CN219978498U - 一种应用于消防救援的漏电检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种应用于消防救援的漏电检测系统，涉及消防救援技术领域，解决了漏电检测装置难以保障消防救援安全的技术问题。该系统包括漏电检测头、防水绝缘壳体，漏电检测头设置于壳体的外部；防水绝缘壳体内设置有电源模块、电流检测模块、电压检测模块、电能计量模块和控制模块；电源模块将电压转化为电能计量模块、控制模块所需的电压；漏电检测头与电流检测模块、电压检测模块连接；电能计量模块将电流检测模块、电压检测模块检测到的模拟信号转换并传输给控制模块；控制模块控制蜂鸣器电路进行声音报警。本实用新型通过BH‑0.66 75/5电流互感器、LAH25‑NP电压互感器、ADE7758计量芯片进行电压和电流的检测，并可进行蜂鸣器报警，保障了消防救援安全。

Description

一种应用于消防救援的漏电检测系统

技术领域

本实用新型涉及消防救援技术领域，尤其涉及一种应用于消防救援的漏电检测系统。

背景技术

随着社会的发展，人们的生活质量不断提高，但随之而来的是建筑物的高度增加、密度增大，一旦出现火灾就需要及时开展消防救援，以免造成严重的损失。

火灾与漏电经常是相伴出现的，各种电气设备在高负荷运行过程中，会产生大量的热量，极易引发火灾，在发生火灾时也经常会烧毁电气设备造成导线裸露产生漏电。在火灾救援时，一般会喷淋消防水，同时或之后消防救援设备和消防人员进入。在消防喷水后，地面、物体的导电性会显著增加增加，甚至在地势低洼处形成水面(尤其是户外救援时，地势低洼处更明显，积水水面带来的安全隐患更大)，在消防救援人员进入时，漏电会带来安全隐患，尤其是三相电漏电时，这种安全隐患尤其严重。同时，火灾现场一般烟雾弥漫，能见度低，无法根据火灾场景判断是否出现了漏电，进一步加大了的安全隐患。亟需一种消防救援的漏电检测系统，对待救援的场地是否漏电进行检测，以保障消防救援时的人身安全及救援设备安全。

现有漏电检测装置主要用于家电测试、配电设备、避雷设计等，在消防救援场景使用还存在较大障碍，难以有效保障消防救援的安全。

在实现本实用新型过程中，申请人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有漏电检测装置在消防救援场景使用还存在较大障碍，难以有效保障消防救援安全。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于消防救援的漏电检测系统，以解决现有技术中存在的漏电检测装置在消防救援场景使用还存在较大障碍，难以有效保障消防救援安全的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种应用于消防救援的漏电检测系统，包括漏电检测头、防水绝缘壳体，所述漏电检测头设置于所述壳体的外部；所述防水绝缘壳体内设置有电源模块、电流检测模块、电压检测模块、电能计量模块和控制模块；所述电源模块将电池电压转化为所述电能计量模块、控制模块工作所需的电压；所述漏电检测头包括两组，分别与所述电流检测模块、电压检测模块连接，用于感应三相交流电的电流和电压；所述电能计量模块与电流检测模块、电压检测模块电连接，将电流检测模块、电压检测模块检测到的模拟信号转换为数字信号，并传输给所述控制模块；所述控制模块能够根据收到的所述数字信号控制蜂鸣器电路进行声音报警；所述控制模块的控制芯片型号为STM32F103C8T6，所述控制模块、电能计量模块之间通过SPI协议进行通信；所述电流检测模块采用的电流互感器型号为BH-0.66 75/5，所述电压检测模块采用的电压互感器型号为LAH25-NP，所述电能计量模块的计量芯片型号为ADE7758。

优选的，所述漏电检测系统还包括第一LoRa通信模块、第二LoRa通信模块和远程终端，所述第一LoRa通信模块与所述控制模块通过SPI协议连接，所述第一LoRa通信模块、第二LoRa通信模块通过LoRa协议通信连接；所述第一LoRa通信模块将检测的三相交流电电流信号、电压信号发送给所述第二LoRa通信模块，所述第二LoRa通信模块接收到该电流信号、电压信号后能够在所述远程终端进行显示。

优选的，所述第一LoRa通信模块、第二LoRa通信模块的LoRa芯片型号为SX1276IMLTRT，均通过型号为PE4259的射频开关与收发天线连接。

优选的，在所述第一LoRa通信模块中，所述LoRa芯片的RFI_LF引脚与PE4259射频开关的RF1接口连接，所述LoRa芯片的PA_BOOST、VR_PA均与所述PE4259射频开关的RF2接口连接，所述LoRa芯片的RXTX/RFMOD引脚与所述PE4259射频开关的CTRL接口连接，所述PE4259射频开关的RFC接口连接收发天线。

优选的，在所述第一LoRa通信模块中，所述LoRa芯片的SCK引脚、MISO引脚、MOSI引脚、SS引脚分别与所述控制芯片的PB13引脚、PB14引脚、PB15引脚、PB12引脚连接。

优选的，所述电源模块通过12V的18650锂电池供电，采用75L05芯片转换为所述电能计量模块所需的5V电压，采用LM1117T-3.3芯片转化为所述控制模块、第一LoRa通信模块所需的3.3V电压。

优选的，所述电流检测模块、电压检测模块均对A、B、C三相进行采样，所述计量芯片的IAP引脚、IAN引脚，IBP引脚、IBN引脚，ICP引脚、ICN引脚分别对应A、B、C三相电流的采样；所述计量芯片的VAP引脚、VBP引脚、VCP引脚分别对应A、B、C三相电压的采样。

优选的，所述计量芯片的CS引脚、DIN引脚、SCLK引脚、DOUT引脚分别与所述控制芯片的PA4引脚、PA5引脚、PA6引脚、PA7引脚连接。

优选的，所述蜂鸣器电路与所述控制芯片的PA1引脚连接。

优选的，所述控制模块还包括复位电路、晶振电路、下载电路、BOOT电路、配置按键电路、系统指示灯电路。

实施本实用新型上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：

本实用新型通过BH-0.66 75/5电流互感器、LAH25-NP电压互感器、ADE7758计量芯片进行电压和电流的检测，并基于STM32F103C8T6控制器进行蜂鸣器报警，便于及时发现并提醒消防救援中的漏电信息，操作简单方便，适用于消防救援，保障了消防救援安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：

图1是本实用新型实施例一种应用于消防救援的漏电检测系统的原理框图；

图2是本实用新型实施例控制模块的控制芯片电路图；

图3是本实用新型实施例控制模块的蜂鸣器电路的电路图；

图4是本实用新型实施例控制模块的晶振电路的电路图；

图5是本实用新型实施例控制模块的复位电路的电路图；

图6是本实用新型实施例控制模块的下载电路的电路图；

图7是本实用新型实施例控制模块的BOOT电路的电路图；

图8是本实用新型实施例控制模块的配置按键电路的电路图；

图9是本实用新型实施例控制模块的系统指示灯电路的电路图；

图10是本实用新型实施例电源模块的电路图；

图11是本实用新型实施例电流检测模块的电路图；

图12是本实用新型实施例电压检测模块的电路图；

图13是本实用新型实施例电能计量模块的电路图；

图14是本实用新型实施例第一LoRa通信模块的LoRa芯片电路图；

图15是本实用新型实施例第一LoRa通信模块的射频开关电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本实用新型可能采用的各种示例性实施例。除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型公开的一些方面相一致的流程、方法和装置等的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本实用新型的范围和实质。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”等指示的是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上。术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体连接、机械连接、电连接、通信连接、直接相连、通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。

实施例：

如图1-15所示，本实用新型提供了一种应用于消防救援的漏电检测系统，包括漏电检测头、防水绝缘壳体，漏电检测头设置于壳体的外部，用于对漏电进行感应，防水绝缘壳体可以避免整个系统在有水的工况下损坏，从而可以在水体中直接进行探测，也可以避免导电损坏。绝缘壳体内设置有电源模块、电流检测模块、电压检测模块、电能计量模块和控制模块。电源模块将电池电压转化为电能计量模块、控制模块工作所需的电压，确保两个模块的正常工作，电源模块基于电池电压转化，从而整个系统可以通过电池供电，提高了操作的便捷性。漏电检测头包括两组，分别与电流检测模块、电压检测模块连接，工作过程中与地面或水体接触，用于感应三相交流电的电流和电压，通过对电压和电流分别进行感应检测，能够得出是否漏电的更准确结果。电能计量模块与电流检测模块、电压检测模块电连接，将电流检测模块、电压检测模块检测到的模拟信号转换为数字信号，并传输给控制模块，从而控制信号能够对电流检测模块、电压检测模块采集到的信号进行识别处理。控制模块能够根据收到的数字信号控制蜂鸣器电路进行声音报警，如电流检测模块、电压检测模块检测到感应电压或感应电流后，经过电能计量模块信号放大、ADC转换为高电平或低电平信号，控制模块基于该电平信号即可控制蜂鸣器启动声音报警。当然，控制模块也可以对感应电压和/或感应电流设置一定的阈值，当超过该阈值后才控制蜂鸣器进行报警，从而可以对不影响人生安全的低感应电压和/或感应电流进行忽略，从而进一步提高漏电检测的准确性。控制模块的控制芯片型号为STM32F103C8T6，STM32F103C8T6是意法半导体(STMicroelectronics)推出的一款32位ARM Cortex-M3内核微控制器芯片，是STM32F10x系列的一种，具有丰富的外设资源和高性能的处理能力，广泛应用于各种嵌入式系统中，成本较低且易于开发。控制模块、电能计量模块之间通过SPI协议进行通信，STM32F103C8T6拥有两组SPI通信接口，能够满足于电能计量模块之间的串口通信数据需求，同时SPI通信是一种高速、全双工、同步的通信方式，实现也较为简单。电流检测模块采用的电流互感器型号为BH-0.66 75/5，电压检测模块采用的电压互感器型号为LAH25-NP，BH-0.66 75/5、LAH25-NP都具有体积小，精度高，一致性好的特点，便于用于电流、电压及功率的测量。电能计量模块的计量芯片型号为ADE7758，ADE7758是一种高精确度三相电能测量IC，两路脉冲输出，具有一个内置的SPI接口。本实用新型通过BH-0.66 75/5电流互感器、LAH25-NP电压互感器、ADE7758计量芯片进行电压和电流的检测，并基于STM32F103C8T6控制器进行蜂鸣器报警，便于及时发现并提醒消防救援中的漏电信息，操作简单方便，适用于消防救援，保障了消防救援安全。

作为可选的实施方式，防水绝缘壳体下方还可以设置滚轮，便于金秀贤移动，从而在对地面进行漏电检测时，可以实现对不同位置的漏电检测，具体的检测路径设定选择可直接参照扫地机器人、遥控等现有技术实现。

作为可选的实施方式，漏电检测系统还包括第一LoRa通信模块、第二LoRa通信模块和远程终端，第一LoRa通信模块与控制模块通过SPI协议连接，第一LoRa通信模块、第二LoRa通信模块通过LoRa协议通信连接。LoRa通信在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，且抗干扰能力强，在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍，便于本系统将漏电检测数据成功发送至远程终端，从而可以实现从远端获取漏电数据，便于进行消防救援的统一指挥。第一LoRa通信模块将检测的三相交流电电流信号、电压信号发送给第二LoRa通信模块，第二LoRa通信模块接收到该电流信号、电压信号后能够在远程终端进行显示，第二LoRa通信模块与远程终端之间可通过SPI接口等方式进行数据的显示输出。

作为可选的实施方式，如图14所示，第一LoRa通信模块、第二LoRa通信模块的LoRa芯片型号为SX1276IMLTRT，该型号可以提供高达-148dB的灵敏度使本系统进行长距传输及高穿透性的传输，可以简单并确实传输到数据收集器再经网络上传至远程终端以供监控及应用。如图15所示，第一LoRa通信模块、第二LoRa通信模块均通过型号为PE4259的射频开关与收发天线连接，从而实现第一LoRa通信模块、第二LoRa通信模块之间的LoRa通信，从而控制第一LoRa通信模块、第二LoRa通信模块的发射和接收。在第一LoRa通信模块中，LoRa芯片的RFI_LF引脚与PE4259射频开关的RF1接口连接，LoRa芯片的PA_BOOST、VR_PA均与PE4259射频开关的RF2接口连接，LoRa芯片的RXTX/RFMOD引脚与PE4259射频开关的CTRL接口连接，PE4259射频开关的RFC接口连接收发天线。当然，第一LoRa通信模块还有晶振X3形成的晶振电路，晶振电路与XTA引脚、XTB引脚连接，以及复位电路，与RESET引脚连接。

作为可选的实施方式，在第一LoRa通信模块中，LoRa芯片的SCK引脚、MISO引脚、MOSI引脚、SS引脚分别与控制芯片的PB13引脚、PB14引脚、PB15引脚、PB12引脚连接。通过SCK引脚、MISO引脚、MOSI引脚、SS引脚的匹配，对应SPI通信的4根线，实现了第一LoRa通信模块、控制芯片之间的SPI通信。

作为可选的实施方式，电源模块通过12V的18650锂电池供电，18650电池来源广泛，成本低，可靠性高，达到12V电压方案成熟，如3节18650电池串联即可达到12V，当然可以并联多组以携带更多电量，再通过现有技术中的电池保护板即可使实现12V的稳定输出。如图10所示，电源模块采用75L05芯片转换为电能计量模块所需的5V电压，采用LM1117T-3.3芯片转化为控制模块、第一LoRa通信模块所需的3.3V电压。75L05、LM1117T-3.3均为LDO低压差线性稳压器，便于实现5V、3.3V的稳定输出。当然，电源模块中还设置有滤波电容，以进一步提高输出电压的稳定性。

作为可选的实施方式，如图11、12所示，电流检测模块、电压检测模块均对A、B、C三相进行采样，计量芯片的IAP引脚、IAN引脚，IBP引脚、IBN引脚，ICP引脚、ICN引脚分别对应A、B、C三相电流的采样；计量芯片的VAP引脚、VBP引脚、VCP引脚分别对应A、B、C三相电压的采样。计量芯片的CS引脚、DIN引脚、SCLK引脚、DOUT引脚分别与控制芯片的PA4引脚、PA5引脚、PA6引脚、PA7引脚连接，从而实现计量芯片与控制芯片之间的SPI通信。当然，计量芯片的CLKOUT引脚、CIKIN引脚还连接有晶振X4形成的晶振电路。

作为可选的实施方式，如图3所示，蜂鸣器电路与控制芯片的PA1引脚连接。如图4-9所示，控制模块还包括复位电路(当按键被按下后，电阻R3与电容C5的连接处被置为低电平，使得控制芯片的NRST引脚也被置为低电平，实现控制芯片的重启)、晶振电路(晶振主要为电路提供脉冲，32.768MHZ为后备电源提供脉冲，8MHZ晶振为正常工作提供脉冲，两个晶振均为无源晶振)、下载电路(可采用J-LINK下载方式通过控制芯片的PA13、PA14引脚口进行程序烧写)、BOOT电路(可配置为不同的启动模式)、配置按键电路(用于唤醒控制芯片)、系统指示灯电路(当给控制芯片供电的3.3V直流电压正常时，则发光二极管D2被点亮，以便指示控制芯片的供电电压是否正常)。

实施例仅是一个特例，并不表明本实用新型就这样一种实现方式。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于消防救援的漏电检测系统，其特征在于，包括漏电检测头、防水绝缘壳体，所述漏电检测头设置于所述壳体的外部；所述防水绝缘壳体内设置有电源模块、电流检测模块、电压检测模块、电能计量模块和控制模块；所述电源模块将电池电压转化为所述电能计量模块、控制模块工作所需的电压；所述漏电检测头包括两组，分别与所述电流检测模块、电压检测模块连接，用于感应三相交流电的电流和电压；所述电能计量模块与电流检测模块、电压检测模块电连接，将电流检测模块、电压检测模块检测到的模拟信号转换为数字信号，并传输给所述控制模块；所述控制模块能够根据收到的所述数字信号控制蜂鸣器电路进行声音报警；

所述控制模块的控制芯片型号为STM32F103C8T6，所述控制模块、电能计量模块之间通过SPI协议进行通信；

所述电流检测模块采用的电流互感器型号为BH-0.66 75/5，所述电压检测模块采用的电压互感器型号为LAH25-NP，所述电能计量模块的计量芯片型号为ADE7758。

2.根据权利要求1所述的一种应用于消防救援的漏电检测系统，其特征在于，所述漏电检测系统还包括第一LoRa通信模块、第二LoRa通信模块和远程终端，所述第一LoRa通信模块与所述控制模块通过SPI协议连接，所述第一LoRa通信模块、第二LoRa通信模块通过LoRa协议通信连接；所述第一LoRa通信模块将检测的三相交流电电流信号、电压信号发送给所述第二LoRa通信模块，所述第二LoRa通信模块接收到该电流信号、电压信号后能够在所述远程终端进行显示。

3.根据权利要求2所述的一种应用于消防救援的漏电检测系统，其特征在于，所述第一LoRa通信模块、第二LoRa通信模块的LoRa芯片型号为SX1276IMLTRT，均通过型号为PE4259的射频开关与收发天线连接。

4.根据权利要求3所述的一种应用于消防救援的漏电检测系统，其特征在于，在所述第一LoRa通信模块中，所述LoRa芯片的RFI_LF引脚与PE4259射频开关的RF1接口连接，所述LoRa芯片的PA_BOOST、VR_PA均与所述PE4259射频开关的RF2接口连接，所述LoRa芯片的RXTX/RFMOD引脚与所述PE4259射频开关的CTRL接口连接，所述PE4259射频开关的RFC接口连接收发天线。

5.根据权利要求3所述的一种应用于消防救援的漏电检测系统，其特征在于，在所述第一LoRa通信模块中，所述LoRa芯片的SCK引脚、MISO引脚、MOSI引脚、SS引脚分别与所述控制芯片的PB13引脚、PB14引脚、PB15引脚、PB12引脚连接。

6.根据权利要求2所述的一种应用于消防救援的漏电检测系统，其特征在于，所述电源模块通过12V的18650锂电池供电，采用75L05芯片转换为所述电能计量模块所需的5V电压，采用LM1117T-3.3芯片转化为所述控制模块、第一LoRa通信模块所需的3.3V电压。

7.根据权利要求1所述的一种应用于消防救援的漏电检测系统，其特征在于，所述电流检测模块、电压检测模块均对A、B、C三相进行采样，所述计量芯片的IAP引脚、IAN引脚，IBP引脚、IBN引脚，ICP引脚、ICN引脚分别对应A、B、C三相电流的采样；所述计量芯片的VAP引脚、VBP引脚、VCP引脚分别对应A、B、C三相电压的采样。

8.根据权利要求7所述一种应用于消防救援的漏电检测系统，其特征在于，所述计量芯片的CS引脚、DIN引脚、SCLK引脚、DOUT引脚分别与所述控制芯片的PA4引脚、PA5引脚、PA6引脚、PA7引脚连接。

9.根据权利要求1所述的一种应用于消防救援的漏电检测系统，其特征在于，所述蜂鸣器电路与所述控制芯片的PA1引脚连接。

10.根据权利要求9所述的一种应用于消防救援的漏电检测系统，其特征在于，所述控制模块还包括复位电路、晶振电路、下载电路、BOOT电路、配置按键电路、系统指示灯电路。