专利名称：可视化微型继电保护自动化测控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种变电站微机保护装置，尤其是应用在变电站微型继电保护自动化测控装置中的可视化可对讲的微型继电保护自动化测控装置。
技术背景现有微型继电保护自动化测控装置都具有完成就地操作和数据监视的人机接ロ単元，数据信息可以传输到外部的上位机上，但上位机监控人员只能监测到数据信息，没有影像和语音信息，人机接ロ部件通常只能满足就地操作和数据的显示，无法完成与上位机监控人员的影像确认、语音对讲、操作互动等功能，传统的保护装置在操作上依赖于操作人员的记忆或文字记录，无法与管理人员达成实时的沟通，易于造成理解上的误导，没有按要求操作选定的设备，或在选定的设备上进行未允许的操作，存在安全隐患。
发明内容本实用新型的目的是为了克服微型继电保护自动化测控装置在操作监视技术上的缺陷，而提供一种可视化微型继电保护自动化测控装置。该装置采用大屏幕液晶显示、摄像単元和对讲单元等相结合，具有在线操作可视化确认功能，不仅可以在大屏幕液晶显示上进行直观清晰的操作，亦可通过影像监控系统和对讲系统与控制室指挥人员进行互动，能全面准确的操作所选择的设备。本实用新型解决技术问题所采用的方案是设计一种可视化微型继电保护自动化测控装置，包括上位机，人机接ロ単元和继电保护単元，其特征在于所述人机接ロ単元，包括ー个独立的CPUl控制单元，人机接ロ单元中的触摸屏或键盘操作系统、显示系统、语音系统和摄像系统分别与CPUl控制单元连接，所述触摸屏或键盘操作系统的控制信息、摄像系统的图像信息和语音系统的声音信息发送给CPUl控制单元，显示系统接收并图文显示CPUl控制单元发出的控制显示信息，语音系统通过CPUl控制单元发送和广播语音信息；所述的继电保护単元，包括ー个独立的中央控制模块CPU2控制单元，继电保护单元中的模拟量采集模块、开关量采集模块、逻辑控制模块与中央控制模块控制单元连接；所述模拟量采集模块和开关量采集模块的采集数据发送到中央控制模块CPU2控制单元，逻辑控制模块接收中央控制模块CPU2的控制信息，并执行中央控制模块CPU2的控制命令；所述CPUl控制单元和中央控制模块CPU2通过CAN通讯连接；所述CPUl控制单元与上位机连接。本实用新型的有益效果是在现有可以完成操作和监视的人机接ロ単元基础上，通过组合大屏幕液晶显示、摄像单元和对讲单元等技术，克服了微型继电保护自动化测控装置在操作影像监视技术上的缺陷，增强人机交互的直观性和清晰度，加强远距离操作监控手段，通过语音系统和影像系统的双重确认，确保操作安全可靠性，提供远程影像和语音帮助，避免因操作人员识别错误导致的误操作。特别是1.影像图文显示系统可使显示内容更丰富、更清晰、更全面，更明确；克服了微型继电保护自动化测控装置在操作监视技术上的缺陷，增强人机交互的直观性、可判断性和高清晰度。2.影像系统增加了操作人员所操作设备和操作指令的可视化校验功能，避免在大规模的变电站选错操作设备；同时，影像可视系统实现了工程师远程可视遥控操作人员现场操作的功能，其实时校验的能力可在大型复杂性操作过程中，避免操作人员做出错误的操作指令。3.语音系统作为影像系统的辅助功能，可以实现远方指挥室与现场操作人员的语音通话，起到远程语音核对工作票的功能，避免操作失误。4.非技术人员在简单培训后，在紧急情况下，可通过远方视频语音遥控的方式，实现快速上岗工作，安全、准确、无误的执行操作指令。
图1为系统原理框图；图2为系统流程图；图3为系统电路人机接ロ单元部分原理图；图4为系统电路模拟量采集部分原理图；图5为系统电路开关量输入部分原理图；图6为系统电路逻辑输出部分原理图。
具体实施方式
本实用新型可视化智能微型继电保护自动化测控装置中，人机接ロ単元是ー个独立的CPUl控制单元。人机接ロ単元包括触摸屏或按键键盘和汉字液晶显示器，触摸屏安装在液晶显示器前(按键键盘放置在液晶屏旁边)。其中，触摸屏或按键键盘的信息发送给CPUl控制单元，液晶显示器接收并图文显示CPUl控制单元发出的触摸控制显示信息。影像系统由触摸屏或按键键盘启动，将影像数据通过CPUl发送到上位机显示系统中。语音系统经由CPUl上传语音信号，并将上位机的语音信号通过CPUl发送到扬声器中。继电保护单元由另外ー个独立的CPU2控制单元组成，继电保护单元包括模拟量采集模块、开关量采集模块和逻辑控制模块。其中，模拟量采集模块和开关量采集模块将模拟信号和开关量信号转换成数字信号，发送到CPU2控制単元，CPU2控制单元经过逻辑判断，把命令发送到逻辑控制模块，由逻辑控制模块输出控制命令。本实用新型可视化智能微型继电保护自动化测控装置中，所述CPUl控制单元包括数字信号处理芯片，由单片机和外围芯片组成。所述单片机型号为MB91F467DB，单片机操作系统将接收的触摸屏或键盘操作系统的控制信息、摄像系统的图像信息和语音系统的声音信息信号，经过逻辑判断，判断人机接ロ単元中的触摸屏或键盘操作系统的功能定义，再通过数据线将控制显示信息发送给液晶显示器。所述人机接ロ単元的显示系统包括液晶显示器，所述液晶显示器界面可安装触摸屏或在显示器侧面安装按键按钮，实现操作者的操作意图在CPUl中做出相应的响应。液晶显示器的分辨率为320*240，液晶显示器为5. 7英寸，可显示可视化智能微型继电保护自动化测控装置本身的參数，也可显示影像信号。触摸屏可以是ー个5. 7英寸大小的触摸屏AMT9532和ー个触摸屏控制芯片AD7843。通过触摸液晶显示器显示的功能按键区域上面的触摸屏，触摸屏将触摸信息转化为坐标信息，发送给触摸屏控制芯片AD7843，信号经过控制芯片AD7843转换成数字信号，发送给CPUl控制单元。所述人机接ロ単元的摄像系统由glass镜头和CMOS图像传感器组成，摄像系统的启动指令由显示系统的触摸屏或按键按钮启动，通过CPUl控制单元中的模数转换芯片AD7843，将图像信息信号经由CPUl控制单元，通过网ロ通讯，将数据传送到上位机上。所述人机接ロ単元的语音系统包括模数转换处理芯片、麦克风和扬声器，所述CPUl控制单元中的模数转换芯片AD7843传输麦克风的语音信号至上位机上，并将上位机上发送的语音信号传输至扬声器。所述麦克风是电容式单指向型高保真微型麦克风，扬声器是小型高保真扬声器。所述继电保护单元的中央控制模块CPU2控制单元包括数字信号处理芯片，由单片机和外围芯片组成，所述单片机型号为MB91F467DB，单片机操作系统将接收的模拟量采集模块和开关量采集模块的采集数据信号，经过逻辑判断，再通过数据线将控制命令发送到继电保护单元的逻辑控制模块。所述继电保护单元开关量采集模块是由电压转换芯片组成，电压转换芯片将外部的开关信号转换成数字信号，即将输入到可视化智能微型继电保护自动化测控装置的外部设备状态，转化成电信号，输入到中央控制模块CPU2控制单元。所述继电保护単元逻辑控制模块是由微型继电器组成。微型继电器接收中央控制模块CPU2控制单元的单片机MB91F467DB发送的命令，把CPU2控制单元发送的电信号转换成逻辑状态输出到外部设备中。所述继电保护单元模拟量采集模块是由微型传感器组成。微型传感器将外部的电流信号和电压信号转换成数字信号，发送到中央控制模块CPU2控制单元的单片机MB91F467DB 中。如附图1所示，可视化智能微机继电保护测控装置主要由九大部分组成(1)CPUl控制单元选用的是MB91F467DB ;(2)操作系统为键盘和触摸屏，触摸屏选用的是AMT9532，5. 7英寸；(3)显示系统，显示系统的液晶显示器选用RaiO RA8835，分辨率是320*240 ；(4)语音系统，选用MIC微型麦克风和4. 5X2x1. 5扬声器；(5)影像系统选用的是MUC204微型摄像头模块。(6)中央控制模块CPU2控制单元寻用MB91F467DB ；(7)模拟量采集模块采用微型传感器；(8)开关量采集模块采用电压转换芯片；(9)逻辑控制模块采用微型继电器。设计时将触摸屏安装在液晶显示器前面，影像系统安装在右上角，语音系统安装在右下角，然后与人机接ロ微控制器相连接。人机接ロ微控制器接收从触摸屏或按键键盘传送的指令信号，判断将要执行的操作，将结果通过液晶显示器呈现，影像直接发送到上位机，语音通过CPUl传送。图2为系统工作流程图，详细的工作过程如下1、CPUl控制单元接受触摸屏或按键键盘的操作指令；2、CPUl控制单元根据指令控制液晶显示器显示相应的内容；3、CPUl控制单元根据指令控制语音系统进行语音通话；4、CPUl控制单元根据指令控制影像系统传输影像数据；5、操作人员完成指令操作；6、CPU2控制单元接受模拟量采集模块数据；[0034]7、CPU2控制单元接受开关量采集模块数据；8、CPU2控制单元接收CPUl控制单元的通讯内容；9、CPU2控制单元根据逻辑和指令要求控制逻辑控制模块；10、逻辑控制模块执行操作人员指令。系统电路原理图如附图3-图6所示，包括CPUl控制单元(Ul，选用MB91F467DB)、液晶显示器LCD(选用RaiO RA8835分辨率是320*240)、触摸屏TP(选用AMT9532，5. 7英寸)、触摸屏控制芯片U2(选用AD7843A)，麦克风(U4，选择MIC型)，扬声器(U5，选用4. 5X2x1. 5微型扬声器)，摄像头(U6，选用的是MUC204微型摄像头模块)，CPU2控制单元(U7，选用MB91F467DB)、模拟量采集(U8，选用AD7865ASZ-1 )、开关量采集(U9，选用TLP181)、逻辑控制(U10，选用 DK1A)。
权利要求1.一种可视化微型继电保护自动化测控装置，包括人机接口单元和继电保护单元，其特征在于所述人机接口单元，包括一个独立的CPUl控制单元,人机接口单元中的触摸屏或键盘操作系统、显示系统、语音系统和摄像系统分别与CPUl控制单元连接，所述触摸屏或键盘操作系统的控制信息、摄像系统的图像信息和语音系统的声音信息发送给CPUl控制单元，显示系统接收并图文显示CPUl控制单元发出的控制显示信息，语音系统通过CPUl控制单元发送和广播语音信息；所述的继电保护单元，包括一个独立的中央控制模块CPU2控制单元，继电保护单元中的模拟量采集模块、开关量采集模块、逻辑控制模块与中央控制模块控制单元连接；所述模拟量采集模块和开关量采集模块的采集数据发送到中央控制模块 CPU2控制单元，逻辑控制模块接收中央控制模块CPU2的控制信息，并执行中央控制模块 CPU2的控制命令；所述CPUl控制单元和中央控制模块CPU2通过CAN通讯连接；所述CPUl 控制单元与上位机连接。
2.按照权利要求1所述的可视化微型继电保护自动化测控装置，其特征在于所述 CPUl控制单元包括数字信号处理芯片，由单片机和外围芯片组成，所述单片机型号为 MB91F467DB，单片机操作系统将接收的触摸屏或键盘操作系统的控制信息、摄像系统的图像信息和语音系统的声音信息信号，经过逻辑判断，判断人机接口单元中的触摸屏或键盘操作系统的功能定义，再通过数据线将控制显示信息发送给液晶显示器。
3.按照权利要求1或2所述的可视化微型继电保护自动化测控装置，其特征在于所述人机接口单元的显示系统包括液晶显示器，所述液晶显示器界面安装触摸屏或在显示器侧面安装按键按钮，实现操作者的操作意图在CPUl中做出相应的响应。
4.按照权利要求1或2所述的可视化微型继电保护自动化测控装置，其特征在于所述人机接口单兀的摄像系统由glass镜头和CMOS图像传感器组成，摄像系统的启动指令由显示系统的触摸屏或按键按钮启动，通过CPUl控制单元中的模数转换芯片AD7843，将图像信息信号经由CPUl控制单元，通过网口通讯，将数据传送到上位机上。
5.按照权利要求1或2所述的可视化微型继电保护自动化测控装置，其特征在于所述人机接口单元的语音系统包括模数转换处理芯片、麦克风和扬声器，所述CPUI控制单元中的模数转换芯片AD7843传输麦克风的语音信号至上位机上，并将上位机上发送的语音信号传输至扬声器。
6.按照权利要求1所述的可视化微型继电保护自动化测控装置，其特征在于所述继电保护单元的中央控制模块CPU2控制单元包括数字信号处理芯片，由单片机和外围芯片组成，所述单片机型号为MB91F467DB，单片机操作系统将接收的模拟量采集模块和开关量采集模块的采集数据信号，经过逻辑判断，再通过数据线将控制命令发送到继电保护单元的逻辑控制模块。
7.按照权利要求1或6所述的可视化微型继电保护自动化测控装置，其特征在于所述继电保护单元的模拟量采集模块包括微型传感器，微型传感器将外部的电流信号和电压信号转换成数字信号，发送到中央控制模块CPU2控制单元的单片机MB91F467DB中。
8.按照权利要求1或6所述的可视化微型继电保护自动化测控装置，其特征在于所述继电保护单元的开关量采集模块包括电压转换芯片，电压转换芯片将外部的开关信号转换成数字信号，发送到中央控制模块CPU2控制单元中。
9.按照权利要求1或6所述的可视化微型继电保护自动化测控装置，其特征在于所述继电保护单元的逻辑控制模块包括微型继电器，微型继电器接收中央控制模块CPU2控制单元的单片机MB91F467DB发出的控制命令，并输出到外部设 备中。
专利摘要本实用新型是一种可视化微型继电保护自动化测控装置。包括上位机，人机接口和继电保护单元。在人机接口中，操作系统的控制信息以及影像系统和语音系统的信息发送给CPU1控制单元，CPU1控制单元发出的控制显示信息，并通过语音系统发送语音信息。在继电保护单元中，模拟量采集模块和开关量采集模块将采集到的信号，发送到中央控制模块，中央控制模块经逻辑分析和处理，将执行信号发送到逻辑控制模块，再由逻辑控制模块完成对外的输出命令。本实用新型采用屏幕影像图文液晶显示，增强人机交互的直观性和清晰度，加强远距离操作监控手段，通过语音系统和影像系统的双重确认，确保操作安全可靠性，提供远程影像和语音帮助，避免因操作人员识别错误导致的误操作。
文档编号H04N7/18GK202886969SQ201220578819
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者孙泽廷 申请人:天津港保税区益诚电力设备有限公司