基于ARM的嵌入式高压操作安全保护装置的设计

摘要

在变电站不停电施工时，需要对吊机等设备实时监护，防止机臂或物体碰触到高压输电线发生事故。本课题正是针对这一实际生产的具体技术需求提出的。
　　 论文在对传统的静电电位测量技术和超声波测距技术研究的基础上，设计了一款基于ARM的嵌入式高压安全操作安全保护装置，实现了保护装置的智能化、微型化、多功能化。系统采用振动电容式静电电位测量技术，利用极板振动来改变电容值产生交变电流，测量交变电流的大小从而实现了静电电位的实时测量。在原有的超声波测距基础上，对超声波测量微小物体回波微弱的问题，提出了利用Prony算法实现信号的特征量提取，以此来判断超声波到达的时刻，并将算法在嵌入式平台上的实现做了优化。
　　 本论文主要分为以下几个主要部分：第一章对现在高压操作现场的保护装置的发展现状做了总体的概述；第二章首先利用模拟电荷法在MATLAB平台上分析了高压输电线附近的电磁场分布状况；接着阐述了振动电容式静电电位测量方法的原理，以及振动电容静电传感器的工作原理；最后设计了测量方案的硬件电路；第三章提出了微小反射面物体的超声测距方案，采用Prony算法实现微弱回波信号特征量提取，提高了超声波到达时刻的测量精度；然后详细设计了该测量方案的硬件电路；第四章对保护装置的核心硬件平台的搭建做了详细的设计；第五章阐述了嵌入式开发平台搭建的流程以及重点注意的问题，然后重点设计了保护系统的关键驱动程序，最后在Qt/Embedded平台开发了保护装置的界面。第六章最后对本文的工作做了整体的总结，并提出了今后努力的方向。