专利名称：电力系统五防用便携式监督器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力系统作业用安全防护装置。
背景技术：
安全生产对于电力系统的重要性是不言而喻的，能否确保电网安全，“五防”极其关键。所谓“五防”是指1、防止错误分、合断路器；2、防止带负荷拉、合隔离开关；3、防止带电挂地线；4、防止带地线合断路器；5、防止误入带电间隔。长久以来，“五防”基本上是依靠电力系统内作业人员的工作经验和责任心等人为的主观因素来保证，缺少相应的技术装备手段来保证，从客观条件上说，电力系统所用设备种类繁多，操作项目繁杂，工作地点分布广泛，工作条件不一，从而导致人为的错误操作，恶性事故屡有发生，给生产和人们生活造成巨大危害，其社会影响、经济损失是难以计算的。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的“五防”问题，提供一种电力系统“五防”用便携式监督器。
本发明是采用以下技术方案实现的1、安全员使用电脑向监督器写入作业内容——一组有顺序的被操作设备的射频ID卡的信息；2、电力系统作业一般由监护人和操作人共同完成，工作人员持监督器来到预操作的设备前，监护人开启监督器。监督器提示“读取监护人ID卡”，监护人按照提示将监护人ID卡贴近监督器，读取成功后，监督器提示“读取预操作设备的ID卡”。监护人按照提示用监督器读取预操作设备上的ID卡，如果监护人所核对的预操作设备与目标设备不符合，则监督器发出声、光报警，并且在监督器的屏幕上有“预操作设备错误”的文字提示；如果预操作的设备ID卡与目标设备ID卡一致，则监督器的显示屏上给出“允许操作”的文字提示。监督器判断正确后，操作人对该设备进行操作，操作完毕后，把操作人的ID卡贴近监督器，监督器读取成功后显示屏上有“本次操作安全结束”文字显示。配备感应式验电装置，检测预操作设备上是否有电，其结果显示在监督器的显示器上；3、监督器设有感应式验电装置，检测预操作设备上是否有电，其结果显示在监督器的显示屏上；4、监督器设有CPU、LCD，存储、记录、显示相关的数据；5、监督器设有操作按键，可以完成开关监督器、进行自检、复位、清空等操作；6、监督器设有RS232接口，可以与计算机相连，进行数据交换，增加其统一集中管理功能，使电力系统的相关作业有序管理。
一种电力系统五防用便携式监督器，包括壳体、充电器，其特征在于A、设有读卡组件，识别工作人员的ID卡；识别准备操作的目标设备，即预操作设备的信息钮；
B、设有验电组件，测知预操作设备是否带电；C、设有CPU，采集、存储读卡组件和验电组件数据；D、设有操作按键，实现启动/关闭监督器工作电源，进行自检、复位、清空等操作；E、设有液晶显示屏，显示提示信息、识别结果、验电结果、作业结果；F、设有声、光报警信号组件，显示验电结果是否有电，ID卡识别是否错误；G、设有RS232接口，与计算机通讯，进行数据交换，利用软件将目标设备ID卡按顺序写入监督器，读取监督器记录的内容，将数据保存到数据库，建立档案，使操作记录集中、清晰，以方便管理和查询；H、设有自检功能，保证监督器自身工作状态良好，能够正确的起到监督的作用。
所述读卡组件，由RFID芯片和天线组成；本发明所用的工作频率为125kHZ；本发明所用工作电源为直流12V。
本发明的优点电力系统五防用便携式监督器采用先进技术手段，防止误操作，本发明监测准确，可靠性高，操作容易，使用方便；采集数据存入计算机可以建立数据库，方便集中管理；采用本发明，从技术装备上解决了由于人为的因素可能造成错误操作问题，确保操作人员按照相应规程执行操作，能够从根本上杜绝事故发生。本发明可以广泛用于发电厂、变电所、供电局以及用电部门工作人员使用，本发明具有很好的市场前景，具有很好的社会和经济效益。
图1是本发明外形图。
图2是本发明工作程序简要框图。
图3是本发明系统构成方框图。
图4是本发明高压验电器组件示意框图。
图5是验电组件用电压放大电路示意图。
图6是射频ID卡解调器框图。
图7是信息钮内部框图。
图8是信息钮解调器工作示意图。
图9是读卡组件电路原理图。
图10是串行通讯接口电路示意图。
图11是RS-232的典型数据通信结构。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做出进一步详细说明。
电力系统五防用便携式监督器，以下也称便携式监督器或监督器。
1、图1是本发明外形图，有天线2、操作按键3、测试头5、显示屏9、液晶显示信息10、RS232接口插口11、充电器插口12，所述验电组件为已有技术，其构成如图4所示，测试头5输入回路得到的微弱信号，经倍压整流、电压放大和滤波后，送至比较电路。比较电路的输出控制振荡电路。振荡电路的输出脉冲经CPU送至声、光报警器，报警器按一定的频率和波长发出蜂鸣和闪烁信号。考虑到被测电场信号在空间的间距小，因而输入回路所得到的场能亦小，而比较电路需要在一定幅度的信号下才能正常工作，故在倍压整流电路后设置了一级电压放大电路，如图5所示，以期得到较大的信号分量输出接点信号进CPU8采集板；验电结果显示在监督器的显示屏上，即“不带电，可以操作”或“设备有电不可以操作”的文字显示；所述高压验电器组件构成示意图如图4，由测试头3接近目标设备或操作人员的ID卡1，即信息钮，由解调器4将信号送至CPU，进行有关数据处理，监督器采用RFID芯片和天线2，RFID芯片是采用读/写方式，射频ID卡1与监督器之间的天线2耦合是电感耦合模式，变压器模型，射频ID卡1天线2与监督器天线2间的耦合采用密耦合系统，所述信息钮是一种无源不锈封装件，具有防水、防磁、防震、耐高温和低温的器件，其类型为EM卡芯片。便携式监督器工作程序简要框图如图2所示，由主计算机为便携式监督器下达操作命令；监督器首先要核对操作人员ID卡，监督器提示“读取监护人ID卡”，核对结果不符，则在显示屏上有“不可以上岗操作”文字提示，核对无误，则有“允许操作”文字提示；接下来核对目标设备ID卡，监督器提示“读取预操作设备ID卡”，核对结果不符，则在显示屏上有“预操作设备错误”文字提示，同时有声、光报警信号，核对无误，则有“允许操作，完成读取操作设备ID卡”文字提示；接下来检验目标设备是否带电，如带电，有“设备有电，不可以操作”文字提示，同时有声、光报警信号，不带电，则有“设备不带电可以操作”文字提示；接下来进行指令项目操作，如同使用手机一样，采用操作键输入操作内容和操作结果，为加强管理，此内容和结果要输入主计算机；便携式监督器由操作键3启动工作电源和进行软件组态，进行相关操作，显示器采用标记为10的液晶LCD数字、文字显示。本发明系统构成方块图如图3，设有RS232接口插口11、充电器插口12，相关器件包括有射频ID卡1由耦合到天线的返回信号，经过阻抗匹配、二极管检波，得到847kHz副载波，再经过整形、滤波和放大后，接入PSK解调模块，解调出106Kbit/8的数字信号，送入单片机进行处理。图6所示为解调框图。PsK解调的目的有二一是把速率由847kHz转变为106Kbit/s，二是把相位翻转的PsK信号转化为0、1的数字信号。
信息钮工作原理是解读器通过接收标签发出的无线电波接收读取数据。射频系统有主动系统和被动系统。最常见的是被动射频系统，解读器将加密数据载波信号经发射天线向外发送，在其周围形成电磁场；电子标签进入发射天线工作区域后从电磁场中获得能量激活标签中的微芯片电路，芯片将电磁波进行转换，然后发送给解读器，解读器把它转换成相关数据。控制计算器就可以处理这些数据从而进行管理控制。而在主动射频系统中，装有电池的电子标签只能在有效范围内活动。信息钮的内部电路是由芝麻粒大小的无线通信IC和天线2组成的一个射频电路，并用树脂、纸、甚至纺织品将其封装并进行印刷而成，如图7。它以电磁波为媒介与读写设备之间交换信息。每个信息钮的编号唯一，无法模仿或伪造；不需接触。
解读器4它由发送器，接收仪、控制模块和收发器组成。其操作程序主要由通信握手子程序、数据发送子程序、数据接收中断服务子程序、译码纠错子程序、RS-232通信子程序和EEPROM读数据子程序组成。主要功能是数据的读取、数据库的建立以及查询和设置功能。由读取数据模块、处理数据模块、查询及设置模块组成。并要求很好的容错性和可重复操作性。
(1)读取数据模块。它由后台线程完成，线程在程序运行时即创建。它由初始化和读取数据两部分组成。读数据时，每隔一定时间检查串口缓冲区，非定时读取数据并存放在程序缓冲区中，此缓冲区已在程序初始化时分配。
(2)处理数据模块。定时检测程序缓冲区，非定时读数据，经处理后实时输入数据库中。信息钮与解读器工作示意图如图8。
1D卡读卡电路本系统采用Atmel公司的U2270B基站芯片U2270B是与非接触ID卡实现无线通信的核心模块，也是读卡器读写ID卡的关键接口芯片。它根据应答器内的寄存器的设定对发送缓存区中的数据进行调制得到发送信号，并通过Coil1，Coil2引脚驱动天线以电磁波的形式发送出去。读数据时。信号通过天线匹配电路送入Input引脚，U2270B再将信号送入微控制器进行解调处理。图9为读卡电路原理图。其中电阻470K和电容1.5nF组成选频电路。去掉高频及低频，让100～125KHz频率通过，与U2270B内部电路共同构成解调电路；天线和内部驱动电路构成125KHz电磁场发射电路，传输能量4个IN4148二极管组成反馈电路来稳定频率；单个IN4148二极管进行信号整形电阻43K和68K调节发射频率。
人机接口与系统机的通信，用于向系统机传送数据为设备的集中管理提供了方便。RS-232的典型数据通信结构如图11。由于该通信线路较长，因此有必要采用光电隔离，以防干扰。当系统机有通信信息传至保护时DSR端“1”态电平通过光隔连接CPU的INT0端申请串行中断服务，相应中断时接收系统机信息或向系统机传送保护信息。为了抗干扰，串行通讯的人机接口与系统机的通信，用于向系统机传送数据，为设备的集中管理提供了方便，并与变电站综合自动化相配套。其硬件电路如图11所示。
软件部分给用户的操作界面程序用VB编写，因为这样会使操作简单，界面友好.便于查询数据和使用MSComm控件。
数据接口部分软件使用MSComm控件，实现串口通信，它为应用程序提供了通用串行接口收发数据的简便方法，支持事件驱动方法和查询方法。编写MSComm控件的OnComm事件，实现对串口数据的捕捉。在该事件中通过CommEvent属性值反映出串口前的错误或事件，如CommEvent＝2，表示接收到数据。利用MSComm控件的Input、Output方法，对字符串或二进制数据进行读写。当通信结束，将MSComm.portopen的属性置假，关闭串口。
硬件监督器配有RS232接口，可以与计算机连接，进行数据交换。由软件系统把操作内容写入监督器。
监督器配有标记为11的RS232接口，可以与主计算机连接，进行数据交换，由组态软件系统把操作内容写入监督器。
电力系统五防用便携式监督器所用电源为直流12V电池供电，电池采用高性能锂电池，可以由充电器充电，如同手机充电方式。当电力不足时，显示屏上给出“电力不足”文字提示。
权利要求
1.一种电力系统五防用便携式监督器，包括壳体、充电器，其特征在于A、设有读卡组件，识别工作人员ID卡，识别准备操作的目标设备的ID卡；B、设有验电组件，测知须操作设备是否带电；C、设有CPU(8)，采集、存储读卡组件，验电组件数据；D、设有操作按键(3)，联合CPU实现启动/关闭监督器工作电源，进行自检、复位、清空等操作；E、设有LCD显示屏(9)，显示提示信息，识别结果，验电结果，作业结果；F、设有声、光报警信号，显示验电结果是否带电，ID卡识别是否有错；G、设有RS232接口，与主计算机通讯，进行数据交换，利用组态软件将操作内容写入监督器，读取监督器记录的内容，将数据保存到数据库，建立档案，使操作记录集中、清晰，以方便管理和查询。
2.按照权利要求1所述电力系统五防用便携式监督器，其特征在于，所述读卡组件，由RFID芯片和天线(2)组成，并包括解调器(4)。
3.按照权利要求1所述电力系统五防用便携式监督器，其特征在于，电力系统五防用便携式监督器所用电源为直流12V。
全文摘要
本发明公开了一种电力系统五防用便携式监督器，用以防止错误分、合断路器，防止带电挂地线，防止带地线合断路器等。其特征在于设有读卡组件、验电组件、CPU、操作按键、LCD显示屏，声、光报警信号和RS232接口，可与主计算机进行数据交换。操作前利用组态软件将操作内容写入监督器，读取监督器记录的内容，将数据保存到数据库，建立档案，以便管理和查询。其优点在于，本发明采用先进的技术手段，可防止误操作，再配套相应规程，能从根本上杜绝事故的发生。本发明可靠性高，设备结构小巧，操作容易，使用方便，可以广泛用于发电厂、变电所、供电局以及用电部门的工作人员使用，具有很好的市场前景及经济和社会效益。
文档编号G06F17/00GK101022059SQ200610017069
公开日2007年8月22日 申请日期2006年7月30日 优先权日2006年7月30日
发明者曲朝阳, 张龙斌, 袁瑶 申请人:东北电力大学