便携式接地线使用状态监测报警装置

摘要

本发明公开了一种便携式接地线使用状态监测报警装置，包括接地线、接地线使用状态检测装置以及便携式远程监测报警装置，其中接地线使用状态检测装置包括安装于接地线绝缘杆底端的无线信号发射器，安装于接地线挂线架底部的磁铁条，所述磁铁条位置对应接地线绝缘杆底端的无线信号发射器的位置，控制干簧管的通断；所述便携式远程监测报警装置用于接收无线信号发射器发射的无线信号，显示所使用的是哪组接地线并记录接地线的使用时间。本发明通过接地线编号指示灯和显示屏监控在工作现场安装的接地线，并通过语音提醒操作人员，使工作员知道哪些接地线在使用，能有效的避免由于检修工作完成后遗漏接地线，发生带接地线误送电引起的电气恶性事故。

说明书

技术领域

本发明属于电力作业辅助装置领域，具体涉及一种便携式接地线使用状态监测报警装置。

背景技术

在供电企业生产工作中，接地线是保证工作人员免遭触电伤害最直接的保护措施。在电力作业时,由于工人的疏忽,带电挂接接地线或带地线送电的事故时有发生，这类事故是导致人为设备事故和人身伤亡事故的主要根源，被列为恶性误操作事故之一。发生这些事故的事实表明，接地线具有两重性，它既是安全线，又是祸害线。运用接地线正确与否，关系到电网运行的安全大局。发生带地线误送电的较多的地方通常是发电厂、变电站值班单位等。当变电站检修竣工完需要恢复送电时，通常需要操作人员进行检查,而此时操作人员的工作千头万绪，特别容易遗漏接地线的检查。

有的变电所值班人员安全意识不强，认为变电所内接地线不是很多,出事故的机率很低而松懈对地线的管理工作，嫌对号存放麻烦，而不重视。由于平时对接地线的操作多属于临时性的，加上管理工作不到位，加之监护工作做得不到位，操作人员本身的疏忽大意，以及技术方面的一些问题的存在，在拆卸接地线时时常会出现遗漏，或只是凭操作人员记忆或操作顺序操作那样容易出现漏拆误接现象，造成带地线送电的事故。因此，做好地线的管理工作十分重要，要想防止事故发生，就必须要掌握接地线的运行状态。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种便于携带，具有提醒功能，可随时监测接地线使用状态，并能对使用情况进行记录以便查询的便携式接地线使用状态监测报警装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种便携式接地线使用状态监测报警装置，包括接地线、接地线使用状态检测装置以及便携式远程监测报警装置，其中接地线使用状态检测装置包括安装于接地线绝缘杆底端的无线信号发射器，安装于接地线挂线架底部的磁铁条，所述磁铁条位置对应接地线绝缘杆底端的无线信号发射器的位置，无线信号发射器的供电回路中串接常闭干簧管，当接地线放置在挂线架上时，常闭干簧管断开，无线信号发射器不工作，当接地线脱离挂线架时，常闭干簧管导通，无线信号发射器发射无线信号；所述便携式远程监测报警装置用于接收无线信号发射器发射的无线信号，显示所使用的是哪组接地线并记录接地线的使用时间。

进一步的，所述无线信号发射器采用低功耗无线地址编码发射器，包括无线地址编码电路、延时开关控制电路、信号发送指示电路、无线发射电路以及天线，其中延时开关控制电路的输出连接无线地址编码电路的输入，无线地址编码电路的输出连接无线发射电路以及信号发送指示电路的输入，无线发射电路的输出连接天线，所述延时开关控制电路控制无线地址编码电路将编码信号以一定时间间隔输出至无线发射电路进行发射。

优选的，所述无线地址编码电路的编码芯片采用EV1527。

进一步的，所述便携式远程监测报警装置包括无线编码信号接收电路、多通道解码输出控制电路、接地线使用状态指示电路以及为各电路供电的电源管理电路，其中无线编码信号接收电路的输出连接多通道解码输出控制电路的输入，多通道解码输出控制电路的输出连接接地线使用状态指示电路的输入，无线编码信号接收电路接收编码信号送至多通道解码输出控制电路进行解码输出，驱动接地线使用状态指示电路显示接地线使用状态。

更进一步的，所述便携式远程监测报警装置还包括单片机电路、语音电路、USB电路、时钟及存储电路、液晶显示电路、键盘电路，其中，单片机电路与语音电路、USB电路、时钟及存储电路双向连接，单片机电路的输入连接键盘电路的输出，单片机电路的输出连接液晶显示电路的输入，同时多通道解码输出控制电路的输出连接单片机电路的输入，经解码的编码信号通过串行通信口送入单片机电路，单片机电路处理后驱动语音电路发出接地线正在使用的语音提醒，键盘电路用于输入输入参数，调用菜单、查看接地线使用记录，时钟及存储电路用于将接地线使用状态和使用时间进行记录，USB电路用于将记录导出查看。

优选的，所述无线编码信号接收电路包括无线信号接收芯片IC2及其外围电路，所述无线信号接收芯片IC2采用SYN470R。

优选的，所述多通道解码输出控制电路包括解码芯片IC1及其外围电路，所述解码芯片IC1采用HKC6312。

优选的，所述电源管理电路包括电池BT1，升压型DC／DC转换器IC5，低压差线性稳压器IC3、IC6及电容C9-C12，电感L3，稳压管D1，电源开关S1，其中，电池BT1整机经电源开关S1连接电容C10正极、电感L3一端以及升压型DC／DC转换器IC5的4、5脚，电池BT1负极接地，电感L3另一端连接升压型DC／DC转换器IC5的1脚以及稳压管D11正极，升压型DC／DC转换器IC5的2脚接地，升压型DC／DC转换器IC5的3脚连接电容C11正极、稳压管D11负极以及低压差线性稳压器IC3、IC6的1脚，低压差线性稳压器IC3、IC6的1脚与4脚连接在一起，低压差线性稳压器IC3、IC6的2、3、5、6、7脚接地，低压差线性稳压器IC3的8经电容C9接地，低压差线性稳压器IC3的IC6的8脚经电容C12接地，电容C10、C11负极接地，所述升压型DC／DC转换器IC5采用SP6641，低压差线性稳压器IC3、IC6采用MAX603、MAX604。

优选的，所述语音电路包括电容C22、C25，扬声器SP1，电阻R29，语音芯片IC8，TF卡座TF1，其中扬声器SP1连接在语音芯片IC8的7、8脚，电阻R29、电容C25并联后连接于语音芯片IC8的10、11脚，TF卡座TF1的2-5、7脚分别连接语音芯片IC8的18、19、14、16、15脚，TF卡座TF1的6脚通过电容C22连接语音芯片IC8的13脚，语音芯片IC8的13脚与14脚连接在一起，所述语音芯片IC8采用WTV020。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明将无线信号发射器安装在接地线绝缘杆内，通过干簧管控制电路工作，只要接地线离开放线架（使用），发射电路就启动。通过便携监测报警装置对接地线使用状态进行监测，各个工作点的多组接地线在同一场所同时使用时，不会发生相互串机干扰的现象，通过接地线编号指示灯和显示屏监控在工作现场安装的接地线，并通过语音、声光提醒操作人员，使工作员知道哪些接地线在使用，能有效的防止接地线被遗漏，能有效的避免由于检修工作完成后遗漏接地线，发生带接地线误送电引起的电气恶性事故。

附图说明

图1是本发明无线信号发射器原理框图；

图2是本发明便携式远程监测报警装置原理框图；

图3是本发明便携式远程监测报警装置电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明是一种便携式远程接地线使用状态监测报警装置，用于监视接地线的使用情况，预防带接地线送电事故的发生。本发明包括接地线、接地线使用状态检测装置以及便携式远程监测报警装置，其中接地线使用状态检测装置包括安装于接地线绝缘杆底端（绝缘杆底端内孔中）的无线信号发射器，安装于接地线挂线架底部的磁铁条，所述磁铁条位置对应接地线绝缘杆底端的无线信号发射器的位置（具体对应无线信号发射器中干簧管的位置），磁铁条控制干簧管的通断，无线信号发射器的供电回路中串接常闭干簧管，当接地线放置在挂线架上时，常闭干簧管受磁铁条作用，断开电源，无线信号发射器不工作，表示接地线没有使用，当接地线脱离挂线架时，常闭干簧管导通，无线信号发射器发射无线信号，表示接地线正在使用，即使接地线没有使用，由于其发射无线信号说明该接地线没有放回存储位置，具体是在使用还是其它情况，需要去判断，这就防止了带地线送电的情况；所述便携式远程监测报警装置用于接收无线信号发射器发射的无线信号，显示所使用的是哪组接地线并记录接地线的使用时间，提醒工作人员接地线正在使用，不能对使用该接地线的线路或设备进行送电操作。

如图1所示，本发明的无线信号发射器采用低功耗无线地址编码发射器，包括无线地址编码电路、延时开关控制电路、信号发送指示电路、无线发射电路以及天线，其中延时开关控制电路的输出连接无线地址编码电路的输入，无线地址编码电路的输出连接无线发射电路以及信号发送指示电路的输入，无线发射电路的输出连接天线，所述延时开关控制电路控制无线地址编码电路将编码信号以一定时间间隔输出至无线发射电路进行发射，节能降耗。

所述无线地址编码电路的编码芯片采用EV1527。EV1527是一片由CMOS设计可预烧内码的编码芯片,由软件解码。内码共有20位元，可预烧100万组内码组合，有效的降低了使用编码重复的机率，大大提高了安全性。无线发射电路采用AM方式调制以降低功耗，数据信号停止发射时发射电流降为零， 信号直接耦合，性能更加稳定。为了加大在不同的环境下的发射信号距离，输出端增加一级射频功率放大器。无线发射频率采用433MHz，根据发射器组合地址重复的机率，采用加密控制，使产品具有极高的保密度。

如图2所示，所述便携式远程监测报警装置包括单片机电路、语音电路、USB电路、时钟及存储电路、液晶显示电路、键盘电路、无线编码信号接收电路、多通道解码输出控制电路、接地线使用状态指示电路以及为各电路供电的电源管理电路，其中无线编码信号接收电路的输出连接多通道解码输出控制电路的输入，多通道解码输出控制电路的输出连接接地线使用状态指示电路的输入，无线编码信号接收电路接收编码信号送至多通道解码输出控制电路进行解码输出，驱动接地线使用状态指示电路显示接地线使用状态。单片机电路与语音电路、USB电路、时钟及存储电路双向连接，单片机电路的输入连接键盘电路的输出，单片机电路的输出连接液晶显示电路的输入，同时多通道解码输出控制电路的输出连接单片机电路的输入，经解码的编码信号通过串行通信口送入单片机电路，单片机电路处理后驱动语音电路发出接地线正在使用的语音提醒，键盘电路用于输入输入参数，调用菜单、查看接地线使用记录，时钟及存储电路用于将接地线使用状态和使用时间进行记录，USB电路用于将记录导出查看。

如图3所示，本发明单片机电路包括单片机IC4及其外围电路，其中单片机IC4采用P89V51RD，C15和R17组成单片机的复位电路，接通电源的瞬间，由于电源电压通过对C15的充电过程，单片机IC4的复位端4脚获得一个高电平复位脉冲，使得单片机进入初始工作状态。在软件设计上，启用P89V51RD单片机内部的看门狗，防止受到干扰而失控，引起程序乱飞，进入死循环。在程序存储空间的非程序区设置软件陷阱，当由于干扰使操作系统失控而进入非程序区时，将引导指令转向专门对程序出错进行处理的程序，使程序纳入正轨。

所述无线编码信号接收电路包括无线信号接收芯片IC2及其外围电路，所述无线信号接收芯片IC2采用SYN470R，SYN470R是工作频率300-450MHz的ASK接收器，在433MHz应用环境下，灵敏度可以达到-109dBm，当天线E1与电感L1接收收到接地线编码调制波信号后，经电容C2到SYN470R的超外差式接收电路，编码信号以10kbps的连续（曼彻斯特编码）信号从10脚输出，到多通道解码输出控制电路，所述多通道解码输出控制电路包括解码芯片IC1及其外围电路，所述解码芯片IC1采用HKC6312，HKC6312的13脚为编码信号输入端，该电路采用12通道解码输出控制及数据传输，为24 位元码芯片（EV1527）解码（包括16位地址，8 位数据的编码芯片；20 位地址，4 位数据的编码芯片) ；该解码芯片外围元件少、抗干扰性好，接收到的编码信号被解码输出去控制接地线使用状态指示电路，使相对应的接地线指示灯点亮，同时该芯片还将数据通过引脚TX、RX引脚送到单片机IC4的7脚和5脚。该芯片是广东省揭阳市澜天电子厂的产品，是在原有HKC6312基础上增加串行通信功能以及引脚的芯片。串口数据从解码芯片IC1送入单片机IC4后，单片机IC4对数据信号分析并作出相应的控制。举例说明：数字输入编码分别为：1101对060号接地线，0011对应061号接地线，1000对应062号接地线，0100对应063号接地线， 1100对应064号接地线， 0010对应065号接地线， 1010对应066号接地线、0110对应067号接地线，1110对068号接地线，0001对应069号接地线，1001对应070号接地线，0101对应071号接地线， 1110对应072号接地线， 1011对应073号接地线， 1111对应074号接地线、0111对应075号接地线；如收到的第一路信号为1101，则对应接地线为060号，如收到的第一路信号为1011，则对应接地线为073号，依次类推。

因单片机引脚数量限制，单片机IC4采用串行通信模式连接语音电路，单片机IC4的P3.4、P1.4通过串口控制语音电路发出语音提醒，所述语音电路包括电容C22、C25，扬声器SP1，电阻R29，语音芯片IC8，TF卡座TF1，其中扬声器SP1连接在语音芯片IC8的7、8脚，电阻R29、电容C25并联后连接于语音芯片IC8的10、11脚，TF卡座TF1的2-5、7脚分别连接语音芯片IC8的18、19、14、16、15脚，TF卡座TF1的6脚通过电容C22连接语音芯片IC8的13脚，语音芯片IC8的13脚与14脚连接在一起，所述语音芯片IC8采用WTV020。工作时语音芯片IC8驱动喇叭SP1发出语音告知提醒“值班员，请注意，060号（根据实际）接地线正在安装使用中”！等语音提醒。语音芯片IC8读取单片机IC4播放操作语音命令，自动识别语音文件；选择二线串口控制模式（2、3脚），脉冲触发，由单片机IC4通过CLK时钟和DI数据线发送数据对语音芯片IC8进行控制，可随意播放任何一个地址的语音。语音芯片IC8识别到句子后会自动播放TF卡中命名与句子返回值相同的音频文件，同时从串口输出返回值去控制输出控制电路，接收此返回值并做处理。

本发明液晶显示电路包括LCD12864液晶模块及其外围电路以及上拉排阻RA1，单片机IC4的接口PO．O～P0．7连接LCD12864液晶模块的数据端口，P3．3、3.6、P3.7用于连接液晶模块的控端口。LCD12864液晶模块具有多种功能汉字显示、用于显示记录接地线使用编号、数量、使用时间等，

本发明键盘电路包括四个按键S2-S5，分别连接单片机IC4的P2.4、P2.5、P2.6、P2.7I/O端口，设计的按键用于显示日期、接地线使用日期、数量、使用编号、起动状态、正常操控状态等，为了简化操作，通过键盘程序可查询查看已安装接地线的编号，安装时间及数量，可在液晶屏显示出来。

本发明时钟及存储电路包括存储器IC9、IC10以及时钟芯片IC11及其外围电路，单片机IC4实现对无线编码信号的数据采集,对存储器(24c512)的数据存储、对时钟芯片IC11（PCF8563）的时间读取控制。为了确保时钟芯片IC11的连续工作，用一个3 v电池给其供电，并在其电源端并接一个电容以备换电池时继续工作。因为24c512和PCF8563都是i2c器件，可以共用同一数据线和时钟线，单片机IC4的P1．6、P1．7脚分别作为24c512存储器的串行数据/地址和串行时钟线和pcf8563时钟芯片的串行数据／地址和串行时钟线。两线制i2c总线通讯方式不但使外围电路极其简洁，而且也增加了芯片的可靠性。

本发明采用3.7V锂电池供电，电路需要低电压、低功耗、微型化设计，本发明电源管理电路包括电池BT1，升压型DC／DC转换器IC5，低压差线性稳压器IC3、IC6及电容C9-C12，电感L3，稳压管D1，电源开关S1，其中，电池BT1整机经电源开关S1连接电容C10正极、电感L3一端以及升压型DC／DC转换器IC5的4、5脚，电池BT1负极接地，电感L3另一端连接升压型DC／DC转换器IC5的1脚以及稳压管D11正极，升压型DC／DC转换器IC5的2脚接地，升压型DC／DC转换器IC5的3脚连接电容C11正极、稳压管D11负极以及低压差线性稳压器IC3、IC6的1脚，低压差线性稳压器IC3、IC6的1脚与4脚连接在一起，低压差线性稳压器IC3、IC6的2、3、5、6、7脚接地，低压差线性稳压器IC3的8经电容C9接地，低压差线性稳压器IC3的IC6的8脚经电容C12接地，电容C10、C11负极接地，所述升压型DC／DC转换器IC5采用SP6641，低压差线性稳压器IC3、IC6采用MAX603、MAX604。

本发明USB电路采用通用串行USB接口，具有易插拔、即插即用和双供电等特点，RS232-USB接口转换芯片IC7实现USB和串行I/O口之间协议转换。RS232-USB接口转换芯片IC7一方面可以接收从PC主机发来的USB数据，并将其转换为串行I/O数据格式发送给单片机串口，另一方面可把单片机从串口发出的数据转换为USB的数据格式传回PC主机。USB通讯功能仅在接PC时使用，进行接地线使用日期及使用数量查看及打印，以供报表检查。RS232-USB接口转换芯片IC7采用PL2303，PL2303由USB总线供电，PL2303的TXD(PINl)和RXD(PIN5)分别与单片机上的串口(TXD和RXD)连接，高兼容驱动可在大多操作系统上模拟成传统COM端口，并允许基于COM端口应用可方便地转换成USB接口应用，通讯波特率高达6 Mb／s。在工作模式和休眠模式时都具有功耗低。