一种变电站现场安全智能警示装置的制作方法

一种变电站现场安全智能警示装置本申请为申请号CN201410531754.X、申请日2014年10月11日、发明名称“便于统一管理的变电站现场安全智能警示装置”的分案申请。技术领域本发明涉及一种变电站现场安全警示装置的改进，具体地说是一种警示内容可随时更改、具有动态提示效果、可远程统一管理、通过检测人体靠近启动、专用于变电站倒闸操作、巡视、检修、维护等工作的变电站现场安全智能警示装置。

背景技术：
变电站是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。由于变电站内的运行设备带有高电压、大电流，所以作业人员进入变电站进行倒闸操作、巡视、检修、维护等作业时，必须提高安全意识，做好安全措施，保证人身安全。目前，为了保证作业人员进入变电站时的安全，通常在变电站内悬挂标识牌，在标识牌上注明提示或警示的内容。这种提示或警示标识牌的不足在于：一是标识牌上的提示或警示的内容不能根据天气状况、实际运行、检修、维护工作的变化而实时更改，有一定的局限性；二是由于标识牌上的文字内容死板，没有动声效果，在作业人员长时间集中于工作的情况下，会对标识牌产生麻痹心理；三是由于标识牌是悬挂在一个固定位置，而变电站又布置多个，在天气变化时，不利于做出统一警示的内容。众所周知，通过手机短信，借助GSM网络，可以将手机短信内容传递给接收显示器件上；中央数据处理器件、显示器件、通讯模块、语音模块、红外感应器件、掉电数据存储器和太阳能电源电池，随着电子技术的发展，也已广泛的应用，这为制作一种通过手机短信就可以统一远程管理管辖区内所有变电站的安全警示、而且具有动声效的警示装置提供了新的思路和可能。通过检索可知，目前尚未见通过手机短信就可以统一远程管理管辖区内所有变电站的安全警示、具有动声效果、靠人体靠近启动、并以太阳能作为工作电源的警示装置的报道。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种通过手机短信就可以统一远程管理管辖区内所有变电站的安全警示、具有动声效果、靠人体靠近启动、并以太阳能作为工作电源的变电站现场安全智能警示装置。为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该一种变电站现场安全智能警示装置，包括长方形盒状壳体、悬挂绳，悬挂绳的两端固定在长方形盒状壳体的顶壁上，其特征在于：所述的长方形盒状壳体的背面装有磁铁板，通过磁铁板吸附于变电站钢质架构上，并用螺钉固定牢固；所述的长方形盒状壳体的内部设有电路板；在长方形盒状壳体的前板面上设有两个LED指示灯、按键和LED显示屏；其中一个LED指示灯指示警示该装置的通信模块工作状态，按键实现录音功能，另一个LED指示灯指示警示该装置的录音状态；所述的电路板上设有中央数据处理模块、西门子TC35通信模块、语音器、红外感应器、12V4AH蓄电池、蓄电池充/放电电路及其与蓄电池充/放电电路连接的LM2596SDC-DC模块和LM1117芯片电压调节器；西门子TC35通信模块和手机远程通信终端通过GSM网络通讯；12V4AH蓄电池的输出端经过蓄电池充/放电电路、LM2596SDC-DC模块和LM1117芯片电压调节器与中央数据处理模块中的C8051F020单片机的电源输入管脚连接，为中央数据处理模块提供3.3V工作电压；红外感应器的信号输出端与中央数据处理模块中的C8051F020单片机的P3.1管脚连接；语音器的接入引脚与中央数据处理模块中的C8051F020单片机的P3.0管脚连接；西门子TC35通信模块的TC35芯片中的IGT、RXD、TXD引脚与中央数据处理模块中的C8051F020单片机的P3.2、P0.1、P0.0管脚连接；手机远程通信终端通过GSM网络与西门子TC35通信模块双向通讯。本发明还通过如下措施实施：所述的中央数据处理模块，包括C8051F020单片机、74LS154芯片、TIP127行驱动管、74HC595芯片和8550场驱动管；TIP127行驱动管设有16个，74HC595芯片设有8个，8550场驱动管设有64个；74LS154芯片的A、B、C、D引脚与C8051F020单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3管脚连接，74LS154芯片的0引脚至15引脚分别连接16个TIP127行驱动管的栅极，16个TIP127行驱动管的源极相连，并接＋5V电源，16个TIP127行驱动管的漏极连接LED显示屏；74HC595芯片的S1引脚、CLK引脚、PCK引脚、G引脚与C8051F020单片机的P2.4、P2.5、P2.6、P2.7管脚连接；8个74HC595芯片组成移位寄存器；74HC595芯片的QA引脚通过R20KΩ连接8550场驱动管的栅极；8550场驱动管的漏极连接LED显示屏；另外，C8051F020单片机的P0.7、P0.6管脚还连接两个掉电存储芯片的SDA和SCL引脚；所述的两个掉电存储芯片的WP、VCC引脚接＋5V电压，其中一个掉电存储芯片的GND和A1引脚接地，另一个掉电存储芯片的GND引脚接地，A1引脚接＋5V电压；两个掉电存储芯片的SDA和SCL引脚并联；两个掉电存储芯片的型号均为AT24C1024芯片，用于存储UCDOS软件中的16×16汉字字模文件HZK16和8×16英文模文件ASC16，此外，其中一个掉电存储芯片还用于存储GSM手机远程通信终端发来的提示信息，系统上电后，即显示最后一次的提示信息；所述的C8051F020单片机81的P0.0、P0.6、P0.7、P2.0-P2.7、P3.0-P3.2管脚均选择漏极开路，外加2KΩ上拉电阻，2KΩ上拉电阻并联后接＋5V电压。所述的西门子TC35通信模块，包括TC35芯片和SIM卡座，2G电话卡插入SIM卡座内，TC35芯片的1、2、3、4、5引脚接＋5V电压，TC35芯片的6、7、8、9、10引脚接地，TC35芯片的32引脚通过一个LED指示灯接地，用于指示西门子TC35通信模块的工作状态；TC35芯片的IGT引脚与C8051F020单片机的P3.2管脚相连，系统上电后，P3.2管脚口给TC35芯片的IGT引脚提供一个大于100ms的低脉冲，电平下降持续时间不超过1ms，TC35芯片的串口与C8051F020单片机的串口相连，实现提示信息的传输；西门子TC35通信模块接收远程通信终端的短信，并将短信内容发送至中央数据处理模块。所述的红外感应器，包括BISS0001热释电红外传感信号处理集成芯片和RE200B热释电红外传感器；采用RE200B热释电红外传感器检测人体信号，采用BISS0001热释电红外传感信号处理集成芯片对采集的信号进行初步处理，当检测到人体信号时输出高电平，未检测到人体信号时输出低电平，并将“开关量”信号输至C8051F020单片机的P3.1管脚口；为提高红外检测灵敏度，在RE200B热释电红外传感器的前面加装菲涅耳透镜；红外感应器感知人体温度，判断是否有人员走进，感应距离设置5米。所述的LED显示屏为公知技术，包括16*64点阵（四个汉字）贴片LED显示屏及其驱动电路；采用动态显示原理，顺序点亮16行LED发光管；根据中央数据处理模块指令，实时滚动显示作业现场提示性内容；LED显示屏在无人接近时处于熄屏低功耗状态，有人靠近时，滚动显示提示性内容；针对夜间作业等特殊情况，可通过短信设置，使LED显示屏一直处于工作状态，工作结束后，通过短信取消工作状态。所述的12V4AH蓄电池的输入端连接蓄电池充/放电电路，蓄电池充/放电电路输入端连接18V5W太阳能电池板，输出端连接AC-DC开关电源；12V4AH蓄电池的输出端通过蓄电池充/放电电路、LM2596SDC-DC模块与LM1117芯片电压调节器连接，输出3.3伏直流电压；所述的AC-DC开关电源为深圳市合田盛名电子有限公司生产，型号为HT70C14的AC-DC开关电源模块，输入220伏市电，输出为13.8伏直流电压；当外部光照不足时，通过手动将AC-DC开关电源接通变电站内220伏交流电，为12V4AH蓄电池充电；LM2596SDC-DC模块为将蓄电池充/放电电路输出端电压变换为直流＋5伏，作为各芯片的工作电源；LM1117芯片电压调节器将直流＋5伏变换为直流3.3伏，为C8051F020单片机供电；12V4AH蓄电池正常电压范围10.6-14.4伏；所述的LM1117芯片电压调节器，包括LM1117-3.3芯片，LM1117-3.3芯片的IN引脚接＋5V电源，LM1117-3.3芯片的OUT引脚输出3.3V电压。所述的语音器，包括ISD1810录音芯片、喇叭、按键、MIC麦克，按键接＋5V电压，＋5V电压同时通过另一个LED指示灯、电阻R1K接入ISD1810录音芯片的RECLED引脚，通过电容C0.1uf接ISD1810录音芯片的VSS引脚，ISD1810录音芯片的VCC引脚也接＋5V电压；LED指示灯用于指示ISD1810录音芯片是否在录音状态，录音按键按下时此灯亮起；ISD1810录音芯片的SP＋、SP－引脚与喇叭的正、负极连接；当按键按下时，启动录音功能，录制提示录音；其中录音时间最长为10秒，当有人员靠近红外感应器时，C8051F020单片机的P3.1管脚口输出脉冲触发ISD1810录音芯片播放录音。本发明的有益效果在于：该一种变电站现场安全智能警示装置，不仅实现对人员进入变电站进行倒闸操作、巡视、检修、维护等作业时的安全警示功能，而且能够通过手机短信远程控制管理、可随时根据天气变化就可以统一远程管理管辖区内所有变电站的安全警示、具有动声效果、靠人体靠近启动、并以太阳能作为工作电源。而且操作方便、实时性好、维护简单、大大的提高了变电安全管理水平，变电站管理人员可以根据天气状况、停电设备、工作内容、安全距离、作业人员等实时设置有针对性安全提示内容，当作业人员走近提示装置时，采取声音和LED屏滚动显示的方法，提醒作业人员安全注意事项。附图说明图1为本发明的结构示意图。图2为本发明的电路原理结构示意框图。图3为本发明的结构中央数据处理模块电路原理示意图。图4为本发明的中央数据处理模块电路中的掉电存储芯片电路原理示意图。图5为本发明的西门子TC35通信模块的电路原理示意图。图6为本发明的红外感应器的电路原理示意图。图7为本发明的12V4AH蓄电池连接电路原理示意框图。图8为图7中的蓄电池充/放电电路原理示意图。图9为图7中的LM1117芯片电压调节器电路原理示意图。图10为本发明的语音器的电路原理示意图。图中：1、长方形盒状壳体；2、悬挂绳；3、磁铁板；4、电路板；5、LED指示灯；6、按键；7、LED显示屏；8、中央数据处理模块；81、C8051F020单片机；82、74LS154芯片；83、TIP127行驱动管；84、74HC595芯片；85、8550场驱动管；86、掉电存储芯片；87、2KΩ上拉电阻；9、西门子TC35通信模块；91、TC35芯片；92、SIM卡座；10、语音器；11、红外感应器；111、BISS0001热释电红外传感信号处理集成芯片；112、RE200B热释电红外传感器；13、12V4AH蓄电池；14、蓄电池充/放电电路；15、手机远程通信终端；16、18V5W太阳能电池板；17、AC-DC开关电源；18、LM2596SDC-DC模块；19、LM1117芯片电压调节器。具体实施方式实施例图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10给出了一个实施例。参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10制作本发明。该一种变电站现场安全智能警示装置，包括长方形盒状壳体1、悬挂绳2，悬挂绳2的两端固定在长方形盒状壳体1的顶壁上，其特征在于：所述的长方形盒状壳体1的背面装有磁铁板3，通过磁铁板3吸附于变电站钢质架构上，同时，通过悬挂绳2挂在适宜高度，并用螺钉固定牢固；所述的长方形盒状壳体1的内部设有电路板4；在长方形盒状壳体1的前板面上设有两个LED指示灯5、按键6和LED显示屏7；其中一个LED指示灯5指示警示该装置的通信模块工作状态，按键实现录音功能，另一个LED指示灯5指示警示该装置的录音状态；所述的电路板上设有中央数据处理模块8、西门子TC35通信模块9、语音器10、红外感应器11、12V4AH蓄电池13、蓄电池充/放电电路14及其与蓄电池充/放电电路14连接的LM2596SDC-DC模块18和LM1117芯片电压调节器19；西门子TC35通信模块9和手机远程通信终端15通过GSM网络通讯；12V4AH蓄电池13的输出端经过蓄电池充/放电电路14、LM2596SDC-DC模块18和LM1117芯片电压调节器19与中央数据处理模块8中的C8051F020单片机81的电源输入管脚连接，为中央数据处理模块提供3.3V工作电压；红外感应器11的信号输出端与中央数据处理模块8中的C8051F020单片机81的P3.1管脚连接；语音器10的接入引脚与中央数据处理模块8中的C8051F020单片机81的P3.0管脚连接；西门子TC35通信模块9的TC35芯片91中的IGT、RXD、TXD引脚与中央数据处理模块8中的C8051F020单片机81的P3.2、P0.1、P0.0管脚连接；手机远程通信终端15通过GSM网络与西门子TC35通信模块9双向通讯；通过红外感应器11检测靠近人体的信号；所述的中央数据处理模块8实时检测红外感应器11的状态，当检测到有人员靠近时，启动语音器10播放“提示录音”，同时启动LED显示屏7，滚动显示提示内容；西门子TC35通信模块9始终处于接受短信状态，当收到外部短信时，中央数据处理模块8读入短信内容，并进行内部处理，外部需要时，将短信内容发至LED显示屏7滚动显示；通过手机远程通信终端15发布远程警示信息，该装置收到外部短信后，返回确认短信。作为本发明的改进：所述的中央数据处理模块8，包括C8051F020单片机81、74LS154芯片82、TIP127行驱动管83、74HC595芯片84和8550场驱动管85；TIP127行驱动管83设有16个，74HC595芯片84设有8个，8550场驱动管85设有64个；74LS154芯片82的A、B、C、D引脚与C8051F020单片机81的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3管脚连接，74LS154芯片82的0引脚至15引脚分别连接16个TIP127行驱动管83的栅极，16个TIP127行驱动管83的源极相连，并接＋5V电源，16个TIP127行驱动管83的漏极连接LED显示屏7；74HC595芯片84的S1引脚、CLK引脚、PCK引脚、G引脚与C8051F020单片机81的P2.4、P2.5、P2.6、P2.7管脚连接；8个74HC595芯片84组成移位寄存器；74HC595芯片84的QA引脚通过R20KΩ连接8550场驱动管85的栅极；8550场驱动管85的漏极连接LED显示屏7；另外，C8051F020单片机81的P0.7、P0.6管脚还连接两个掉电存储芯片86的SDA和SCL引脚；所述的两个掉电存储芯片86的WP、VCC引脚接＋5V电压，其中一个掉电存储芯片86的GND和A1引脚接地，另一个掉电存储芯片86的GND引脚接地，A1引脚接＋5V电压；两个掉电存储芯片86的SDA和SCL引脚并联；两个掉电存储芯片86的型号均为AT24C1024芯片，用于存储UCDOS软件中的16×16汉字字模文件HZK16和8×16英文模文件ASC16；此外，其中一个掉电存储芯片86还用于存储GSM手机远程通信终端15发来的提示信息；掉电存储芯片86的型号为AT24C16芯片；所述的C8051F020单片机81的P0.0、P0.6、P0.7、P2.0-P2.7、P3.0-P3.2管脚均选择漏极开路，外加2KΩ上拉电阻87，2KΩ上拉电阻87并联后接＋5V电压；此外，其中一个掉电存储芯片86还用于存储GSM手机远程通信终端15发来的提示信息，系统上电后，即显示最后一次的提示信息。所述的西门子TC35通信模块9，包括TC35芯片91和SIM卡座92，2G电话卡插入SIM卡座92内，TC35芯片91的1、2、3、4、5引脚接＋5V电压，TC35芯片91的6、7、8、9、10引脚接地，TC35芯片91的32引脚通过一个LED指示灯5接地，用于指示西门子TC35通信模块9的工作状态；TC35芯片91的IGT引脚与C8051F020单片机81的P3.2管脚相连，系统上电后，P3.2管脚口给TC35芯片91的IGT引脚提供一个大于100ms的低脉冲，电平下降持续时间不超过1ms，TC35芯片91的串口与C8051F020单片机81的串口相连，实现提示信息的传输；西门子TC35通信模块9接收远程通信终端的短信，并将短信内容发送至中央数据处理模块8。所述的红外感应器11，包括BISS0001热释电红外传感信号处理集成芯片111和RE200B热释电红外传感器112；采用RE200B热释电红外传感器112检测人体信号，采用BISS0001热释电红外传感信号处理集成芯片111对采集的信号进行初步处理，当检测到人体信号时输出高电平，未检测到人体信号时输出低电平，并将“开关量”信号输至C8051F020单片机81的P3.1管脚口；为提高红外检测灵敏度，在RE200B热释电红外传感器112的前面加装菲涅耳透镜；红外感应器11感知人体温度，判断是否有人员走进，感应距离设置5米。所述的LED显示屏7为公知技术，包括16*64点阵（四个汉字）贴片LED显示屏及其驱动电路；采用动态显示原理，顺序点亮16行LED发光管，速度较快（每行的刷新速率大于50Hz），由于人的视觉暂留作用，就能够看到完整的文字图像；根据中央数据处理模块8指令，实时滚动显示作业现场提示性内容；LED显示屏7在无人接近时处于熄屏低功耗状态，有人靠近时，滚动显示提示性内容；针对夜间作业等特殊情况，可通过短信设置，使LED显示屏7一直处于工作状态，工作结束后，通过短信取消工作状态。所述的12V4AH蓄电池13的输入端连接蓄电池充/放电电路14，蓄电池充/放电电路14输入端连接18V5W太阳能电池板16，输出端连接AC-DC开关电源17；12V4AH蓄电池13的输出端通过蓄电池充/放电电路14、LM2596SDC-DC模块18与LM1117芯片电压调节器19连接，输出3.3伏直流电压；所述的AC-DC开关电源17为深圳市合田盛名电子有限公司生产，型号为HT70C14的AC-DC开关电源模块，输入220伏市电，输出为13.8伏直流电压；当外部光照不足时，变电站管理人员手动将AC-DC开关电源17接通变电站内220伏交流电，为12V4AH蓄电池13充电；LM2596SDC-DC模块18将蓄电池充/放电电路14输出端电压变换为直流＋5伏，作为各芯片的工作电源；LM1117芯片电压调节器19将直流＋5伏变换为直流3.3伏，为C8051F020单片机81供电；12V4AH蓄电池13正常电压范围10.6-14.4伏；蓄电池充/放电电路14具有欠压和过压保护功能，防止蓄电池过充或过度放电；所述的LM1117芯片电压调节器19，包括LM1117-3.3芯片191，LM1117-3.3芯片191的IN引脚接＋5V电源，LM1117-3.3芯片191的OUT引脚输出3.3V电压。所述的语音器10，包括ISD1810录音芯片101、喇叭102、按键6、MIC麦克，按键6接＋5V电压，＋5V电压同时通过另一个LED指示灯5、电阻R1K接入ISD1810录音芯片101的RECLED引脚，通过电容C0.1uf接ISD1810录音芯片101的VSS引脚，ISD1810录音芯片101的VCC引脚也接＋5V电压；该LED指示灯5用于指示ISD1810录音芯片101是否在录音状态，录音按键按下时此灯亮起；ISD1810录音芯片101的SP＋、SP－引脚与喇叭102的正、负极连接；当按键6按下时，启动录音功能，录制提示录音；其中录音时间最长为10秒，当有人员靠近红外感应器11时，C8051F020单片机81的P3.1管脚口输出脉冲触发ISD1810录音芯片101播放录音；语音器10事先将录音录好，譬如“站内设备带电运行，请注意安全距离！”等，当人员接近时，播放录音，提醒人员注意安全。所述的手机远程通信终端15的短信内容：如雷雨天气，则短信内容可为“巡视变电站请正确穿戴绝缘靴、安全帽，勿靠近避雷器！”；检修工作，短信内容可为“110kV间隔开关检修，相邻开关间隔带电，安全距离1.5米，勿入带电间隔！”。