CN111308544A - 一种基于声音采集的防外力破坏感应定位装置 - Google Patents

一种基于声音采集的防外力破坏感应定位装置 Download PDF

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曾家贞
詹文仲
谢友亮
庄清涛
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Abstract

本发明公开了一种基于声音采集的防外力破坏感应定位装置，包括底板，所述底板的底部通过弹性支架固定有设备箱，所述设备箱上对称安装有传声器，所述设备箱的内部安装有电路板，所述电路板上安装有处理器、GIS定位模块和通讯模块，所述设备箱的内部安装有与电路板接触的散热组件，所述传声器的输出端通过ADC采样模块电路与处理器的第一输入端连接，所述GIS定位模块与处理器的第二输入端连接，所述处理器的输出端通过通讯模块与接收终端通信连接。本发明结构新颖，构思巧妙，可以减少天天出去巡视线路的工作量，在对这些不可控开挖得到了管控，也减少了线路故障次数及投诉风险，提高运维人员工作效率，减少运维人员的抢修量。

Description

一种基于声音采集的防外力破坏感应定位装置
技术领域
本发明涉及电网电缆防护技术领域，具体为一种基于声音采集的防外力破坏感应定位装置。
背景技术
因为目前各个城市的截污工程已经是全面开工，同时不仅仅是近几年的截污工程，就是涉及到路面开挖的工程也很多，但是很多都是不经过我们现场勘察就私自开工，造成我们电网电缆被挖断，引起线路跳闸，造成大面积故障停电，对跳闸指标考核，和客户投诉风险有很大影响。
路面开挖设备作业造成的地下电网电缆破坏事件频繁发生，给人们生活带来极大的不便，同时也造成了经济损失。为了防止地下电网电缆被破坏，相关防范措施一般为标志牌警示、专人巡查、视频监控预警和振动检测。其中，标志牌警示和专人巡查人力成本高，效率低，预警效果差；视频监控预警通过图像识别技术实现，成本高，监测范围小，易受天气、光线等因素影响。因此，设计一种基于声音采集的防外力破坏感应定位装置是很有必要的。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供基于声音采集的防外力破坏感应定位装置，该定位装置，结构新颖，构思巧妙，可以减少天天出去巡视线路的工作量，在对这些不可控开挖得到了管控，也减少了线路故障次数及投诉风险，提高运维人员工作效率，减少运维人员的抢修量。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于声音采集的防外力破坏感应定位装置，包括底板，所述底板的底部通过弹性支架固定有设备箱，所述设备箱上对称安装有传声器，所述设备箱的内部安装有电路板，所述电路板上安装有处理器、GIS定位模块和通讯模块，所述设备箱的内部安装有与电路板接触的散热组件，所述传声器的输出端通过ADC采样模块电路与处理器的第一输入端连接，所述GIS定位模块与处理器的第二输入端连接，所述处理器的输出端通过通讯模块与接收终端通信连接。
优选的，所述弹性支架包括L形定位架、滑块、第一减震弹簧、第二减震弹簧和滑杆，所述L形定位架对称安装在底板的底部对应两侧，所述L形定位架的底部中心处通过滑杆与底板的底部连接，所述滑杆上滑动连接有滑块，所述滑块对称安装在设备箱的对应两侧，所述滑块的顶部通过套接在滑杆上的第一减震弹簧与底板的底部连接，所述滑块的底部通过套接在滑杆上的第二减震弹簧与L形定位架的底部连接。
优选的，所述底板的底部中心处通过第三减震弹簧与设备箱的顶部中心处连接。
优选的，所述散热组件包括散热器、散热孔、散热片、导热板和导热硅胶层，所述导热板安装在设备箱的底部内壁，所述导热板上安装有电路板，且电路板与导热板的连接处填充有导热硅胶层，所述导热板的底部安装有穿过设备箱的散热片，所述设备箱的对应两侧内壁开设有贯通的散热孔，所述设备箱的顶部内壁中心处安装有散热器。
优选的，所述通讯模块遵循TCP/IP协议。
优选的，所述处理器包括处理器核心、声音处理模块和声音对比模块，所述声音处理模块将ADC采样模块电路处理后的传声器采集的声音信息进行处理，并通过声音对比模块进行对比判断。
优选的，所述电路板与传声器之间通过同轴电缆线连接，并采用Howland传声器恒流源驱动传声器。
优选的，所述Howland传声器恒流源的供电电流范围为2-10mA，电压为12-18V，R1-R5构成恒流源，U2提供稳定参考电压Vr；
Figure BDA0002387243640000021
Figure BDA0002387243640000031
Figure BDA0002387243640000032
其中Vp＝Vr＝10V，Vn＝0V。
本发明的有益效果为：
1、通过底板将设备箱安装在电缆管道、电缆井或者电缆沟的内部，在开挖路面时，必然会用打桩机松土，就会产生非常大的噪音，通过设置的传声器进行噪声的采集，处理器处理后判断声音值超出正常值时，处理器将处理的信息和GIS定位模块采集的位置信息通过通讯模块传输到接收终端进行预警，从而便于安装工作人员进行现场查看，可以减少天天出去巡视线路的工作量，在对这些不可控开挖得到了管控，也减少了线路故障次数及投诉风险，提高运维人员工作效率，减少运维人员的抢修量；
2、当设备箱受力振动时，滑块受力在滑杆上运动，继而带动第一减震弹簧和第二减震弹簧受力压缩或者拉伸，在第一减震弹簧和第二减震弹簧的共同作用下，使其具有一定的减震功能，防止设备箱内部的元器件在振动环境中损坏，从而有效的提升设备的使用寿命；
3、电路板上的元器件工作过程中产生的热量不仅可以通过导热板传输到散热片上进行快速散热，而且散热器工作，可以将电路板上的元器件工作过程中产生的热量通过散热孔散发到外界环境中，使其具有良好的散热性能，有效的提升电路板上的元器件的使用寿命。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明整体平面结构示意图；
图2是本发明设备箱剖视结构示意图；
图3是本发明弹性支架平面结构示意图；
图4为本发明散热组件平面结构示意图；
图5为本发明处理器结构方框图；
图中标号：1、底板；2、弹性支架；3、设备箱；4、传声器；5、接收终端；6、散热组件；7、电路板；8、处理器；9、GIS定位模块；10、通讯模块；11、第三减震弹簧；12、L形定位架；13、滑块；14、第一减震弹簧；15、第二减震弹簧；16、滑杆；17、散热器；18、散热孔；19、散热片；20、导热板；21、导热硅胶层；22、处理器核心；23、声音处理模块；24、声音对比模块；25、ADC采样模块电路。
具体实施方式
下面结合附图1-5对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。
由图1-5给出，本发明提供如下技术方案：基于声音采集的防外力破坏感应定位装置，包括底板1，底板1的底部通过弹性支架2固定有设备箱3，设备箱3上对称安装有传声器4，设备箱3的内部安装有电路板7，电路板7上安装有处理器8、GIS定位模块9和通讯模块10，设备箱3的内部安装有与电路板7接触的散热组件6，传声器4的输出端通过ADC采样模块电路25与处理器8的第一输入端连接，GIS定位模块9与处理器8的第二输入端连接，处理器8的输出端通过通讯模块10与接收终端5通信连接，通过底板1将设备箱3安装在电缆管道、电缆井或者电缆沟的内部，在开挖路面时，必然会用打桩机松土，就会产生非常大的噪音，通过设置的传声器4进行噪声的采集，处理器8处理后判断声音值超出正常值时，处理器8将处理的信息和GIS定位模块9采集的位置信息通过通讯模块10传输到接收终端5进行预警，从而便于安装工作人员进行现场查看，可以减少天天出去巡视线路的工作量，在对这些不可控开挖得到了管控，也减少了线路故障次数及投诉风险，提高运维人员工作效率，减少运维人员的抢修量。
优选的，弹性支架2包括L形定位架12、滑块13、第一减震弹簧14、第二减震弹簧15和滑杆16，L形定位架12对称安装在底板1的底部对应两侧，L形定位架12的底部中心处通过滑杆16与底板1的底部连接，滑杆16上滑动连接有滑块13，滑块13对称安装在设备箱3的对应两侧，滑块13的顶部通过套接在滑杆16上的第一减震弹簧14与底板1的底部连接，滑块13的底部通过套接在滑杆16上的第二减震弹簧15与L形定位架12的底部连接，当设备箱3受力振动时，滑块13受力在滑杆16上运动，继而带动第一减震弹簧14和第二减震弹簧15受力压缩或者拉伸，在第一减震弹簧14和第二减震弹簧15的共同作用下，使其具有一定的减震功能，防止设备箱3内部的元器件在振动环境中损坏，从而有效的提升设备的使用寿命。
优选的，底板1的底部中心处通过第三减震弹簧11与设备箱3的顶部中心处连接，提升减震性能。
优选的，散热组件6包括散热器17、散热孔18、散热片19、导热板20和导热硅胶层21，导热板20安装在设备箱3的底部内壁，导热板20上安装有电路板7，且电路板7与导热板20的连接处填充有导热硅胶层21，导热板20的底部安装有穿过设备箱3的散热片19，设备箱3的对应两侧内壁开设有贯通的散热孔18，设备箱3的顶部内壁中心处安装有散热器17，电路板7上的元器件工作过程中产生的热量不仅可以通过导热板20传输到散热片19上进行快速散热，而且散热器17工作，可以将电路板7上的元器件工作过程中产生的热量通过散热孔18散发到外界环境中，使其具有良好的散热性能，有效的提升电路板7上的元器件的使用寿命。
优选的，通讯模块10遵循TCP/IP协议，便于数据的远程传输。
优选的，处理器8包括处理器核心22、声音处理模块23和声音对比模块24，声音处理模块23将ADC采样模块电路25处理后的传声器4采集的声音信息进行处理，并通过声音对比模块24进行对比判断，便于对声音信号进行处理。
优选的，电路板7与传声器4之间通过同轴电缆线连接，并采用Howland传声器恒流源驱动传声器4，提高输信噪比。
优选的，Howland传声器恒流源的供电电流范围为2-10mA，电压为12-18V，R1-R5构成恒流源，U2提供稳定参考电压Vr；
Figure BDA0002387243640000061
Figure BDA0002387243640000062
Figure BDA0002387243640000063
设计参数为：Vp＝Vr＝10V，Vn＝0V，通过计算得到输出电压V0＝12V，I0＝6mA，R1-R4电阻精度决定R0的大小，为使恒流源输出电阻R0较大，选择0.1％精度电阻，恒流源输出信号有高直流偏置电压，通过电容C3耦合输出，对于交流信号，电容等效短路，交流信号被放大；
Figure BDA0002387243640000064
交流信号放大倍数G由实验确定，最小识别距离为10m，保证器械在作业时，近距离采集到的声音信号不会饱和失真，远距离采集到的声音信号具有较高的信噪比，保证判断的准确性。
本发明使用时，通过底板1将设备箱3安装在电缆管道、电缆井或者电缆沟的内部，在开挖路面时，必然会用打桩机松土，就会产生非常大的噪音，通过设置的传声器4进行噪声的采集，处理器8处理后判断声音值超出正常值时，处理器8将处理的信息和GIS定位模块9采集的位置信息通过通讯模块10传输到接收终端5进行预警，从而便于安装工作人员进行现场查看，可以减少天天出去巡视线路的工作量，在对这些不可控开挖得到了管控，也减少了线路故障次数及投诉风险，提高运维人员工作效率，减少运维人员的抢修量；
当设备箱3受力振动时，滑块13受力在滑杆16上运动，继而带动第一减震弹簧14和第二减震弹簧15受力压缩或者拉伸，在第一减震弹簧14和第二减震弹簧15的共同作用下，使其具有一定的减震功能，防止设备箱3内部的元器件在振动环境中损坏，从而有效的提升设备的使用寿命；
电路板7上的元器件工作过程中产生的热量不仅可以通过导热板20传输到散热片19上进行快速散热，而且散热器17工作，可以将电路板7上的元器件工作过程中产生的热量通过散热孔18散发到外界环境中，使其具有良好的散热性能，有效的提升电路板7上的元器件的使用寿命。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于声音采集的防外力破坏感应定位装置，包括底板(1)，其特征在于：所述底板(1)的底部通过弹性支架(2)固定有设备箱(3)，所述设备箱(3)上对称安装有传声器(4)，所述设备箱(3)的内部安装有电路板(7)，所述电路板(7)上安装有处理器(8)、GIS定位模块(9)和通讯模块(10)，所述设备箱(3)的内部安装有与电路板(7)接触的散热组件(6)，所述传声器(4)的输出端通过ADC采样模块电路(25)与处理器(8)的第一输入端连接，所述GIS定位模块(9)与处理器(8)的第二输入端连接，所述处理器(8)的输出端通过通讯模块(10)与接收终端(5)通信连接。
2.根据权利要求1所述的基于声音采集的防外力破坏感应定位装置，其特征在于：所述弹性支架(2)包括L形定位架(12)、滑块(13)、第一减震弹簧(14)、第二减震弹簧(15)和滑杆(16)，所述L形定位架(12)对称安装在底板(1)的底部对应两侧，所述L形定位架(12)的底部中心处通过滑杆(16)与底板(1)的底部连接，所述滑杆(16)上滑动连接有滑块(13)，所述滑块(13)对称安装在设备箱(3)的对应两侧，所述滑块(13)的顶部通过套接在滑杆(16)上的第一减震弹簧(14)与底板(1)的底部连接，所述滑块(13)的底部通过套接在滑杆(16)上的第二减震弹簧(15)与L形定位架(12)的底部连接。
3.根据权利要求1所述的基于声音采集的防外力破坏感应定位装置，其特征在于：所述底板(1)的底部中心处通过第三减震弹簧(11)与设备箱(3)的顶部中心处连接。
4.根据权利要求1所述的基于声音采集的防外力破坏感应定位装置，其特征在于：所述散热组件(6)包括散热器(17)、散热孔(18)、散热片(19)、导热板(20)和导热硅胶层(21)，所述导热板(20)安装在设备箱(3)的底部内壁，所述导热板(20)上安装有电路板(7)，且电路板(7)与导热板(20)的连接处填充有导热硅胶层(21)，所述导热板(20)的底部安装有穿过设备箱(3)的散热片(19)，所述设备箱(3)的对应两侧内壁开设有贯通的散热孔(18)，所述设备箱(3)的顶部内壁中心处安装有散热器(17)。
5.根据权利要求1所述的基于声音采集的防外力破坏感应定位装置，其特征在于：所述通讯模块(10)遵循TCP/IP协议。
6.根据权利要求1所述的基于声音采集的防外力破坏感应定位装置，其特征在于：所述处理器(8)包括处理器核心(22)、声音处理模块(23)和声音对比模块(24)，所述声音处理模块(23)将ADC采样模块电路(25)处理后的传声器(4)采集的声音信息进行处理，并通过声音对比模块(24)进行对比判断。
7.根据权利要求1所述的基于声音采集的防外力破坏感应定位装置，其特征在于：所述电路板(7)与传声器(4)之间通过同轴电缆线连接，并采用Howland传声器恒流源驱动传声器(4)。
8.根据权利要求7所述的一种基于声音采集的防外力破坏感应定位装置，其特征在于：所述Howland传声器恒流源的供电电流范围为2-10mA，电压为12-18V，R1-R5构成恒流源，U2提供稳定参考电压Vr；
Figure FDA0002387243630000021
Figure FDA0002387243630000022
Figure FDA0002387243630000023
其中，Vp＝Vr＝10V，Vn＝0V。
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