六氟化硫气体泄漏监测报警装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种六氟化硫气体泄漏监测报警装置，包括多个信号采集终端、主控制器、显示报警器和供电电源；信号采集终端由六氟化硫传感器和第一RS-485通信接口电路构成；主控制器包括微控制器模块、通过电平转换电路模块与微控制器模块相接的光电隔离电路和与光电隔离电路相接的第二RS-485通信接口电路，微控制器模块的输入端接有按键操作电路；显示报警器由数码管显示电路和声光报警器电路组成，数码管显示电路与微控制器模块的输出端相接，声光报警器电路与电平转换电路模块相接。本实用新型数据检测传输稳定性好，工作可靠性高，能够有效地减少六氟化硫气体泄漏，及时发现电气设备故障，保障工作人员的身体健康。
【专利说明】六氟化硫气体泄漏监测报警装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于气体泄漏检测【技术领域】，具体涉及一种六氟化硫气体泄漏监测报
I=I目.0
【背景技术】
[0002]随着电力科学技术的不断发展，六氟化硫凭借其特殊的绝缘和灭弧能力，在电力行业、系统中得到了广泛应用，几乎成了中压、高压和超高压开关中所使用的唯一绝缘和灭弧介质。与此同时，其安全性也得到了人们的广泛关注。为此，《电业安全工作规程》特别规定，装有六氟化硫设备的配电装置和气体实验室必须安装六氟化硫气体泄漏报警装置。由于制造质量和安装工艺、密封元件老化等原因，六氟化硫气体的泄漏也是难以避免的，这种无色无味有毒气体的泄漏直接影响工作人员的人身安全和电力系统的安全、可靠的运行。因此，六氟化硫电力设备的实时在线监测对电力系统未来的发展至关重要。目前，公知的六氟化硫测量方法通常采用基于化学反应的检测手段，需经常更换检测装置的化学药品，其缺点是使用寿命短，测量精度差，数据读取不方便，现场工作人员无法及时发现泄漏的六氟化硫气体，也不便在线实时监测六氟化硫气体，极有可能造成重大的电力系统安全事故。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其结构简单，数据检测传输稳定性好，工作可靠性高，能够有效地减少六氟化硫气体泄漏，及时发现电气设备故障，保障工作人员的身体健康，实用性强。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:包括多个布设在被监测环境中的信号采集终端、主控制器和显示报警器，以及为信号采集终端、主控制器和显示报警器供电的供电电源；所述信号采集终端由六氟化硫传感器和与六氟化硫传感器相接的第一 RS-485通信接口电路构成；所述主控制器包括微控制器模块、通过电平转换电路模块与微控制器模块相接的光电隔离电路和与光电隔离电路相接的第二 RS-485通信接口电路，所述第二 RS-485通信接口电路与电平转换电路模块相接，所述微控制器模块的输入端接有按键操作电路；所述第一 RS-485通信接口电路与电平转换电路模块和第二 RS-485通信接口电路均相接；所述显示报警器由数码管显示电路和声光报警器电路组成，所述数码管显示电路与微控制器模块的输出端相接，所述声光报警器电路与电平转换电路模块相接；所述供电电源包括12V直流电源、与12V直流电源相接且用于将12V直流电转换为5V直流电的第一电压转换电路和与第一电压转换电路且用于将5V直流电转换为3.3V直流电的第二电压转换电路，所述微控制器模块和按键操作电路均与第二电压转换电路的3.3V电压输出端相接，所述电平转换电路模块和光电隔离电路均与第一电压转换电路的5V电压输出端和第二电压转换电路的3.3V电压输出端相接，所述第一 RS-485通信接口电路、第二 RS-485通信接口电路和数码管显示电路均与第一电压转换电路的5V电压输出端相接，所述声光报警器电路与12V直流电源的12V电压输出端相接。
[0005]上述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述六氟化硫传感器为SM-SF6红外气体六氟化硫传感器。
[0006]上述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述微控制器模块主要由单片机MSP430F149构成。
[0007]上述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述电平转换电路模块由电平转换芯片74LVC4245构成，所述电平转换芯片74LVC4245的第I引脚和第2引脚均与第一电压转换电路的5V电压输出端相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第23引脚和第24引脚均与第二电压转换电路的3.3V电压输出端相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第11引脚、第12引脚和第13引脚均接地，所述电平转换芯片74LVC4245的第21引脚与单片机MSP430F149的第44引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第20引脚与单片机MSP430F149的第45引脚相接。
[0008]上述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述第一 RS-485通信接口电路由第一芯片MAX485构成，所述第一芯片MAX485的第I引脚和第4引脚均与六氟化硫传感器的信号输出端SF6_0UT相接，所述第一芯片MAX485的第2引脚和第3引脚均与电平转换芯片74LVC4245的第4引脚相接，所述第一芯片MAX485的第5引脚接地，所述第一芯片MAX485的第8引脚与第一电压转换电路的5V电压输出端相接，所述第一芯片MAX485的第6引脚为第一 RS-485通信接口电路的信号发送端TXDl且通过RS-485总线与第二 RS-485通信接口电路的信号接收端相接，所述第一芯片MAX485的第7引脚为第一 RS-485通信接口电路的信号接收端RXDl且通过RS-485总线与第二 RS-485通信接口电路的信号发送端相接。
[0009]上述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述光电隔离电路由型号均为TLP521-1的光电隔离芯片U6、U7和U8，以及电阻R17、R18、R19、R20、R21和R22组成；所述光电隔离芯片U6的第I引脚通过电阻R17与第二电压转换电路的3.3V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U6的第2引脚与单片机MSP430F149的第31引脚相接，所述光电隔离芯片U6的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U6的第4引脚通过电阻R18与第一电压转换电路的5V电压输出端相接；所述光电隔离芯片U7的第I引脚通过电阻R19与第二电压转换电路的3.3V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U7的第2引脚与单片机MSP430F149的第32引脚相接，所述光电隔离芯片U7的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U7的第4引脚通过电阻R20与第一电压转换电路的5V电压输出端相接；所述光电隔离芯片U8的第I引脚通过电阻R21与第一电压转换电路的5V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U8的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U8的第4引脚与单片机MSP430F149的第33引脚相接，且通过电阻R22与第二电压转换电路的3.3V电压输出端相接。
[0010]上述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述第二 RS-485通信接口电路包括第二芯片MAX485，具有三个引脚的RS-485接插件J-485，稳压二极管D4和D5，电感LI和L2，非极性电容C14和C15，以及电阻R6、R7和R8 ;所述第二芯片MAX485的第I引脚与光电隔离芯片U8的第2引脚相接，所述第二芯片MAX485的第2引脚和第3引脚均与光电隔离芯片U6的第4引脚相接，所述第二芯片MAX485的第4引脚与光电隔离芯片U7的第4引脚相接，所述第二芯片MAX485的第6引脚与电阻R7的一端、电阻R8的一端、非极性电容C14的一端和电感L2的一端相接,所述第二芯片MAX485的第7引脚与电阻R6的一端、电阻R7的另一端、非极性电容C15的一端和电感LI的一端相接,所述第二芯片MAX485的第5引脚、电阻R8的另一端、非极性电容C14的另一端和非极性电容C15的另一端均接地，所述第二芯片MAX485的第8引脚和电阻R6的另一端均与第一电压转换电路的5V电压输出端相接，所述电感L2的另一端和稳压二极管D5的阴极均与RS-485接插件J-485的第2引脚相接，所述RS-485接插件J-485的第2引脚为第二 RS-485通信接口电路的信号接收端RXD2且通过RS-485总线与第一 RS-485通信接口电路的信号发送端相接，所述电感LI的另一端和稳压二极管D4的阴极均与RS-485接插件J-485的第I引脚相接，所述RS-485接插件J-485的第I引脚为第二 RS-485通信接口电路的信号发送端TXD2且通过RS-485总线与第一 RS-485通信接口电路的信号接收端相接，所述稳压二极管D5的阳极和稳压二极管D4的阳极均接地，所述RS-485接插件J-485的第3引脚与电平转换芯片74LVC4245的第4引脚相接。
[0011]上述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述按键操作电路由按键 S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8 和 S9,以及电阻 R9、RIO、Rll、R12、R13、R14、R15 和 R16 组成，所述按键S2的一端和电阻R9的一端均与单片机MSP430F149的第12引脚相接，所述按键S3的一端和电阻RlO的一端均与单片机MSP430F149的第13引脚相接，所述按键S4的一端和电阻Rll的一端均与单片机MSP430F149的第14引脚相接，所述按键S5的一端和电阻R12的一端均与单片机MSP430F149的第15引脚相接，所述按键S6的一端和电阻R13的一端均与单片机MSP430F149的第16引脚相接，所述按键S7的一端和电阻R14的一端均与单片机MSP430F149的第17引脚相接，所述按键S8的一端和电阻R15的一端均与单片机MSP430F149的第18引脚相接，所述按键S9的一端和电阻R16的一端均与单片机MSP430F149的第19引脚相接；所述按键S2的另一端、按键S3的另一端、按键S4的另一端、按键S5的另一端、按键S6的另一端、按键S7的另一端、按键S8的另一端和按键S9的另一端均接地，所述电阻R9的另一端、电阻RlO的另一端、电阻Rll的另一端、电阻R12的另一端、电阻R13的另一端、电阻R14的另一端、电阻R15的另一端和电阻R16的另一端均与第二电压转换电路的3.3V电压输出端相接。
[0012]上述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述数码管显示电路包括数码管驱动芯片CH451，第一八段数码管LED1，第二八段数码管LED2，极性电容C17和电阻R24，以及非极性电容C16和C18 ;所述数码管驱动芯片CH451的第2引脚、极性电容C17的正极和非极性电容C18的一端均与第一电压转换电路的5V电压输出端相接，所述数码管驱动芯片CH451的第15引脚、极性电容C17的负极和非极性电容C18的另一端均接地，所述数码管驱动芯片CH451的第16引脚与非极性电容C16的一端和电阻R24的一端相接，所述非极性电容C16的另一端与第一电压转换电路的5V电压输出端相接,所述电阻R24的另一端接地；所述第一八段数码管LEDl的管脚a和第二八段数码管LED2的管脚a均与数码管驱动芯片CH451的第18引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚b和第二八段数码管LED2的管脚b均与数码管驱动芯片CH451的第19引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚c和第二八段数码管LED2的管脚c均与数码管驱动芯片CH451的第20引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚d和第二八段数码管LED2的管脚d均与数码管驱动芯片CH451的第21引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚e和第二八段数码管LED2的管脚e均与数码管驱动芯片CH451的第22引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚f和第二八段数码管LED2的管脚f均与数码管驱动芯片CH451的第23引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚g和第二八段数码管LED2的管脚g均与数码管驱动芯片CH451的第24引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚h和第二八段数码管LED2的管脚h均与数码管驱动芯片CH451的第I引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的段选管脚Ml与数码管驱动芯片CH451的第7引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的段选管脚M2与数码管驱动芯片CH451的第8引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的段选管脚M3与数码管驱动芯片CH451的第9引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的段选管脚M4与数码管驱动芯片CH451的第10引脚相接，所述第二八段数码管LED2的段选管脚Ml与数码管驱动芯片CH451的第11引脚相接，所述第二八段数码管LED2的段选管脚M2与数码管驱动芯片CH451的第12引脚相接，所述第二八段数码管LED2的段选管脚M3与数码管驱动芯片CH451的第13引脚相接，所述第二八段数码管LED2的段选管脚M4与数码管驱动芯片CH451的第14引脚相接；所述数码管驱动芯片CH451的第3引脚与单片机MSP430F149的第39引脚相接；所述数码管驱动芯片CH451的第4引脚与单片机MSP430F149的第38引脚相接；所述数码管驱动芯片CH451的第5引脚与单片机MSP430F149的第37引脚相接；所述数码管驱动芯片CH451的第6引脚与单片机MSP430F149的第36引脚相接。
[0013]上述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述声光报警器电路由继电器SRD-12VDC-SL-C、开关二极管D6、电阻R23和声光报警器BBJ组成，所述继电器SRD-12VDC-SL-C的第I引脚和开关二极管D6的阴极均与电平转换芯片74LVC4245的第3引脚相接，所述继电器SRD-12VDC-SL-C的第3引脚和开关二极管D6的阳极均接地，所述继电器SRD-12VDC-SL-C的第2引脚通过电阻R23与12V直流电源的12V电压输出端相接，所述继电器SRD-12VDC-SL-C第4引脚与声光报警器BBJ的正极电源端相接，所述声光报警器BBJ的负极电源端接地。
[0014]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0015]1、本实用新型结构简单，设计新颖合理，实现方便。
[0016]2、本实用新型的六氟化硫传感器采用了 SM-SF6红外气体六氟化硫传感器，具有体积小、功耗低、使用寿命长、无需经常维护的优点。
[0017]3、本实用新型采用了 RS-485通信方式，数据传输可靠、稳定且误码率低，不会因为外界干扰影响了通信。
[0018]4、本实用新型的显示报警器采用了数码管显示电路轮流显示各个监测点处的六氟化硫气体浓度，能够对现场工作人员造成较强的视觉刺激，且容易被工作人员在较远的距离识别；采用了声光报警器电路，在监测点处的六氟化硫气体浓度值超过六氟化硫气体浓度报警阈值时，能够通过声光报警器电路发出声光报警信号，提醒现场工作人员注意安全和采取相关的应急措施，使得工作人员能够及时发现电气设备故障，保障工作人员的身体健康，且为电力企业生产安全提供技术保证，缩短了停电检修、补气的时间，节约了检修费用。
[0019]5、本实用新型的工作可靠性高，能够适用于各种场所的六氟化硫气体在线监测，实用性强，便于推广使用。[0020]综上所述，本实用新型结构简单，数据检测传输稳定性好，工作可靠性高，能够有效地减少六氟化硫气体泄漏，及时发现电气设备故障，保障工作人员的身体健康，实用性强。
[0021]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的电路原理框图。
[0023]图2为本实用新型微控制器模块的电路原理图。
[0024]图3为本实用新型电平转换电路模块的电路原理图。
[0025]图4为本实用新型第一 RS-485通信接口电路的电路原理图。
[0026]图5为本实用新型光电隔离电路的电路原理图。
[0027]图6为本实用新型第二 RS-485通信接口电路的电路原理图。
[0028]图7为本实用新型按键操作电路的电路原理图。
[0029]图8为本实用新型数码管显示电路的电路原理图。
[0030]图9为本实用新型声光报警器电路的电路原理图。 [0031]附图标记说明:
[0032]I一彳目号米集终端；1-1 一六氟化硫传感器；
[0033]1~2一第一 RS-485通f目接口电路； 2—王控制器；
[0034]2-1 一微控制器模块；2-2 —电平转换电路模块；
[0035]2-3—光电隔离电路；2-4—第二 RS-485通信接口电路；
[0036]2-5—按键操作电路；3—显示报警器；
[0037]3-1—数码管显示电路；3-2—声光报警器电路；
[0038]4一供电电源；4-1—12V直流电源；
[0039]4-2—第一电压转换电路；4-3—第二电压转换电路。
【具体实施方式】
[0040]如图1所示，本实用新型包括多个布设在被监测环境中的信号采集终端1、主控制器2和显示报警器3，以及为信号采集终端1、主控制器2和显示报警器3供电的供电电源4 ;所述信号采集终端I由六氟化硫传感器1-1和与六氟化硫传感器1-1相接的第一 RS-485通信接口电路1-2构成；所述主控制器2包括微控制器模块2-1、通过电平转换电路模块2-2与微控制器模块2-1相接的光电隔离电路2-3和与光电隔离电路2-3相接的第二 RS-485通信接口电路2-4，所述第二 RS-485通信接口电路2-4与电平转换电路模块2_2相接，所述微控制器模块2-1的输入端接有按键操作电路2-5 ;所述第一 RS-485通信接口电路1_2与电平转换电路模块2-2和第二 RS-485通信接口电路2-4均相接；所述显示报警器3由数码管显示电路3-1和声光报警器电路3-2组成，所述数码管显示电路3-1与微控制器模块2-1的输出端相接，所述声光报警器电路3-2与电平转换电路模块2-2相接；所述供电电源4包括12V直流电源4-1、与12V直流电源4-1相接且用于将12V直流电转换为5V直流电的第一电压转换电路4-2和与第一电压转换电路4-2且用于将5V直流电转换为3.3V直流电的第二电压转换电路4-3，所述微控制器模块2-1和按键操作电路2-5均与第二电压转换电路4-3的3.3V电压输出端相接，所述电平转换电路模块2-2和光电隔离电路2-3均与第一电压转换电路4-2的5V电压输出端和第二电压转换电路4-3的3.3V电压输出端相接，所述第一 RS-485通信接口电路1-2、第二 RS-485通信接口电路2_4和数码管显示电路3_1均与第一电压转换电路4-2的5V电压输出端相接，所述声光报警器电路3-2与12V直流电源4-1的12V电压输出端相接。
[0041]本实施例中，所述六氟化硫传感器1-1为SM-SF6红外气体六氟化硫传感器。SM-SF6红外气体六氟化硫传感器是基于双光束双波长红外测量技术及高精度数字处理技术实现的，测量范围是O?lOOOppm，精度较高，数字信号输出，符合Modbus协议，保存温度-25到60摄氏度；这种传感器的原理与电化学和负电晕放电原理相比有以下几个优点:
1.红外光谱吸收原理(NDIR)，反应速度较快，不需要进行预热；2.双波长，带温度补偿；3高可靠性，在检测过程中不会与其他不相关的气体产生交叉反应，避免了干扰；4.寿命比较长，一般可以达到十年以上；5.具有较高的性价比，与电化学传感器相比省去了售后维护费用；6.可以输出数字量和模拟量；另外，这种传感器与热导原理相比，具有体积小，低功耗，可电池供电，无需庞大的加热系统，一年以上的校准周期，无需维护的优点。
[0042]如图2所示，本实施例中，所述微控制器模块2-1主要由单片机MSP430F149构成。单片机MSP430F149的功耗低，数据处理速度快，且集成了比较丰富的片内外设，能够很好地满足使用需求。
[0043]如图3所示，本实施例中，所述电平转换电路模块2-2由电平转换芯片74LVC4245构成，所述电平转换芯片74LVC4245的第I引脚和第2引脚均与第一电压转换电路4_2的5V电压输出端相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第23引脚和第24引脚均与第二电压转换电路4-3的3.3V电压输出端相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第11引脚、第12引脚和第13引脚均接地，所述电平转换芯片74LVC4245的第21引脚与单片机MSP430F149的第44引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第20引脚与单片机MSP430F149的第45引脚相接。
[0044]如图4所示，本实施例中，所述第一 RS-485通信接口电路1_2由第一芯片MAX485构成，所述第一芯片MAX485的第I引脚和第4引脚均与六氟化硫传感器1_1的信号输出端SF6_0UT相接，所述第一芯片MAX485的第2引脚和第3引脚均与电平转换芯片74LVC4245的第4引脚相接，所述第一芯片MAX485的第5引脚接地，所述第一芯片MAX485的第8引脚与第一电压转换电路4-2的5V电压输出端相接,所述第一芯片MAX485的第6引脚为第一RS-485通信接口电路1-2的信号发送端TXDl且通过RS-485总线与第二 RS-485通信接口电路2-4的信号接收端相接，所述第一芯片MAX485的第7引脚为第一 RS-485通信接口电路1-2的信号接收端RXDl且通过RS-485总线与第二 RS-485通信接口电路2_4的信号发送端相接。
[0045]如图5所示，本实施例中，所述光电隔离电路2-3由型号均为TLP521-1的光电隔离芯片U6、U7和U8，以及电阻R17、R18、R19、R20、R21和R22组成；所述光电隔离芯片U6的第I引脚通过电阻R17与第二电压转换电路4-3的3.3V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U6的第2引脚与单片机MSP430F149的第31引脚相接，所述光电隔离芯片U6的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U6的第4引脚通过电阻R18与第一电压转换电路4-2的5V电压输出端相接；所述光电隔离芯片U7的第I引脚通过电阻R19与第二电压转换电路4-3的3.3V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U7的第2引脚与单片机MSP430F149的第32引脚相接，所述光电隔离芯片U7的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U7的第4引脚通过电阻R20与第一电压转换电路4-2的5V电压输出端相接；所述光电隔离芯片U8的第I引脚通过电阻R21与第一电压转换电路4-2的5V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U8的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U8的第4引脚与单片机MSP430F149的第33引脚相接，且通过电阻R22与第二电压转换电路4-3的3.3V电压输出端相接。
[0046]如图6所示，本实施例中，所述第二 RS-485通信接口电路2-4包括第二芯片MAX485，具有三个引脚的RS-485接插件J-485，稳压二极管D4和D5，电感LI和L2，非极性电容C14和C15，以及电阻R6、R7和R8 ;所述第二芯片MAX485的第I引脚与光电隔离芯片U8的第2引脚相接，所述第二芯片MAX485的第2引脚和第3引脚均与光电隔离芯片U6的第4引脚相接，所述第二芯片MAX485的第4引脚与光电隔离芯片U7的第4引脚相接，所述第二芯片MAX485的第6引脚与电阻R7的一端、电阻R8的一端、非极性电容C14的一端和电感L2的一端相接，所述第二芯片MAX485的第7引脚与电阻R6的一端、电阻R7的另一端、非极性电容C15的一端和电感LI的一端相接,所述第二芯片MAX485的第5引脚、电阻R8的另一端、非极性电容C14的另一端和非极性电容C15的另一端均接地，所述第二芯片MAX485的第8引脚和电阻R6的另一端均与第一电压转换电路4_2的5V电压输出端相接，所述电感L2的另一端和稳压二极管D5的阴极均与RS-485接插件J-485的第2引脚相接，所述RS-485接插件J-485的第2引脚为第二 RS-485通信接口电路2_4的信号接收端RXD2且通过RS-485总线与第一 RS-485通信接口电路1_2的信号发送端相接，所述电感LI的另一端和稳压二极管D4的阴极均与RS-485接插件J-485的第I引脚相接，所述RS-485接插件J-485的第I引脚为第二 RS-485通信接口电路2_4的信号发送端TXD2且通过RS-485总线与第一 RS-485通信接口电路1-2的信号接收端相接，所述稳压二极管D5的阳极和稳压二极管D4的阳极均接地，所述RS-485接插件J-485的第3引脚与电平转换芯片74LVC4245的第4引脚相接。
[0047]如图7所示，本实施例中，所述按键操作电路2-5由按键S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8 和 S9，以及电阻 R9、RIO、Rll、R12、R13、R14、R15 和 R16 组成，所述按键 S2 的一端和电阻R9的一端均与单片机MSP430F149的第12引脚相接，所述按键S3的一端和电阻RlO的一端均与单片机MSP430F149的第13引脚相接，所述按键S4的一端和电阻Rll的一端均与单片机MSP430F149的第14引脚相接，所述按键S5的一端和电阻R12的一端均与单片机MSP430F149的第15引脚相接，所述按键S6的一端和电阻R13的一端均与单片机MSP430F149的第16引脚相接，所述按键S7的一端和电阻R14的一端均与单片机MSP430F149的第17引脚相接，所述按键S8的一端和电阻R15的一端均与单片机MSP430F149的第18引脚相接，所述按键S9的一端和电阻R16的一端均与单片机MSP430F149的第19引脚相接；所述按键S2的另一端、按键S3的另一端、按键S4的另一端、按键S5的另一端、按键S6的另一端、按键S7的另一端、按键S8的另一端和按键S9的另一端均接地，所述电阻R9的另一端、电阻RlO的另一端、电阻Rll的另一端、电阻R12的另一端、电阻R13的另一端、电阻R14的另一端、电阻R15的另一端和电阻R16的另一端均与第二电压转换电路4-3的3.3V电压输出端相接。
[0048]如图8所示，本实施例中，所述数码管显示电路3-1包括数码管驱动芯片CH451，第一八段数码管LED1，第二八段数码管LED2，极性电容C17和电阻R24，以及非极性电容C16和C18 ;所述数码管驱动芯片CH451的第2引脚、极性电容C17的正极和非极性电容C18的一端均与第一电压转换电路4-2的5V电压输出端相接，所述数码管驱动芯片CH451的第15引脚、极性电容C17的负极和非极性电容C18的另一端均接地，所述数码管驱动芯片CH451的第16引脚与非极性电容C16的一端和电阻R24的一端相接，所述非极性电容C16的另一端与第一电压转换电路4-2的5V电压输出端相接，所述电阻R24的另一端接地；所述第一八段数码管LEDl的管脚a和第二八段数码管LED2的管脚a均与数码管驱动芯片CH451的第18引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚b和第二八段数码管LED2的管脚b均与数码管驱动芯片CH451的第19引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚c和第二八段数码管LED2的管脚c均与数码管驱动芯片CH451的第20引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚d和第二八段数码管LED2的管脚d均与数码管驱动芯片CH451的第21引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚e和第二八段数码管LED2的管脚e均与数码管驱动芯片CH451的第22引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚f和第二八段数码管LED2的管脚f均与数码管驱动芯片CH451的第23引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚g和第二八段数码管LED2的管脚g均与数码管驱动芯片CH451的第24引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚h和第二八段数码管LED2的管脚h均与数码管驱动芯片CH451的第I引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的段选管脚Ml与数码管驱动芯片CH451的第7引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的段选管脚M2与数码管驱动芯片CH451的第8引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的段选管脚M3与数码管驱动芯片CH451的第9引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的段选管脚M4与数码管驱动芯片CH451的第10引脚相接，所述第二八段数码管LED2的段选管脚Ml与数码管驱动芯片CH451的第11引脚相接，所述第二八段数码管LED2的段选管脚M2与数码管驱动芯片CH451的第12引脚相接，所述第二八段数码管LED2的段选管脚M3与数码管驱动芯片CH451的第13引脚相接，所述第二八段数码管LED2的段选管脚M4与数码管驱动芯片CH451的第14引脚相接；所述数码管驱动芯片CH451的第3引脚与单片机MSP430F149的第39引脚相接；所述数码管驱动芯片CH451的第4引脚与单片机MSP430F149的第38引脚相接；所述数码管驱动芯片CH451的第5引脚与单片机MSP430F149的第37引脚相接；所述数码管驱动芯片CH451的第6引脚与单片机MSP430F149的第36引脚相接。
[0049]如图9所示，本实施例中，所述声光报警器电路3-2由继电器SRD-12VDC-SL-C、开关二极管D6、电阻R23和声光报警器BBJ组成，所述继电器SRD-12VDC-SL-C的第I引脚和开关二极管D6的阴极均与电平转换芯片74LVC4245的第3引脚相接，所述继电器SRD-12VDC-SL-C的第3引脚和开关二极管D6的阳极均接地，所述继电器SRD-12VDC-SL-C的第2引脚通过电阻R23与12V直流电源4-1的12V电压输出端相接，所述继电器SRD-12VDC-SL-C第4引脚与声光报警器BBJ的正极电源端相接，所述声光报警器BBJ的负极电源端接地。
[0050]本实用新型使用时，将多个信号采集终端I布设在被监测环境中(例如GIS开关室中)的多个监测点处，各个六氟化硫传感器1-1对相应监测点处的六氟化硫气体浓度进行实时检测并将所检测到的六氟化硫气体浓度信号经过第一 RS-485通信接口电路1-2传输给第二 RS-485通信接口电路2-4，再经由光电隔离电路2-3和电平转换电路模块2_2转换为微控制器模块2-1能够识别的3.3V电压信号后输出给微控制器模块2-1,微控制器模块2-1接收各个监测点处的六氟化硫传感器1-1检测到的六氟化硫气体浓度信号，通过数码管显示电路3-1轮流显示各个监测点处的六氟化硫气体浓度，同时，微控制器模块2-1将各个监测点处的六氟化硫气体浓度值与预先通过操作按键操作电路2-5设置的六氟化硫气体浓度报警阈值相比较，当有监测点处的六氟化硫气体浓度值超过六氟化硫气体浓度报警阈值时，微控制器模块2-1控制声光报警器电路3-2发出声光报警信号，提醒现场工作人员注意安全和采取相关的应急措施。
[0051]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:包括多个布设在被监测环境中的信号采集终端(I)、主控制器(2)和显示报警器(3)，以及为信号采集终端(I)、主控制器(2)和显示报警器(3)供电的供电电源(4);所述信号采集终端(I)由六氟化硫传感器(1-1)和与六氟化硫传感器(1-1)相接的第一 RS-485通信接口电路(1-2)构成；所述主控制器⑵包括微控制器模块(2-1)、通过电平转换电路模块(2-2)与微控制器模块(2-1)相接的光电隔离电路(2-3)和与光电隔离电路(2-3)相接的第二 RS-485通信接口电路(2-4)，所述第二 RS-48 5通信接口电路(2-4)与电平转换电路模块(2_2)相接，所述微控制器模块(2-1)的输入端接有按键操作电路(2-5);所述第一 RS-485通信接口电路(1_2)与电平转换电路模块(2-2)和第二 RS-485通信接口电路(2-4)均相接；所述显示报警器(3)由数码管显示电路(3-1)和声光报警器电路(3-2)组成，所述数码管显示电路(3-1)与微控制器模块(2-1)的输出端相接，所述声光报警器电路(3-2)与电平转换电路模块(2-2)相接；所述供电电源(4)包括12V直流电源(4-1)、与12V直流电源(4-1)相接且用于将12V直流电转换为5V直流电的第一电压转换电路(4-2)和与第一电压转换电路(4-2)且用于将5V直流电转换为3.3V直流电的第二电压转换电路(4-3)，所述微控制器模块(2-1)和按键操作电路(2-5)均与第二电压转换电路(4-3)的3.3V电压输出端相接，所述电平转换电路模块(2-2)和光电隔离电路(2-3)均与第一电压转换电路(4-2)的5V电压输出端和第二电压转换电路(4-3)的3.3V电压输出端相接，所述第一 RS-485通信接口电路(1_2)、第二 RS-485通信接口电路(2-4)和数码管显示电路(3-1)均与第一电压转换电路(4_2)的5V电压输出端相接，所述声光报警器电路(3-2)与12V直流电源(4-1)的12V电压输出端相接。
2.按照权利要求1所述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述六氟化硫传感器(1-1)为SM-SF6红外气体六氟化硫传感器。
3.按照权利要求1所述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述微控制器模块(2-1)主要由单片机MSP430F149构成。
4.按照权利要求3所述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述电平转换电路模块(2-2)由电平转换芯片74LVC4245构成，所述电平转换芯片74LVC4245的第I引脚和第2引脚均与第一电压转换电路(4-2)的5V电压输出端相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第23引脚和第24引脚均与第二电压转换电路(4_3)的3.3V电压输出端相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第11引脚、第12引脚和第13引脚均接地，所述电平转换芯片74LVC4245的第21引脚与单片机MSP430F149的第44引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第20引脚与单片机MSP430F149的第45引脚相接。
5.按照权利要求4所述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述第一RS-485通信接口电路(1-2)由第一芯片MAX485构成，所述第一芯片MAX485的第I引脚和第4引脚均与六氟化硫传感器(1-1)的信号输出端SF6_OUT相接,所述第一芯片MAX485的第2引脚和第3引脚均与电平转换芯片74LVC4245的第4引脚相接，所述第一芯片MAX485的第5引脚接地，所述第一芯片MAX485的第8引脚与第一电压转换电路(4_2)的5V电压输出端相接，所述第一芯片MAX485的第6引脚为第一 RS-485通信接口电路(1_2)的信号发送端TXDl且通过RS-485总线与第二 RS-485通信接口电路(2_4)的信号接收端相接，所述第一芯片MAX485的第7引脚为第一 RS-485通信接口电路(1_2)的信号接收端RXDl且通过RS-485总线与第二 RS-485通信接口电路(2_4)的信号发送端相接。
6.按照权利要求4所述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述光电隔离电路(2-3)由型号均为TLP521-1的光电隔离芯片U6、U7和U8，以及电阻R17、R18、R19、R20、R21和R22组成；所述光电隔离芯片U6的第I引脚通过电阻R17与第二电压转换电路(4-3)的3.3V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U6的第2引脚与单片机MSP430F149的第31引脚相接，所述光电隔离芯片U6的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U6的第4引脚通过电阻R18与第一电压转换电路(4-2)的5V电压输出端相接；所述光电隔离芯片U7的第I引脚通过电阻R19与第二电压转换电路(4-3)的3.3V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U7的第2引脚与单片机MSP430F149的第32引脚相接，所述光电隔离芯片U7的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U7的第4引脚通过电阻R20与第一电压转换电路(4-2)的5V电压输出端相接；所述光电隔离芯片U8的第I引脚通过电阻R21与第一电压转换电路(4-2)的5V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U8的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U8的第4引脚与单片机MSP430F149的第33引脚相接，且通过电阻R22与第二电压转换电路(4-3)的3.3V电压输出端相接。
7.按照权利要求6所述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述第二RS-485通信接口电路(2-4)包括第二芯片MAX485，具有三个引脚的RS-485接插件J-485，稳压二极管D4和D5，电感LI和L2，非极性电容C14和C15，以及电阻R6、R7和R8 ;所述第二芯片MAX485的第I引脚与光电隔离芯片U8的第2引脚相接，所述第二芯片MAX485的第2引脚和第3引脚均与光电隔离芯片U6的第4引脚相接，所述第二芯片MAX485的第4引脚与光电隔离芯片U7的第4引脚相接，所述第二芯片MAX485的第6引脚与电阻R7的一端、电阻R8的一端、非极性电容C14的一端和电感L2的一端相接，所述第二芯片MAX485的第7引脚与电阻R6的一端、电阻R7的另一端、非极性电容C15的一端和电感LI的一端相接，所述第二芯片MAX485的第5引脚、电阻R8的另一端、非极性电容C14的另一端和非极性电容C15的另一端均接地,所述第二芯片MAX485的第8引脚和电阻R6的另一端均与第一电压转换电路(4-2)的5V电压输出端相接，所述电感L2的另一端和稳压二极管D5的阴极均与RS-485接插件J-485的第2引脚相接，所述RS-485接插件J-485的第2引脚为第二 RS-485通信接口电路(2-4)的信号接收端RXD2且通过RS-485总线与第一 RS-485通信接口电路(1-2)的信号发送端相接，所述电感LI的另一端和稳压二极管D4的阴极均与RS-485接插件J-485的第I引脚相接，所述RS-485接插件J-485的第I引脚为第二 RS-485通信接口电路(2-4)的信号发送端TXD2且通过RS-485总线与第一 RS-485通信接口电路(1_2)的信号接收端相接，所述稳压二极管D5的阳极和稳压二极管D4的阳极均接地，所述RS-485接插件J-485的第3引脚与电平转换芯片74LVC4245的第4引脚相接。
8.按照权利要求3所述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述按键操作电路(2-5)由按键 S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8 和 S9,以及电阻 R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15和R16组成，所述按键S2的一端和电阻R9的一端均与单片机MSP430F149的第12引脚相接，所述按键S3的一端和电阻RlO的一端均与单片机MSP430F149的第13引脚相接，所述按键S4的一端和电阻Rll的一端均与单片机MSP430F149的第14引脚相接，所述按键S5的一端和电阻R12的一端均与单片机MSP430F149的第15引脚相接，所述按键S6的一端和电阻R13的一端均与单片机MSP430F149的第16引脚相接，所述按键S7的一端和电阻R14的一端均与单片机MSP430F149的第17引脚相接，所述按键S8的一端和电阻R15的一端均与单片机MSP430F149的第18引脚相接，所述按键S9的一端和电阻R16的一端均与单片机MSP430F149的第19引脚相接；所述按键S2的另一端、按键S3的另一端、按键S4的另一端、按键S5的另一端、按键S6的另一端、按键S7的另一端、按键S8的另一端和按键S9的另一端均接地，所述电阻R9的另一端、电阻RlO的另一端、电阻Rll的另一端、电阻R12的另一端、电阻R13的另一端、电阻R14的另一端、电阻R15的另一端和电阻R16的另一端均与第二电压转换电路(4-3)的3.3V电压输出端相接。
9.按照权利要求3所述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述数码管显示电路(3-1)包括数码管驱动芯片CH451，第一八段数码管LED1，第二八段数码管LED2，极性电容C17和电阻R24，以及非极性电容C16和C18 ;所述数码管驱动芯片CH451的第2引脚、极性电容C17的正极和非极性电容C18的一端均与第一电压转换电路(4-2)的5V电压输出端相接，所述数码管驱动芯片CH451的第15引脚、极性电容C17的负极和非极性电容C18的另一端均接地，所述数码管驱动芯片CH451的第16引脚与非极性电容C16的一端和电阻R24的一端相接,所述非极性电容C16的另一端与第一电压转换电路(4-2)的5V电压输出端相接，所述电阻R24的另一端接地；所述第一八段数码管LEDl的管脚a和第二八段数码管LED2的管脚a均与数码管驱动芯片CH451的第18引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚b和第二八段数码管LED2的管脚b均与数码管驱动芯片CH451的第19引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚c和第二八段数码管LED2的管脚c均与数码管驱动芯片CH451的第20引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚d和第二八段数码管LED2的管脚d均与数码管驱动芯片CH451的第21引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚e和第二八段数码管LED2的管脚e均与数码管驱动芯片CH451的第22引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚f和第二八段数码管LED2的管脚f均与数码管驱动芯片CH451的第23引脚相接，所 述第一八段数码管LEDl的管脚g和第二八段数码管LED2的管脚g均与数码管驱动芯片CH451的第24引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的管脚h和第二八段数码管LED2的管脚h均与数码管驱动芯片CH451的第I引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的段选管脚Ml与数码管驱动芯片CH451的第7引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的段选管脚M2与数码管驱动芯片CH451的第8引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的段选管脚M3与数码管驱动芯片CH451的第9引脚相接，所述第一八段数码管LEDl的段选管脚M4与数码管驱动芯片CH451的第10引脚相接，所述第二八段数码管LED2的段选管脚Ml与数码管驱动芯片CH451的第11引脚相接，所述第二八段数码管LED2的段选管脚M2与数码管驱动芯片CH451的第12引脚相接，所述第二八段数码管LED2的段选管脚M3与数码管驱动芯片CH451的第13引脚相接，所述第二八段数码管LED2的段选管脚M4与数码管驱动芯片CH451的第14引脚相接；所述数码管驱动芯片CH451的第3引脚与单片机MSP430F149的第39引脚相接；所述数码管驱动芯片CH451的第4引脚与单片机MSP430F149的第38引脚相接；所述数码管驱动芯片CH451的第5引脚与单片机MSP430F149的第37引脚相接；所述数码管驱动芯片CH451的第6引脚与单片机MSP430F149的第36引脚相接。
10.按照权利要求4所述的六氟化硫气体泄漏监测报警装置，其特征在于:所述声光报警器电路(3-2)由继电器SRD-12VDC-SL-C、开关二极管D6、电阻R23和声光报警器BBJ组成，所述继电器SRD-12VDC-SL-C的第I引脚和开关二极管D6的阴极均与电平转换芯片74LVC4245的第3引脚相接，所述继电器SRD-12VDC-SL-C的第3引脚和开关二极管D6的阳极均接地，所述继电器SRD-12VDC-SL-C的第2引脚通过电阻R23与12V直流电源(4_1)的12V电压输出端相接，所述继电器SRD-12VDC-SL-C第4引脚与声光报警器BBJ的正极电源端相接，所述声光报警 器BBJ的负极电源端接地。
【文档编号】G01M3/02GK203798509SQ201420221051
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】杜京义, 寇水潮, 刘文惠, 王海霞, 韩娟, 刘宇程, 林科, 高瑞, 呼延辉, 赵月娇, 路正雄 申请人:西安科技大学