CN106382054A - 变电站激光围栏自动装置 - Google Patents

Abstract

变电站激光围栏自动装置，主要包括围栏支架、激光控制装置、自动升降装置、远程控制装置、***电源五大模块，激光控制装置、自动升降装置共用下位机硬件资源实现各自的功能，上位机、CAN总线控制器主要是实现远程控制下位机功能的启动；本发明的有益效果是：颠覆传统围栏功能，通过自动控制快速启动围栏装置功能，同时该装置通过视觉和听觉的结合能有效地提示工作人员不能随意通过激光围栏。其不仅高效、可靠，而且效果好、密封性好，一定程度促进了自动化变电站的建设。

Description

变电站激光围栏自动装置

技术领域

本发明涉及一种变电站激光围栏自动装置，属于电力行业电子产品技术领域。

背景技术

围栏是变电站日常必须具备的工器具，运维人员在设备检修时往往以装设安全围栏作为安全措施，故变电站围栏显得非常重要。然而，传统的围栏在变电站中使用耗时、不方便，导致工作效率低。即便是采用固定于作业现场的伸缩式围栏支架，挂护网依旧是耗时不少，而且装置会积水、伸缩不稳定等新的问题产生。该装置采用激光技术、直流减速电机、微机***形成自动化围栏装置，不仅高效、可靠，而且效果好、密封性好，其完全颠覆传统围栏功能，一定程度上促进了自动化变电站的建设。

发明内容

针对变电站传统围栏的局限性，本发明提供了一种变电站激光围栏自动装置。

本发明的技术方案是：变电站激光围栏自动装置，本发明特征在于：主要包括围栏支架、激光控制装置、自动升降装置、远程控制装置、***电源五大模块，激光控制装置、自动升降装置共用下位机硬件资源实现各自的功能，上位机、CAN总线控制器主要是实现远程控制下位机功能的启动；其中：

见图1，围栏支架采用两节伸缩式结构，其结构包括：底座，触头和连接在触头上的丝杆Ⅰ、丝杆Ⅱ，固定丝杆Ⅰ下端的丝杆Ⅰ固件，固定丝杆Ⅱ下端的丝杆Ⅱ固件，套设在丝杆Ⅰ上的外套杆，旋入丝杆Ⅰ内螺纹的螺纹塞，设在丝杆Ⅰ内的直流减速电机机箱，连接在螺纹塞与直流减速电机机箱之间的连接杆，与丝杆Ⅰ连接并采用伸缩式结构设在丝杆Ⅰ内的内杆，套设在内杆上的内杆外壳；在内杆顶端设有防雨罩，防雨罩下部连接有激光控制装置盒，在直流减速电机机箱侧面设有触头，从触头处引出直流电源线至***电源箱内，通过开关电源或锂电池组为本装置供电；从触头处引出通信线至远程控制箱，远程控制箱装有CAN总线控制器和上位机，使一个上位机集中控制多个激光围栏装置；其中底座与外套杆连接，外套杆3与内杆7连接，内杆外壳完全套住内杆，防雨罩与内杆连接，触头固定于外套杆上端内壁；自动升降装置通过直流减速电机实现，其中丝杆Ⅰ与丝杆Ⅱ固定于外套杆内部并形成螺纹轨道，螺纹塞与连接杆固定连接，连接杆与直流减速电机机箱固定连接，直流减速电机机箱与内杆固定连接。其中，丝杆Ⅰ、丝杆Ⅱ、外套杆、触头组装固定为一个整体，内杆、直流减速电机机箱、连接杆、螺纹塞组装固定为一个整体，将内杆上端从外套杆底端穿入，再用底座、防雨罩分别连接到外套杆底端、内杆上端。本发明在每根围栏支架顶部和底部预留机械挂扣，用于挂传统网；

如图2所示，激光控制装置主要由喇叭、LM386功放模块、ISD4004语音模块、下位机、红绿警示灯依序连接组成，其中下位机通过或门电路与激光传感器接收模块连接，下位机还与激光传感器发射模块连接；激光传感器接收模块、激光传感器发射模块分别通过K1、K2、K3、K4与直流电源***连接，其中通过下位机来控制红绿警示灯状态。本发明激光控制装置在每根围栏支架四侧激光槽中设置有激光传感器收、发模块，即各模块相应的设置在激光发射槽Ⅰ、激光接收槽Ⅰ、激光发射槽Ⅱ、激光接收槽Ⅱ、激光发射槽Ⅲ、激光接收槽Ⅲ、激光发射槽Ⅳ、激光接收槽Ⅳ、激光发射槽Ⅴ、激光接收槽Ⅴ、激光发射槽Ⅵ、激光接收槽Ⅵ中。同时内杆四侧均设置相应排列的红绿警示灯；激光控制装置中内杆外壳用于保护各连接线和防护红绿警示灯，激光控制装置盒装有喇叭、LM386功放模块、ISD4004语音模块及下位机。其通过连接在防雨罩下部的激光控制装置盒控制，用于实现独立任意方向激光环网；

自动升降装置主要由丝杆Ⅰ、丝杆Ⅱ两者形成螺纹滑道，直流减速电机模块、下位机连接的***组成。触头固定丝杆Ⅰ、丝杆Ⅱ上端，丝杆Ⅰ固件、丝杆Ⅱ固件固定丝杆Ⅰ、丝杆Ⅱ下端，此时丝杆Ⅰ、丝杆Ⅱ两者形成螺纹滑道(即轨道)，供螺纹塞上下旋转以达到伸缩目的。其也是通过下位机直接控制直流减速电机实现升降；

远程控制装置主要由CAN总线控制器、上位机连接组成。其放在远程控制箱内形成一体控制装置箱，可实现一个上位机集中控制多个激光围栏装置，并通过触头引出通信线；

***电源为直流电源***，装在***电源箱中，其主要是开关电源或锂电池组为装置供电，其通过触头引出电源线。

本发明的有益效果是：颠覆传统围栏功能，通过自动控制快速启动围栏装置功能，同时该装置通过视觉和听觉的结合能有效地提示工作人员不能随意通过激光围栏。其不仅高效、可靠，而且效果好、密封性好，一定程度促进了自动化变电站的建设。

附图说明

图1为本变电站激光围栏自动装置结构框图；

图2为本变电站激光围栏自动装置电路框图；

1-丝杆Ⅰ固件、2-丝杆Ⅰ、3-外套杆、4-连接杆、5-远程控制箱、6-内杆外壳、7-内杆、8-防雨罩、9-激光控制装置盒、10-激光发射槽Ⅰ、11-激光接收槽Ⅰ、12-激光发射槽Ⅱ、13-激光接收槽Ⅱ、14-激光发射槽Ⅲ、15-激光接收槽Ⅲ、16-激光发射槽Ⅳ、17-激光接收槽Ⅳ、18-激光发射槽Ⅴ、19-激光接收槽Ⅴ、20-激光发射槽Ⅵ、21-激光接收槽Ⅵ、22-***电源箱、23-触头、24-直流减速电机机箱、25-螺纹塞、26-丝杆Ⅱ、27-丝杆Ⅱ固件、28-底座。

具体实施方式

见图1，图2，变电站激光围栏自动装置，本发明特征在于：主要包括围栏支架、激光控制装置、自动升降装置、远程控制装置、***电源五大模块，激光控制装置、自动升降装置共用下位机硬件资源实现各自的功能，上位机、CAN总线控制器主要是实现远程控制下位机功能的启动；其中：

围栏支架采用两节伸缩式结构，其结构包括：底座28，触头23和连接在触头23上的丝杆Ⅰ2、丝杆Ⅱ26，固定丝杆Ⅰ2下端的丝杆Ⅰ固件1，固定丝杆Ⅱ26下端的丝杆Ⅱ固件27，套设在丝杆Ⅰ2上的外套杆3，旋入丝杆Ⅰ2内螺纹的螺纹塞25，设在丝杆Ⅰ2内的直流减速电机机箱24，连接在螺纹塞25与直流减速电机机箱24之间的连接杆4，与丝杆Ⅰ2连接并采用伸缩式结构设在丝杆Ⅰ2内的内杆7，套设在内杆7上的内杆外壳6；在内杆7顶端设有防雨罩8，防雨罩8下部连接有激光控制装置盒9，在直流减速电机机箱24侧面设有触头23，从触头23处引出直流电源线至***电源箱22内，通过开关电源或锂电池组为本装置供电；从触头23处引出通信线至远程控制箱5，远程控制箱5装有CAN总线控制器和上位机，使一个上位机集中控制多个激光围栏装置；其中底座28与外套杆3连接，外套杆3与内杆7连接，内杆外壳6完全套住内杆7，防雨罩8与内杆7连接，触头23固定于外套杆3上端内壁；自动升降装置通过直流减速电机实现，其中丝杆Ⅰ2与丝杆Ⅱ26固定于外套杆3内部并形成螺纹轨道，螺纹塞25与连接杆4固定连接，连接杆4与直流减速电机机箱24固定连接，直流减速电机机箱24与内杆7固定连接；其中，丝杆Ⅰ2、丝杆Ⅱ26、外套杆3、触头23组装固定为一个整体，内杆7、直流减速电机机箱24、连接杆4、螺纹塞25组装固定为一个整体，将内杆7上端从外套杆3底端穿入，再用底座28、防雨罩8分别连接到外套杆3底端、内杆7上端；在每根围栏支架顶部和底部预留机械挂扣，用于挂传统网；

激光控制装置由喇叭、LM386功放模块、ISD4004语音模块、下位机、红绿警示灯依序连接组成，其中下位机通过或门电路与激光传感器接收模块连接，下位机还与激光传感器发射模块连接；激光传感器接收模块、激光传感器发射模块分别通过K1、K2、K3、K4与直流电源***连接，其中通过下位机来控制红绿警示灯状态；

激光控制装置在每根围栏支架四侧激光槽中设置有激光传感器收、发模块，即各模块相应的设置在激光发射槽Ⅰ10、激光接收槽Ⅰ11、激光发射槽Ⅱ12、激光接收槽Ⅱ13、激光发射槽Ⅲ14、激光接收槽Ⅲ15、激光发射槽Ⅳ16、激光接收槽Ⅳ17、激光发射槽Ⅴ18、激光接收槽Ⅴ19、激光发射槽Ⅵ20、激光接收槽Ⅵ21中。同时内杆7四侧均设置相应排列的红绿警示灯；激光控制装置中内杆外壳3用于保护各连接线和防护红绿警示灯，激光控制装置盒9装有喇叭、LM386功放模块、ISD4004语音模块及下位机；其通过连接在防雨罩8下部的激光控制装置盒9控制，用于实现独立任意方向激光环网；

自动升降装置主要由丝杆Ⅰ2、丝杆Ⅱ26两者形成螺纹滑道，直流减速电机模块、下位 机连接的***组成；触头23固定丝杆Ⅰ2、丝杆Ⅱ26上端，丝杆Ⅰ固件1、丝杆Ⅱ固件27固定丝杆Ⅰ2、丝杆Ⅱ26下端，此时丝杆Ⅰ2、丝杆Ⅱ26两者形成螺纹滑道【即轨道】，供螺纹塞25上下旋转以达到伸缩目的；其也是通过下位机直接控制直流减速电机实现升降；

远程控制装置主要由CAN总线控制器、上位机连接组成。其放在远程控制箱5内形成一体控制装置箱，可实现一个上位机集中控制多个激光围栏装置，并通过触头23引出通信线；

***电源为直流电源***，装在***电源箱22中，其主要是开关电源或锂电池组为装置供电，其通过触头23引出电源线。

丝杆Ⅰ2、丝杆Ⅱ26、外套杆3、触头23组装固定为一个整体，内杆7、直流减速电机机箱24、连接杆4、螺纹塞25组装固定为一个整体，此时内杆7上端从外套杆3底端穿入，再用底座28、防雨罩8分别连接到外套杆3底端、内杆7上端。从触头23处引出直流电源线至***电源箱22内，通过开关电源或锂电池组为本装置供电。从触头23处引通信线至远程控制箱5，远程控制箱5装有CAN总线控制器、上位机。M12系列激光传感器由两部份构成，一部份为发射模块，一部分为接收模块。发射模块由一个振荡管发出一定频率的振荡波后，经三极管放大，激光管发光；接收模块由一个相匹配频率的接收管接收返回的光强，经过电容滤波后直接接入下位机的I/O口，检测返回电压的高低。由于激光传感器使用了调制处理，接收管只能接受相同频率的反射光，因而可以有效防止可见光对反射激光的影响。另外，配合大透镜使用，接收效果和抗干扰能力更强。

本发明的工作过程是：

当直流电源***启动时，下位机带电，上位机发出自动升降指令，下位机接收相应指令后控制直流减速电机正向旋转、反向旋转及转速。直流减速电机正向旋转时，连接杆4连接螺纹塞25沿丝杆Ⅰ2与丝杆Ⅱ26构成的滑道同步正向旋转，此时内杆整体上升，一定行程后直流减速电机机箱24与触头23接触，其不再上升；直流减速电机反向旋转时，连接杆4连接螺纹塞25沿丝杆Ⅰ2与丝杆Ⅱ26构成的滑道同步反向旋转，此时内杆整体下降，一定行程后，其不再下降。

当内杆整体上升结束时，上位机发出启动激光装置指令，下位机接收相应指令后启动激光装置，通过控制开关K1、K2、K3、K4实现四侧激光传感器模块工作。当围栏支架上的三对激光传感器中任意一对或几对激光被物体遮拦，输出数字电平信号为1，通过与或门电路把遮光或通光信号传至下位机。若下位机判断为遮光，说明有物体穿过围栏，下位机将把通过麦克风录入ISD4004中的语音，如“止步，高压危险”调出，通过LM386功放模块将语音信号放大，最后从喇叭中发声。装置工作时，若装置中开关K1、K2、K3、K4中有某个断开时，下位机控制相应的红绿警示灯绿灯亮；若装置中开关K1、K2、K3、K4中有某个合上时，下 位机控制相应的红绿警示灯红灯亮。故而当两对侧围栏支架红绿警示灯绿灯都亮，则工作人员可通过，也不会发出语音告警；当两对侧围栏支架红绿警示灯红灯都亮，则工作人员不可通过，若通过将发出语音告警。同时，当工作的围栏支架外侧红绿警示灯红灯都亮，内侧红绿警示灯绿灯都亮，则说明围网外部设备带电，内部设备不带电；当工作的围栏支架外侧红绿警示灯绿灯都亮，内侧红绿警示灯红灯都亮，则说明围网内部设备带电，外部设备不带电。

Claims (1)

1.变电站激光围栏自动装置，其特征在于：主要包括围栏支架、激光控制装置、自动升降装置、远程控制装置、***电源五大模块，激光控制装置、自动升降装置共用下位机硬件资源实现各自的功能，上位机、CAN总线控制器主要是实现远程控制下位机功能的启动；其中：

围栏支架采用两节伸缩式结构，其结构包括：底座(28)，触头(23)和连接在触头(23)上的丝杆Ⅰ(2)、丝杆Ⅱ(26)，固定丝杆Ⅰ(2)下端的丝杆Ⅰ固件(1)，固定丝杆Ⅱ(26)下端的丝杆Ⅱ固件(27)，套设在丝杆Ⅰ(2)上的外套杆(3)，旋入丝杆Ⅰ(2)内螺纹的螺纹塞(25)，设在丝杆Ⅰ(2)内的直流减速电机机箱(24)，连接在螺纹塞(25)与直流减速电机机箱(24)之间的连接杆(4)，与丝杆Ⅰ(2)连接并采用伸缩式结构设在丝杆Ⅰ(2)内的内杆(7)，套设在内杆(7)上的内杆外壳(6)；在内杆(7)顶端设有防雨罩(8)，防雨罩(8)下部连接有激光控制装置盒(9)，在直流减速电机机箱(24)侧面设有触头(23)，从触头(23)处引出直流电源线至***电源箱(22)内，通过开关电源或锂电池组为本装置供电；从触头(23)处引出通信线至远程控制箱(5)，远程控制箱(5)装有CAN总线控制器和上位机，使一个上位机集中控制多个激光围栏装置；其中底座(28)与外套杆(3)连接，外套杆(3)与内杆(7)连接，内杆外壳(6)完全套住内杆(7)，防雨罩(8)与内杆(7)连接，触头(23)固定于外套杆(3)上端内壁；自动升降装置通过直流减速电机实现，其中丝杆Ⅰ(2)与丝杆Ⅱ(26)固定于外套杆(3)内部并形成螺纹轨道，螺纹塞(25)与连接杆(4)固定连接，连接杆(4)与直流减速电机机箱(24)固定连接，直流减速电机机箱(24)与内杆(7)固定连接；其中，丝杆Ⅰ(2)、丝杆Ⅱ(26)、外套杆(3)、触头(23)组装固定为一个整体，内杆(7)、直流减速电机机箱(24)、连接杆(4)、螺纹塞(25)组装固定为一个整体，将内杆(7)上端从外套杆(3)底端穿入，再用底座(28)、防雨罩(8)分别连接到外套杆(3)底端、内杆(7)上端；在每根围栏支架顶部和底部预留机械挂扣，用于挂传统网；

激光控制装置由喇叭、LM386功放模块、ISD4004语音模块、下位机、红绿警示灯依序连接组成，其中下位机通过或门电路与激光传感器接收模块连接，下位机还与激光传感器发射模块连接；激光传感器接收模块、激光传感器发射模块分别通过K1、K2、K3、K4与直流电源***连接，其中通过下位机来控制红绿警示灯状态；

激光控制装置在每根围栏支架四侧激光槽中设置有激光传感器收、发模块，即各模块相应的设置在激光发射槽Ⅰ(10)、激光接收槽Ⅰ(11)、激光发射槽Ⅱ(12)、激光接收槽Ⅱ(13)、激光发射槽Ⅲ(14)、激光接收槽Ⅲ(15)、激光发射槽Ⅳ(16)、激光接收槽Ⅳ(17)、激光发射槽Ⅴ(18)、激光接收槽Ⅴ(19)、激光发射槽Ⅵ(20)、激光接收槽Ⅵ(21)中。同时内杆(7)四侧均设置相应排列的红绿警示灯；激光控制装置中内杆外壳(3)用于保护各连接线和防护红绿警示灯，激光控制装置盒(9)装有喇叭、LM386功放模块、ISD4004语音模块及下位机；其通过连接在防雨罩(8)下部的激光控制装置盒(9)控制，用于实现独立任意方向激光环网；

自动升降装置主要由丝杆Ⅰ(2)、丝杆Ⅱ(26)两者形成螺纹滑道，直流减速电机模块、下位机连接的***组成；触头(23)固定丝杆Ⅰ(2)、丝杆Ⅱ(26)上端，丝杆Ⅰ固件(1)、丝杆Ⅱ固件(27)固定丝杆Ⅰ(2)、丝杆Ⅱ(26)下端，此时丝杆Ⅰ(2)、丝杆Ⅱ(26)两者形成螺纹滑道，供螺纹塞(25)上下旋转以达到伸缩目的；其也是通过下位机直接控制直流减速电机实现升降；

远程控制装置主要由CAN总线控制器、上位机连接组成。其放在远程控制箱(5)内形成一体控制装置箱，可实现一个上位机集中控制多个激光围栏装置，并通过触头(23)引出通信线；

***电源为直流电源***，装在***电源箱(22)中，其主要是开关电源或锂电池组为装置供电，其通过触头(23)引出电源线。