一种施工电源箱动作监控警示装置的制作方法

本申请涉及变电站施工用电安全技术领域，特别是涉及一种施工电源箱动作监控警示装置。

背景技术：

在变电站的施工过程中，施工现场大多采用临时用电，而临时用电的核心装置就是施工电源箱。在整个施工过程中，施工电源箱用于对施工现场的用电设备配送能量，并对用电设备进行控制和保护，施工电源箱对用电设备的安全运行起到非常重要的作用。因此，如果确保工作人员对施工电源箱的规范性操作，是变电站安全生产工作中非常重要的问题。

目前，为实现对施工电源箱的规范性操作，通常采用标识牌的方式。具体地，在施工电源箱周围设置一围栏，围栏上固定设置一用于警示的标识牌，以提示工作人员按照施工电源箱操作规范进行使用。

然而，目前的施工电源箱标识牌，仅仅从视觉感官上提醒工作人员，具体如何进行操作需要工作人员提前熟练掌握施工电源箱操作规范的内容，因此，目前的施工电源箱标识牌警示作用不够，从而导致施工危险性较大。而且，一个变电站中会设置有多个标识牌，较多的标识牌引起工作人员的视觉感官疲惫，反而容易忽略危险，无法实现对施工电源箱的规范性操作，也会导致施工用电的安全性不够高。

技术实现要素：

本申请提供了一种施工电源箱动作监控警示装置，以解决现有技术中对施工电源箱的操作规范警示作用不足，施工用电安全性不够高的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

一种施工电源箱动作监控警示装置，所述警示装置固定设置于施工电源箱侧边，所述警示装置包括：动作传感器、控制模块、语音录放模块、功放模块、电源转换模块和干电池，所述控制模块分别通过串口与所述动作传感器和语音录放模块通信连接，所述语音录放模块与功放模块电连接，所述干电池分别与所述控制模块、语音录放模块以及电源转换模块的输入端连接，所述电源转换模块的输出端与所述功放模块电连接。

可选地，所述动作传感器中设置有一红外探头，且所述红外探头的上下左右四个方向上分别连接有一个红外发射器。

可选地，所述动作传感器设置于施工电源箱附近能够探测到施工电源箱门开关动作处。

可选地，所述动作传感器固定设置于施工电源箱中指定开关附近能够探测到所述指定开关正面处。

可选地，所述控制模块包括：单片机、用于切换录音模式和放音模式的控制开关、用于开启录音模式的录音开关以及多个LED灯，所述单片机分别与所述控制开关、录音开关以及多个LED灯电连接，所述单片机还分别与所述动作传感器和语音录放模块通信连接。

可选地，所述单片机为STM32系列微控制器。

可选地，所述语音录放模块的型号为：YX5800-28P。

可选地，所述功放模块包括一功率放大电路和扬声器。

可选地，所述电源转换模块是一型号为ICL7660的升压斩波电源芯片。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请提供一种施工电源箱动作监控警示装置，该警示装置固定设置于施工电源箱侧边，且该警示装置主要包括：动作传感器、控制模块、语音录放模块、功放模块、电源转换模块和干电池六部分。通过动作传感器识别和获取工作人员对施工电源箱的开关门操作以及手势上下移动操作，并传输至控制模块；控制模块根据动作传感器所传递的动作信息，控制语音录放模块执行录音模式或放音模式；录音模式时，用户能够根据工作人员的常用动作录制相应的音频操作规范；当语音录放模块执行放音模式时，由于语音录放模块与功放模块连接，语音录放模块将待播放的文件转化为相应输出信号之后发送至功放模块，通过功放模块进行音频播放，当工作人员对施工电源箱进行不同操作时，能够及时而有针对性地获取预存的音频操作规范，实现智能语音警示，从而大大提高施工电源箱操作规范的警示作用，进而提高施工用电的安全性。

另外，该警示装置的电源部包括干电池和电源转换模块，干电池分别与控制模块、语音录放模块以及电源转换模块的输入端连接。控制模块和语音录放模块分别与3V干电池连接，通过干电池供电，干电池便于安装，有利于提高警示装置的便携性。电源转换模块的输出端与功放模块连接，通过电源转换模块能够将干电池的3V电压转换为功放模块所需的5V电压，有利于提高警示装置的灵活性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。

图1为本申请实施例所提供的一种施工电源箱动作监控警示装置的结构示意图；

图2为本申请实施例中控制模块的电路原理图；

图3为本申请实施例中控制开关与单片机连接的电路原理图；

图4为本申请实施例中录音开关与单片机连接的电路原理图；

图5为本申请实施例中LED灯与单片机连接的电路原理图；

图6为本申请实施例中动作传感器与控制模块连接的电路原理图；

图7为本申请实施例中语音录放模块的电路原理图；

图8为本申请实施例中功放模块的电路原理图；

图9为本申请实施例中电源稳压电路的电路原理图；

图10为本申请实施例中电源转换模块的电路原理图；

图11为本申请实施例的施工电源箱动作监控警示装置在实际场景中的一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

为了更好地理解本申请，下面结合附图来详细解释本申请的实施方式。

参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种施工电源箱动作监控警示装置的结构示意图。由图1可知，本实施例中的施工电源箱动作监控警示装置，主要包括：动作传感器、控制模块、语音录放模块、功放模块、电源转换模块和干电池。控制模块分别通过串口与动作传感器和语音录放模块通信连接，语音录放模块与功放模块电连接，干电池分别与控制模块、语音录放模块以及电源转换模块的输入端连接，电源转换模块的输出端与功放模块电连接。也就是电源转换模块的输入端与干电池连接，电源转换模块的输出端与功放模块连接，功放模块不能通过干电池直接供电，需要经过电源转换模块将来自干电池的3V电压转换为5V电压之后，才能供功放模块使用。

控制模块与动作传感器之间通过串口通信连接，动作传感器用于识别和采集工作人员对施工电源箱的开关门操作以及手势上下移动操作等常用操作，将所采集到的动作传输至控制模块，从而获取到当前的具体操作。

控制模块还通过串口与语音录放模块通信连接，语音录放模块具有录音模式和放音模式两种工作模式，通过控制模块中的控制开关进行切换，并通过录音开关启动录音过程。当控制模块切换至录音模式时，由于控制模块与语音录放模块之间串口通信连接，使得控制模块将获取到的当前具体操作传输至语音录放模块，语音录放模块进行录音后对音频进行存储。当控制模块切换至放音模式时，能够将获取到的当前具体操作传输至语音录放模块，由于语音录放模块与功放模块电连接，语音录放模块将待播放的文件转化为相应输出信号之后发送至功放模块，通过功放模块进行音频播放，当工作人员对施工电源箱进行操作时，能够及时地获取预存的音频操作规范，而且不同的操作对应不同的音频操作规范内容，从而实现智能语音警示，有利于提高施工电源箱操作规范的警示作用，进而提高施工用电的安全性。

本实施例中控制模块主要包括：单片机、控制开关、录音开关和多个LED灯。其中，单片机分别与控制开关、录音开关以及多个LED灯电连接，单片机还分别与动作传感器和语音录放模块通信连接。控制开关用于切换录音模式和放音模式，录音开关用于开启录音模式。多个LED灯用于显示不同操作的录音和放音过程，每个操作动作对应一个LED灯。

进一步地，本实施例中单片机采用STM32系列微控制器。以单片机STM32F103C8为例，本实施例中控制模块的电路原理图参见图2。由图2可知，本实施例单片机中设置有与控制开关连接的12引脚SW，用于控制警示装置运行于录音模式或放音模式。单片机中还设置有与录音开关连接的3引脚KEY_L，用于控制警示装置开始录音，当警示装置处于录音模式时，KEY_L处于按下状态时设备开始录音。单机机中还设置有与动作传感器连接的22引脚PB11、21引脚PB10以及19引脚PB1，这三个引脚分别与动作传感器的SDA信号端、SCL信号端以及INT信号端连接。另外，单片机中还设置有与语音录放模块连接的引脚MP3_RX和引脚MP3_TX，与多个LED灯连接的引脚LEDU_R、LEDU_W、LEDD_R、LEDD_W、LEDL_R、LEDL_W、LEDR_R、LEDR_W、LEDF_R和LEDF_W。本实施例中以5组LED灯为例，针对每组LED灯，录音时，写入引脚所连接的红色LED指示灯亮起，放音时，读取引脚所连接的绿色LED指示灯亮起。

本实施例中控制开关与单片机连接的电路原理图参见图3，图3中SW6为控制开关。本实施例中为录音开关与单片机连接的电路原理图参见图4，图4中录音开关为SW1。本实施例中多个LED灯与单片机连接的电路原理图参见图5，图5中的五个LED灯分别为LED1、LED2、LED3、LED4和LED5。

本实施例的动作传感器中设置有一红外探头以及与红外探头连接的四个红外发射器，且四个红外发射器分别设置于红外探头的上下左右四个方向。4个红外发射器能够发出的不同波长的反射光，通过红外探头能够探测不同反射光到红外探头的反射时间，以便于计算前方物体运动轨迹，从而判断传感器面前物体的移动方式。对于施工电源箱来说，根据工作人员的常用操作，主要需探测物体的上移、下移、左移和右移动作。

本实施例中动作传感器的体积较小，便于灵活安装。可以将动作传感器安装于施工电源箱附近能够探测到施工电源箱门开关动作处，用于识别施工电源箱的开门动作和关门动作。也可以将动作传感器固定设置于施工电源箱中指定开关附近能够探测到指定开关正面处，用于识别操作人员的手势上移动作和手势下移动作。

另外，还可以针对施工电源箱中的单个开关或者按钮，设置单独的动作传感器，例如针对控制开关和录音开关分别设置一个动作传感器。这种结构设计，有利于更加准确地获取当个开关或者按钮的操作，提高警示装置的精确性。

动作传感器可以选择型号为PAJ7620U2的动作传感器。该动作传感器中设置有一红外探头和四个红外发射器，动作获取更加准确，有利于提供整个警示装置的准确性。本实施例中动作传感器与控制模块连接的电路原理图参见图6。

本实施例中语音录放模块包括录音部和放音部。录音部中包括一TF存储卡，可以将提前录制的音频文件直接存储至TF存储卡。录音部还可以包括一拾音器，当控制模块中的录音开关处于按下状态时，语音录放模块处于录音模式，录音部通过拾音器录制音频，并将所录制的音频文件保持至TF存储卡，同时控制模块中的单片机点亮与当前操作方向相应的红色LED灯，当录音完毕抬起录音开关时，红色LED灯熄灭。本实施例中对音频文件进行存储时，可以根据不同的操作进行相应的命名，以便于单片机根据音频的名称进行音频提取和调用。当语音录放模块处于放音模式时，动作传感器检测到动作信息，将所检测到的动作信息传递至单片机，单片机点亮与当前动作信息所对应的绿色LED灯，并向放音部发出播放此动作名称为文件名的音频文件，放音部将此音频文件转换为相应输出信号传输至功放模块进行音频播放。

本实施例中语音录放模块优选型号为：YX5800-28P。语音录放模块的电路原理图可以参见图7，图7中MIC为为拾音器。

本实施例中的功放模块包括一功率放大电路和扬声器。本实施例中功放模块的电路原理图可以参见图8，图8中X3为扬声器，RP1为一可调电阻，通过调节RP1能够调整功放模块所输出音频的音量大小。

继续参见图1可知，本实施例的警示装置中还设置有电源部分，即：电源转换模块和干电池。干电池用于提供3V电压，可以采用两节5号电池作为干电池。干电池分别与控制模块和语音录放模块连接，本实施例中的控制模块及语音录放模块的额定工作电压为3.3V，控制模块和语音录放模块中设置有电源稳压电路，自带稳压供能，可由干电池供电。控制模块和语音录放模块中的电源稳压电路可采用型号为AMS1117-3V3的电源芯片，电源稳压电路原理图可以参见图9。

电源转换模块用于将干电池所提供的3V电压转换为5V电压，从而为功放模块供电。本实施例中电源转换模块可采用型号为ICL7660的升压斩波电源芯片，电源转换模块的电路原理图可以参见图10。

综上所述，通过本实施例中的警示装置，能够根据用户的常用操作和操作规范，录制相应的音频文件，灵活性较高，还能够根据动作传感器所识别的当前动作，进行相应的操作规范语音提醒，这种智能语音警示装置，能够针对性地对不同操作进行操作规范警示，且易于被工作人员接受，从而能够大大提高警示作用，进而提高变电站的施工安全性。

在实际应用场景中，可以将本实施例的警示装置设置为两部分：主机和动作传感器。其中，干电池、控制模块、语音录放模块、功放模块和电源转换模块设置于一主机中，动作传感器与主机通过一可伸缩杆连接。这种结构设计方式的结构示意图可以参见图11。

另外，本实施例中施工电源箱动作监控警示装置的使用方法如下：

1)将设备固定到施工电源箱侧边，传感器探头伸到可探测到门开关动作的位置；也可将设备固定到重要开关旁边，传感器探头探测开关正面。

2)打开电源开关，首先开启设备录音模式，在传感器前方向特定方向移动手指或物品。传感器检测到特定方向轨迹移动后，设备会亮起特定方向的红色指示灯，此时按下录音，便可录制此方向的提示音。以开门为例，门在传感器前打开，开门轨迹是左移，传感器检测到前方有左移的轨迹时，设备亮起左移的红色指示灯，此时按下录音按键，控制模块向语音录放模块发送录音命令，以及文件储存名称命令，语音录放模块即可录制左移提示语音。

3)开启设备的放音模式，当传感器再次检测到前方有门轨迹移动时，设备判断轨迹移动方向，并读取以此方向命名的指定音频文件。以开门为例，门在传感器前打开，开门轨迹是左移，传感器检测到前方有左移的轨迹，将信息传输给控制模块，控制模块点亮对应左移的绿色LED灯，并将播放左移提示音的命令传输给语音录放模块，从而播放左移提示音。

4)默认设置。设备默认识别4种常见动作，播放4种语音：识别开门动作，播放施工电源箱操作指南及相关操作规程；识别关门动作，播放施工电源箱操作完毕后的注意事项；识别手势上移动作，播放施工电源箱的负责人及联系电话；识别手势下移动作，播放施工电源箱的信息，如施工电源箱的负载信息等。接近传感器的动作不识别。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。