专利名称：牧场用电子围栏的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子围栏，该电子围栏是实体防护设施与报警装置的集合体，尤其适用于广大无交流电供应的牧场。
背景技术：
我国是草地资源大国，拥有各类天然草地39，283万公顷，仅次于澳大利亚，居世界第二位。随着草场家庭承包责任制的改革，很多牧民承包了牧场，多数牲畜不再流动性放牧，而是实行棚圈化饲养，目前多适用刺绳网或木栏杆围牧。为了抵抗牲畜撞击，绳网和桩柱均较粗，且需要采取围栏杆深埋等措施，成本较高。然而，即便如此，牲畜还是容易从围栏间隙挤出去，狼等野兽也比较容易爬进来。而且现有木围栏很重，牧民搬迁时，费时费力。为了解决木围栏的缺陷，首先容易想到采用电子围栏作为替代品。现有市场上的电子围栏主要包括以下几种(1)微波对射电子围栏，微波对射由收发分置的微波传感器构成，通过在发射器和接收器之间建立一个不可见的微波空间能量场，对于企图跨越本区域的行为，接收器都会产生报警；( 静电感应式电子围栏，静电感应式电子围栏能够适应各种复杂地形不留死角，无生命危害，克服微波探测器误报率高的缺点；C3)埋地式光纤电缆式电子围栏，它由埋地感应电缆和入侵探测传感器构成，该电子围栏通过隐蔽(埋入地下)的入侵探测传感器，在埋地感应电缆周围产生不可见的电磁场，隐蔽性较好，当有物体踩压时，就会触发报警，提醒管理人员对防区进行察看及处理；(4)振动式电子围栏感应电缆，它由振动感应线缆及振动的感应器构成。振动的感应器可安装在已存在外围栏及墙壁上，对于围墙而言，任何攀爬或敲击围墙引起的振动都将会被探测到，并且报警器将被激活报警。通过对现有各种电子围栏进行考察，发现其具有共同的缺点只能对异常情况进行报警，并不能防止牲畜走出边界；且现有电子围栏依赖外部电源供电，必须建立在具有交流供电的区域之内。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是针对现有各种电子围栏的不能进行实体防护和对交流供电依赖性强的不足，提供一种适合于牧场用的电子围栏。为了解决上述技术问题，本实用新型所提出的技术方案是一种牧场用电子围栏， 包括电栅栏，所述电栅栏包括桩柱、安装在桩柱上的绝缘子、安装在绝缘子上的电栅栏线； 其特征在于，所述电子围栏还包括充放电控制器、与所述充放电控制器连接的太阳能光电池以及风力发电机；与所述充放电控制器连接的超级电容、与所述超级电容连接的逆变器， 所述逆变器输出高压电脉冲并传输至电栅栏线。优选的，所述超级电容由至少2条电容组并联而成，每条电容组由至少5个电容串联而成，使得超级电容具有耐压高、容量大的优点。每个电容还与一只均压电阻并联，可以避免单个电容被击穿。所述电子围栏还包括与所述充放电控制器连接、用于对充放电控制器进行过充电保护以及过放电保护的微处理器，可以延长超级电容的使用寿命。本实用新型采用超级电容代替传统的蓄电池，避免铅污染，更加节能环保。优选的，所述电栅栏线为四根，自上而下分别是第一地线、第一火线、第二地线、 第二火线，其中位于电栅栏末端的第一地线与第二地线通过第一短路导线电连接并形成地线回路用于地线开路故障检测，第一火线与第二火线通过第二短路导线电连接并形成火线回路用于火线开路故障检测。通过优化的设计，该电子围栏具有三种报警模式所述电子围栏还包括检测器、与所述检测器连接的中频载波发生器；所述中频载波发生器向电栅栏线传送中频载波，所述检测器包括用于检测所述电栅栏线上中频载波电流的中频电流互感器，所述中频电流互感器与第一 A/D转换器连接，所述第一 A/D转换器连接至微处理器。当微处理器检测到的中频载波电流为零时进行开路报警。所述电子围栏还包括用于对电栅栏线上的高压电脉冲进行分压的分压电阻，所述分压电阻与隔离器连接，所述隔离器与放大器连接，所述放大器与第二 A/D转换器连接，所述第二 A/D转换器连接至微处理器。当微处理器检测到分压信号电压等于零时，进行对地短路报警。当微处理器检测到分压信号电压低于设定值时，进行触网报警。所述电子围栏还包括与电栅栏连接的避雷电路，防止雷击。由于上述技术方案的采用，本实用新型具有以下优点首先，利用风力和太阳能发电，再由充放电控制器储存电力，不再依赖交流电，使得该电子围栏的适用范围更广泛；牲畜受到电栅栏线上的小电流电击之后，产生心里屏障，不再试图撞击围栏，可以更有效的进行实体防护，且小电流不会损伤牲畜皮毛，并且对人安全。
通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。图1是具体实施例的电子围栏的原理框图；图2是图1中电栅栏的结构图。
具体实施方式
参见图1，本实施例所提出的适于牧场用的电子围栏，主要由以下结构和功能组成(1)电栅栏5，为本实施例电子围栏的防护主体。参见图2，所述电栅栏5包括以下结构桩柱阳、安装在所述桩柱阳上的绝缘子56、安装在绝缘子上的电栅栏线，所述桩柱 55采用30毫米X 30毫米X 2毫米的角钢，表面镀锌防绣，打入地下0.4米，地面以上高度为1. 6米，两根相邻桩柱55之间的距离为7米；桩柱55自顶而下每隔0. 4米安装一只所述绝缘子56，一根桩柱55上一共安装四只；相应的，所述电栅栏线为四条，自上而下分别是用于避雷的第一地线51、第一火线52、第二地线53、第二火线M。对应于不同的牲畜种类，还可以采用不同的桩柱阳、电栅栏线的密度。[0020]其中位于电栅栏5末端的第一地线51与第二地线53通过第一短路导线57电连接，形成一条火线回路，用于测量火线的开路故障状态；第一火线52与第二火线M通过第二短路导线58电连接，可用于测量地线的开路故障状态。(2)绿色能源供电。本实施例的电子围栏包括充放电控制器2、与所述充放电控制器2连接的20瓦/12伏太阳能光电池11以及50瓦/12伏风力发电机12，所述太阳能光电池11与风力发电机12能够互补工作，向充放电控制器2进行供电。(3)超级电容3，与充放电控制器2连接。所述超级电容3(即电容组蓄电器，本申请文件中将其定义为超级电容)包括两条并联的电容组，每条电容组由5个耐压2. 7伏、容量MOO法的电容串联而成，且每个电容还并联有一只10千欧的电阻用以均压、避免个别电容被击穿。电容C1、C2、C3、C4、C5串联成一条电容组，且Cl并联有R1、C2并联有R2、C3并联有R3、C4并联有R4、C5并联有R5 ；电容C6、C7、C8、C9、ClO串联成一条电容组，且C6并联有R6、C7并联有R7、C8并联有R8、C9并联有R9、ClO并联有RlO ；两条电容组并联成完整的超级电容3。电容的串联能够提高电容组的耐压能力，电容组的并联能够提高超级电容 3的耐压容量，整个超级电容3的等效容量约为10安时。(4)逆变器4，与超级电容3连接，将超级电容3输出的12伏直流电逆变成高压交流电，并施加于第一火线52以及第二火线54，逆变器4的输出瞬时功率为1瓦，占空比为 10%，当电栅栏线的长度为4千米时，高压交流信号仍然可以达到6千伏。使用限流电阻将电流限制在10毫安的安全电流以内，采用限压吸收电路，使得电压不会超过6千伏。(5)采用微处理器8进行控制管理，该微处理器8为单片机，微处理器8外接控制键盘81作为人机接口。微处理器8与充放电控制器2连接，对其电压进行监控，当达到额定最高充电电压之后，切断充电回路，防止过充电；当达到额定最低电压之后，微处理器8 产生报警信号，防止过放电，以上技术方案均延长了超级电容3的使用寿命。微处理器8与逆变器4连接，微处理器8通过控制逆变器4的导通角，使逆变器4输出的高压恒定在设定值；通过控制键盘81，可以对微处理器8中的设定值进行修改，使逆变器4的输出电脉冲具有不同的电压和脉冲宽度，以适应不同毛皮的牲畜，例如毛皮薄的牲畜所需的电压比6 千伏略低。微处理器8对逆变器4内的高阻值电阻上的电压进行测量，并计算高压的数值， 从而得知电栅栏线上的电脉冲的电压。(6)与电栅栏5以及微处理器8连接的检测器7，用于对电栅栏线的开路、短路、压降程度进行检测。中频载波发生器71与检测器7连接，将中频载波传送至电栅栏线，检测器7具有中频电流互感器(图中未显示)来检测中频载波，当其检测到的中频载波的电流为零时，微处理器8产生报警信号，通知用户及时排除开路故障。详细来说，第一火线52、第二短路导线58、第二火线54，以及中频电流互感器构成回路，中频载波发生器向第一火线52或者第二火线讨传送中频载波。当两根火线中的任何一根开路时，中频载波电流互感器检测到的中频电流为零。利用第一 A/D转换器将该中频载波电流转换成数字信号，传送至微处理器 8，当微处理器8检测到中频载波电流为零时，判断电栅栏线开路、产生报警信号，通知用户及时排除开路故障。采用具有高压高阻值的分压电阻，对电栅栏线上的高压电脉冲进行分压，经隔离器、放大器后，利用第二 A/D转换器，将分压信号转换成数字信号，传送至微处理器8，当微处理器8检测到分压信号电压等于零时，产生对地短路报警信号，通知用户及时排除短路故障。当微处理器8检测到分压信号电压低于设定值时，判断动物触及电栅栏线，产生触网报警信号，通知用户及时观察。报警驱动器9与微处理器8连接，报警驱动器9上连接有电喇叭91和LED灯92， 报警信号可使得电喇叭91鸣叫和、或LED灯92照亮。并且，在风力充足的夜晚，还可以利用LED灯92为牧民的房屋提供照明。(7)避雷电路6与电栅栏5连接。该避雷电路6包括气体放电管防雷击和吸收过电压，以防止雷击导致的各部分电路的损坏。以上便是从功能以及原理的角度对具体实施例的牧区电子围栏的介绍，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本实用新型不限于在说明书中所述的具体实施例。
权利要求1.一种牧场用电子围栏，包括电栅栏，所述电栅栏包括桩柱、安装在桩柱上的绝缘子、 安装在绝缘子上的电栅栏线；其特征在于，所述电子围栏还包括充放电控制器、与所述充放电控制器连接的太阳能光电池以及风力发电机；与所述充放电控制器连接的超级电容、 与所述超级电容连接的逆变器，所述逆变器输出高压电脉冲并传输至电栅栏线。
2.根据权利要求1所述的电子围栏，其特征在于所述超级电容由至少2条电容组并联而成，每条电容组由至少5个电容串联而成。
3.根据权利要求2所述的电子围栏，其特征在于每个电容还与一只均压电阻并联。
4.根据权利要求1所述的电子围栏，其特征在于所述电子围栏还包括与所述充放电控制器连接、用于对充放电控制器进行过充电保护以及过放电保护的微处理器。
5.根据权利要求1所述的电子围栏，其特征在于所述电栅栏线为四根，自上而下分别是第一地线、第一火线、第二地线、第二火线，其中位于电栅栏末端的第一地线与第二地线通过第一短路导线电连接，第一火线与第二火线电连接通过第二短路导线。
6.根据权利要求4所述的电子围栏，其特征在于所述电子围栏还包括检测器、与所述检测器连接的中频载波发生器；所述中频载波发生器向电栅栏线传送中频载波，所述检测器包括用于检测所述电栅栏线上中频载波电流的中频电流互感器，所述中频电流互感器与第一 A/D转换器连接，所述第一 A/D转换器连接至所述微处理器。
7.根据权利要求4所述的电子围栏，其特征在于所述电子围栏还包括用于对电栅栏线上的高压电脉冲进行分压的分压电阻，所述分压电阻与隔离器连接，所述隔离器与放大器连接，所述放大器与第二 A/D转换器连接，所述第二 A/D转换器连接至所述微处理器。
8.根据权利要求1所述的电子围栏，其特征在于所述电子围栏还包括与电栅栏连接的避雷电路。
9.根据权利要求1所述的电子围栏，其特征在于所述逆变器产生的高压电脉冲的电压小于6千伏。
专利摘要本实用新型涉及一种牧场用电子围栏，包括电栅栏，所述电栅栏包括桩柱、安装在桩柱上的绝缘子、安装在绝缘子上的电栅栏线；充放电控制器、与所述充放电控制器连接的太阳能光电池以及风力发电机；与所述充放电控制器连接的超级电容、与所述超级电容连接的逆变器；所述逆变器输出高压电脉冲并传输至电栅栏线。该电子围栏利用风力以及太阳能发电，再由超级电容储存电力，不再依赖交流电，使得该电子围栏的适用范围更广泛；电栅栏线上的高压电脉冲可以更有效的进行实体防护，且小电流不会损伤牲畜皮毛，并且对人安全。
文档编号E04H17/14GK202073362SQ20102019410
公开日2011年12月14日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者宋国强, 梁森, 陈骏, 陶笑昱, 韩成龙, 马晓欢, 黄莉敏 申请人:上海电机学院