组成，所述小型步进电机驱动所述风扇器，所述大型步进电机B带动所述仓内风扇装置整体移动。

6.根据权利要求5所述的一体化电力物资安防监管系统，其特征在于，所述报警模块为蜂鸣器，所述主控制模块通过对采集到的温、湿度数据进行分析，当所测出的温湿度超出提前设定好的的温湿度范围时，所述主控制模块使蜂鸣器接口处的电平变换，所述蜂鸣器发出响声警报；在防盗系统开启的情况下，当红外检测管检测到有人进入仓库时，所述主控制模块使蜂鸣器接口处的电平变换，所述蜂鸣器发出响声报警。

7.根据权利要求6所述的一体化电力物资安防监管系统，其特征在于，所述显示模块包括液晶显示屏和显示电路。

8.根据权利要求7所述的一体化电力物资安防监管系统，其特征在于，所述主控制模块包括主控制芯片、时钟电路及复位电路，所述主控制芯片为单片机。