CN203705898U - 一种高电压试验现场安全管控辅助*** - Google Patents

Abstract

一种高电压试验现场安全管控辅助***，该***由一个带有***状态显示屏的主控箱、四个在高压试验过程中分散于四个监测点上的越界信号发生装置、以及四个手执终端组成；所述主控箱内以及手执终端内分别配置有能相互发送或接受信息的无线收发模块；所述越界信号发生装置主要包括电源供电电路、无线通讯电路以及声光报警电路；在高压试验过程中，分散于各重要监测点的监护人员各管理1个终端，通过终端上的特定按钮向主控箱发送状态信号，主控箱根据接收到的信号，自动或者由试验操作人员手动进行相应操作并向终端发送反馈信号；所述手执终端具有的定岗定位，越界报警功能，可以通过其与手执终端间距离的监控实现对监护人员行为的实时管理；主控箱采用指纹识别功能对人员操作权限进行管理，可实现试验过程中人员到位、权责到位，杜绝了不具备相关技术水平人员的误操作。

Description

一种高电压试验现场安全管控辅助***

技术领域

本发明涉及的是一种高电压试验现场安全管控辅助***及管控方法，属于高电压试验现场安全管控技术领域。 

技术背景

电力***高压试验尤其是耐压试验（电缆耐压、GIS耐压等、开关柜母线耐压）过程中，所加电压较高，电压作用时间较长，不可预知因素较多，目前主要采用多人监护、及时呼唱的方式进行现场管控。但试验涉及到的设备较多，监护人员分散在多个区域，监护人员发出的声音信号受现场条件影响（如现场噪声、墙体隔音等）传达不通畅；如使用对讲机，经常发生窜频道情况，信息极有可能不能及时传达至试验负责人与试验操作人员，从而产生较大的安全隐患；一旦有突发事件发生，在高电压作用下，如不及时采取措施，将会对人员和设备带来重大伤害。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种本着“安全第一，预防为主，综合治理”和“以人为本”的宗旨，综合采用多通道信号互通与远程控制、区域越界警示、指纹识别等技术，根据现场实际情况，对试验电源的通断进行及时应对处理的高电压试验现场安全管控辅助***及管控方法，它有力提升试验现场管控水平，特别是对于突发事件的应急处置能力。 

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种高电压试验现场安全管控辅助***，该***由一个带有***状态显示屏的主控箱、四个在高压试验过程中分散于四个监测点上的越界信号发生装置以及四个手执终端组成；所述主控箱内以及手执终端内分别配置有能相互发送或接受信息的无线收发模块；所述越界信号发生装置主要包括电源供电电路、无线通讯电路以及声光报警电路。 

所述的***状态显示屏上设置有四个分别对应四个手执终端的充电位，每个充电位上对应于各自的手执终端分别设置有：可加压、降压断电以及终端越界三个显示，其中可加压、降压断电两个显示分别与各自对应的手执终端操作屏上设置的可加压、降压断电两个按钮关联，而另一个终端越界与所述越界信号发生装置相关联；所述的手执终端操作屏上还设置有立即断电按钮，以及开关已合上后的已合闸显示和开关已断开后的已分闸显示。 

所述的主控箱主要包括一块由电源供电电路、高压监控电路、无线通讯电路、人机界面电路、充电接口电路以及指纹接口电路组成的主控板；所述的手执终端主要由电源电路、无线通讯电路以及状态指示按键操作电路组成；所述主控板和手执终端的无线通讯电路主要包括一无线收发模块；所述的越界信号发生装置包括一含有电源供电电路、无线通讯电路、声光报警电路三部分电路的监测板。 

所述的高压监控电路由高压切断电路和高压检测电路组成；所述的无线通讯线路主要包括一用于ZIGBee无线通讯的芯片CC2530，其内部包括一个类似MCS-51单片机的内核，同时包含有无线收发模块；所述的人机界面电路包括两部分电路，一部分为液晶显示电路，包括液晶通讯接口U2、背光驱动电路Q1以及对比度调节接口J1；另一部分为按键电路，使用三个按键进行操作，按键接口为J4；所述的充电接口电路为充电板提供+5V电压，同时输出三路指示信号，装置面板预留四个充电接口，同时可供四路手持器充电；所述的指纹接口电路为J7，处理器通过串行接口与指纹模块通讯，通讯线为RXD和TXD，+5V为指纹模块提供工作电压。 

所述的手执终端中的电源电路通过J1接口连接锂电池，将锂电池电源供至电路板，然后通过CAT6219将电压稳压到3.3V，供线路板其他电路使用；所述的无线通讯线路主要包括一用于ZIGBee无线通讯的芯片CC2530，其内部包括一个类似MCS-51单片机的内核，同时包含有无线收发模块；所述的状态指示按键操作电路包括三个分别连接到KEY1 、KEY2、 KEY2的按键，包括5个分别连接到LED1、 LED2、 LED3、 LED4、 LED5的指示灯。 

所述越界信号发生装置的电源供电电路，其J1接口接于外部锂电池，然后通过78M05将电压降为5V，然后+5V电压经过CAT6219降压为3.3V，供控制器及其他电路使用；所述的无线通讯电路主要包括一用于ZIGBee无线通讯的芯片CC2530，其内部包括一个类似MCS-51单片机的内核，同时包含有无线收发模块；所述的声光报警电路采用ALARM控制光信号报警，当检测到手持器不在设定范围内时，ALARM控制Q2导通，Q2导通使Q1导通，通过J2接口向外部供电，外部接通电源后出现闪光报警信号。 

一种利用如上所述任一高电压试验现场安全管控辅助***实施的管控方法，所述管控方法包括如下五个方面： 

1）加压前各监护人员到达指定监控区域，并经现场确认后，通过手执终端发送“可加压”信号，控制箱在所有终端都已发出该信号之后，才能顺利合闸加压，此前闸刀一直处于闭锁状态；闸刀合上后控制箱向终端发送“已合闸”信号，提醒监控人员加强监护；

2）在加压过程中，监控人员如发现有可控的突发状况发生，监控人员可通过手执终端发送“降压断电”信号，试验操作人员手动平稳降压并切断电源；断电后，控制箱向终端发送“已分闸”信号，现场人员收到该信号，进行现场确认，并进行相应处理工作；

3）在加压过程中，监控人员发现有如不立即断电将会造成人员伤亡或设备损毁的紧急情况时，可通过手执终端发送“立即断电”信号，控制箱立即在1S内切断电源；电源切除后，控制箱向终端发送“已分闸”信号，告知监控人员可开展下一步工作；

4）在手执终端加装越界报警功能，即在监控点中心位置设置接点，在加压过程中，如手执终端与接点距离超过一定范围（3-5米），则接点发出声光报警信号，提醒监控人员已离开监护区域，同时终端向主控箱发送“终端越界”信号，试验操作人员手动平稳降压并切断电源；电源切除后，控制箱向终端发送“已分闸”信号，试验负责人和试验操作人员须核实监控人员状态后方可再次加压；

    5）根据工作班组人员的实际技术技能水平，梳理熟悉试验原理和流程、可进行试验仪器操作的人员，将其指纹信息录入主控箱；在试验前，由工作负责人指定本次试验的操作人员，将其权限设为“可操作”；在试验过程中，只有当该操作人员进行指纹验证并通过后，主控箱才能进行电源合闸操作。

本发明实质是一种多通道信号互通式电源控制***，它由1个主控箱、4个手执终端、4个越界信号发生装置组成，在高压试验过程中，分散于各重要监测点的监护人员各管理1个终端，通过终端上的特定按钮向主控箱发送状态信号，主控箱根据接收到的信号，自动或者由试验操作人员手动进行相应操作并向终端发送反馈信号；手执终端所具有的“定岗定位，越界报警”功能，可以实现对监护人员行为的实时管理；主控箱的操作权限管理及指纹识别功能，可实现试验过程中人员到位、权责到位，杜绝了不具备相关技术水平人员的误操作。 

本发明具有如下的有益技术效果： 

1）将高压试验操作与监护相关制度规程通过软、硬件***固化，充分保障现场安全管理制度的有效执行，有效减轻高压试验工作负责人现场管控的工作压力和工作量。

2）有效降低在高压试验过程中意外情况导致人员伤亡、设备损毁的风险。 

3）杜绝无相关技能水平的人员进行误操作而导致人员伤亡和设备损毁的情况发生。 

附图说明

图1是本发明所述整个***的组成结构示意图。 

图2是本发明所述主控箱的状态显示屏示意图。 

图3是本发明所述手执终端操作屏的示意图。 

图4是本本发明所述主控箱的电路原理图。 

图5是本发明所述手执终端的电路原理图。 

图6是本发明所述越界信号发生装置的电路原理图。 

图7是本发明所述***对于现场情况进行管控的流程示意图。 

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明做详细的介绍：图1所示，本发明由一个带有***状态显示屏的主控箱1和四个在高压试验过程中分散于四个监测点2上的越界信号发生装置3以及四个手执终端4组成；所述主控箱1内以及手执终端4内分别配置有能相互发送或接受信息的无线收发模块；所述越界信号发生装置3主要包括电源供电电路、无线通讯电路以及声光报警电路。 

图2、3所示，所述的***状态显示屏上设置有四个分别对应四个手执终端的充电位5，每个充电位5上对应于各自的手执终端分别设置有：可加压、降压断电以及终端越界三个显示6、7、8，其中可加压、降压断电两个显示6、7分别与各自对应的手执终端操作屏上设置的可加压、降压断电两个按钮n1、n2关联，而另一个终端越界显示8与所述越界信号发生装置3相关联；所述的手执终端操作屏上还设置有立即断电按钮n3，以及开关已合上后的已合闸显示9和开关已断开后的已分闸显示10。图2中还包括输入电源11，输入指示12，输出电源13，输出指示14，输出控制开关15，指纹扫描端口16。 

图4、5、6所示，所述的主控箱主要包括一块由电源供电电路、高压监控电路、无线通讯电路、人机界面电路、充电接口电路以及指纹接口电路组成的主控板；所述的手执终端主要由电源电路、无线通讯电路以及状态指示按键操作电路组成；所述主控板和手执终端的无线通讯电路主要包括一无线收发模块；所述的越界信号发生装置包括一含有电源供电电路、无线通讯电路、声光报警电路三部分电路的监测板。 

图4所示，所述的高压监控电路由高压切断电路和高压检测电路组成；所述的无线通讯线路主要包括一用于ZIGBee无线通讯的芯片CC2530，其内部包括一个类似MCS-51单片机的内核，同时包含有无线收发模块；所述的人机界面电路包括两部分电路，一部分为液晶显示电路，包括液晶通讯接口U2、背光驱动电路Q1以及对比度调节接口J1；另一部分为按键电路，使用三个按键进行操作，按键接口为J4；所述的充电接口电路为充电板提供+5V电压，同时输出三路指示信号，装置面板预留四个充电接口，同时可供四路手持器充电；所述的指纹接口电路为J7，处理器通过串行接口与指纹模块通讯，通讯线为RXD和TXD，+5V为指纹模块提供工作电压。 

图5所示，所述的手执终端中的电源电路通过J1接口连接锂电池，将锂电池电源供至电路板，然后通过CAT6219将电压稳压到3.3V，供线路板其他电路使用；所述的无线通讯线路主要包括一用于ZIGBee无线通讯的芯片CC2530，其内部包括一个类似MCS-51单片机的内核，同时包含有无线收发模块；所述的状态指示按键操作电路包括三个分别连接到KEY1 、KEY2、 KEY2的按键，包括5个分别连接到LED1、 LED2、 LED3、 LED4、 LED5的指示灯。 

图6所示，所述越界信号发生装置的电源供电电路，其J1接口接于外部锂电池，然后通过78M05将电压降为5V，然后+5V电压经过CAT6219降压为3.3V，供控制器及其他电路使用；所述的无线通讯电路主要包括一用于ZIGBee无线通讯的芯片CC2530，其内部包括一个类似MCS-51单片机的内核，同时包含有无线收发模块；所述的声光报警电路采用ALARM控制光信号报警，当检测到手持器不在设定范围内时，ALARM控制Q2导通，Q2导通使Q1导通，通过J2接口向外部供电，外部接通电源后出现闪光报警信号。 

图7所示，一种利用如上所述任一高电压试验现场安全管控辅助***实施的管控方法，所述管控方法包括如下五个方面： 

1）加压前各监护人员到达指定监控区域，并经现场确认后，通过手执终端发送“可加压”信号，控制箱在所有终端都已发出该信号之后，才能顺利合闸加压，此前闸刀一直处于闭锁状态；闸刀合上后控制箱向终端发送“已合闸”信号，提醒监控人员加强监护；

2）在加压过程中，监控人员如发现有可控的突发状况发生，监控人员可通过手执终端发送“降压断电”信号，试验操作人员手动平稳降压并切断电源；断电后，控制箱向终端发送“已分闸”信号，现场人员收到该信号，进行现场确认，并进行相应处理工作；

3）在加压过程中，监控人员发现有如不立即断电将会造成人员伤亡或设备损毁的紧急情况时，可通过手执终端发送“立即断电”信号，控制箱立即在1S内切断电源；电源切除后，控制箱向终端发送“已分闸”信号，告知监控人员可开展下一步工作；

4）在手执终端加装越界报警功能，即在监控点中心位置设置接点，在加压过程中，如手执终端与接点距离超过一定范围（3-5米），则接点发出声光报警信号，提醒监控人员已离开监护区域，同时终端向主控箱发送“终端越界”信号，试验操作人员手动平稳降压并切断电源；电源切除后，控制箱向终端发送“已分闸”信号，试验负责人和试验操作人员须核实监控人员状态后方可再次加压；

5）根据工作班组人员的实际技术技能水平，梳理熟悉试验原理和流程、可进行试验仪器操作的人员，将其指纹信息录入主控箱；在试验前，由工作负责人指定本次试验的操作人员，将其权限设为“可操作”；在试验过程中，只有当该操作人员进行指纹验证并通过后，主控箱才能进行电源合闸操作。

本发明说述实施例还包括图7中所示的全部内容 

实施例：

结合图4、5、6所示，本发明所述的主控板主要包括电源供电电路、高压监控电路、无线通讯电路、人机界面电路、充电接口电路以及指纹接口电路；

1）电源供电电路：主控板通过外部开关电源提供DC12V和DC5V两种电压到J2接口。12V提供给高压监控电路的继电器使用，5V提供给人机界面、充电电路、指纹模块使用。另外通过SPX1117将5V降压为3.3V供通讯电路使用。

2）高压监控电路：高压监控电路由高压切断电路和高压检测电路组成。出现异常情况时，HVOUT为高电平，使K1继电器动作，对外部漏保实现模拟漏电，将漏保断开。同时通过光耦PC817检测是否已经跳闸完成，反馈信号HVIN到处理器。 

3）无线通讯电路：无线通讯线路主要用到的器件是CC2530，其内部包括一个类似MCS-51单片机的内核，同时包括无线收发模块。CC2530是美国德州仪器公司专门生产的用于ZIGBee无线通讯的芯片，功耗小，通讯距离长。这部分电路主要是CC2530的周边电路，包括电源电路、震荡电路、复位电路、无线收发电路。 

4）人机界面电路：人机界面包括两部分电路，一部分为液晶显示电路，包括液晶通讯接口U2、背光驱动电路Q1以及对比度调节接口J1。另一部分为按键电路，本装置使用三个按键进行操作，按键接口为J4。 

5）充电接口电路：充电接口电路为充电板提供+5V电压，同时输出三路指示信号，装置面板预留四个充电接口，同时可供四路手持器充电。 

6）指纹接口电路：指纹接口电路为J7，处理器通过串行接口与指纹模块通讯，通讯线为RXD和TXD，+5V为指纹模块提供工作电压。 

本发明所述的手执终端主要包括电源电路、无线通讯电路以及状态指示按键操作电路。 

1）电源电路：电源电路通过J1接口连接锂电池，将锂电池电源供至电路板，然后通过CAT6219将电压稳压到3.3V，供线路板其他电路使用。控制器通过PWRON控制CAT6219的工作，可在长时间无按键时关闭供电电源，使手持器进入深度休眠状态。 

2）无线通讯电路：无线通讯线路主要用到的器件是CC2530，其内部包括一个类似MCS-51单片机的内核，同时包括无线收发模块。CC2530是美国德州仪器公司专门生产的用于ZIGBee无线通讯的芯片，功耗小，通讯距离长。这部分电路主要是CC2530的周边电路，包括电源电路、震荡电路、复位电路、无线收发电路。 

3）状态指示按键操作电路：手持器包括三个按键分别连接到KEY1 、KEY2、 KEY2。包括5个指示灯，分别连接到LED1、 LED2、 LED3、 LED4、 LED5。以上信号都连接到处理器进行处理。 

本发明所述的越界信号发生装置，它包括一块监测板，其中包含三部分电路：电源供电电路、无线通讯电路、声光报警电路。 

1）电源供电电路：J1接口接外部锂电池，然后通过78M05将电压降为5V，然后+5V电压经过CAT6219降压为3.3V，供控制器及其他电路使用。 

2）无线通讯电路：无线通讯线路主要用到的器件是CC2530，其内部包括一个类似MCS-51单片机的内核，同时包括无线收发模块。CC2530是美国德州仪器公司专门生产的用于ZIGBee无线通讯的芯片，功耗小，通讯距离长。这部分电路主要是CC2530的周边电路，包括电源电路、震荡电路、复位电路、无线收发电路。 

3）声光报警电路：ALARM控制光信号报警，当检测到手持器不在设定范围内时，ALARM控制Q2导通，Q2导通使Q1导通，通过J2接口向外部供电，外部接通电源后出现闪光报警信号。BELL为声音报警信号，Q3导通后，U3通电发出声音报警。 

本发明还包括充电接口，所述的充电接口包括两部分，锂电池充电电路和信号指示电路。 

1）锂电池充电电路：锂电池充电电路使用专用充电芯片LTC4054-4.2，芯片输出电压稳定，充电电流可设置，可进行涓流充电延长电池寿命，同时此芯片带有充电指示信号输出。途中D1为充电指示灯，充电时灯亮，未充电或充满时灯暗。 

2）信号指示电路：充电指示电路包括三路指示信号，这三路信号均来自主控板，用于指示监测点的监测状态。 

本发明所述的通道信号互通式电源控制***，主要管控手段分为五个部分： 

1）加压前各监护人员到达指定监控区域，并经现场确认后，通过手执终端发送“可加压”信号，控制箱在所有终端都已发出该信号之后，才能顺利合闸加压，此前闸刀一直处于闭锁状态；闸刀合上后控制箱向终端发送“已合闸”信号，提醒监控人员加强监护；

2）在加压过程中，监控人员如发现有可控的突发状况发生，如由于现场风力较大导致引线有松动迹象以及由于其他原因需要停止试验的情况，监控人员可通过手执终端发送“降压断电”信号，试验操作人员手动平稳降压并切断电源；断电后，控制箱向终端发送“已分闸”信号，现场人员收到该信号，进行现场确认，并进行相应处理工作；

3）在加压过程中，监控人员发现有如不立即断电将会造成人员伤亡或设备损毁的紧急情况时，本着“以人为本”的思想，可通过手执终端发送“立即断电”信号，控制箱立即在1S内切断电源，从而保障人员和设备安全；电源切除后，控制箱向终端发送“已分闸”信号，告知监控人员可开展下一步工作；

4）在手执终端加装越界报警功能，即在监控点中心位置设置接点，在加压过程中，如手执终端与接点距离超过一定范围（3-5米），则接点发出声光报警信号，提醒监控人员已离开监护区域，同时终端向主控箱发送“终端越界”信号，试验操作人员手动平稳降压并切断电源；电源切除后，控制箱向终端发送“已分闸”信号，试验负责人和试验操作人员须核实监控人员状态后方可再次加压。

5）根据工作班组人员的实际技术技能水平，梳理熟悉试验原理和流程、可进行试验仪器操作的人员，将其指纹信息录入主控箱；在试验前，由工作负责人指定本次试验的操作人员，将其权限设为“可操作”；在试验过程中，只有当该操作人员进行指纹验证并通过后，主控箱才能进行电源合闸操作；做到了工作过程中人员到位、权责到位，杜绝了无相关技术水平的人员的误操作。 

Claims (6)

1.一种高电压试验现场安全管控辅助***，该***由一个带有***状态显示屏的主控箱、四个在高压试验过程中分散于四个监测点上的越界信号发生装置以及四个手执终端组成；所述主控箱内以及手执终端内分别配置有能相互发送或接受信息的无线收发模块；所述越界信号发生装置主要包括电源供电电路、无线通讯电路以及声光报警电路。

2.根据权利要求1所述的高电压试验现场安全管控辅助***，其特征在于所述的主控箱面板上设置有四个分别对应四个手执终端的充电位，每个充电位上对应于各自的手执终端分别设置有：可加压、降压断电以及终端越界三个显示，其中可加压、降压断电两个显示分别与各自对应的手执终端上设置的可加压、降压断电两个按钮关联，而另一个终端越界与所述越界信号发生装置相关联；所述的手执终端上还设置有立即断电按钮，以及开关已合上后的已合闸显示和开关已断开后的已分闸显示。

3.根据权利要求1或2所述的高电压试验现场安全管控辅助***，其特征在于所述的主控箱主要包括一块由电源供电电路、高压监控电路、无线通讯电路、人机界面电路、充电接口电路以及指纹接口电路组成的主控板；所述的手执终端主要由电源电路、无线通讯电路以及状态指示按键操作电路组成；所述主控板和手执终端的无线通讯电路主要包括一无线收发模块；所述的越界信号发生装置包括一含有电源供电电路、无线通讯电路、声光报警电路三部分电路的监测板。

4.根据权利要求3所述的高电压试验现场安全管控辅助***，其特征在于所述的高压监控电路由高压切断电路和高压检测电路组成；所述的无线通讯线路主要包括一用于ZIGBee无线通讯的芯片CC2530，其内部包括一个MCS-51单片机的内核，同时包含有无线收发模块；所述的人机界面电路包括两部分电路，一部分为液晶显示电路，包括液晶通讯接口U2、背光驱动电路Q1以及对比度调节接口J1；另一部分为按键电路，使用三个按键进行操作，按键接口为J4；所述的充电接口电路为充电板提供+5V电压，同时输出三路指示信号，装置面板预留四个充电接口，同时可供四路手持器充电；所述的指纹接口电路为J7，处理器通过串行接口与指纹模块通讯，通讯线为RXD和TXD，+5V为指纹模块提供工作电压。

5.根据权利要求3所述的高电压试验现场安全管控辅助***，其特征在于所述的手持终端中的电源电路通过J1接口连接锂电池，将锂电池电源供至电路板，然后通过CAT6219将电压稳压到3.3V，供线路板其他电路使用；所述的无线通讯线路主要包括一用于ZIGBee无线通讯的芯片CC2530，其内部包括一个类似MCS-51单片机的内核，同时包含有无线收发模块；所述的状态指示按键操作电路包括三个分别连接到KEY1 、KEY2、 KEY2的按键，包括5个分别连接到LED1、 LED2、 LED3、 LED4、 LED5的指示灯。

6.根据权利要求3所述的高电压试验现场安全管控辅助***，其特征在于所述越界信号发生装置的电源供电电路，其J1接口接于外部锂电池，然后通过78M05将电压降为5V，然后+5V电压经过CAT6219降压为3.3V，供控制器及其他电路使用；所述的无线通讯电路主要包括一用于ZIGBee无线通讯的芯片CC2530，其内部包括一个类似MCS-51单片机的内核，同时包含有无线收发模块；所述的声光报警电路采用ALARM控制光信号报警，当检测到手持器不在设定范围内时，ALARM控制Q2导通，Q2导通使Q1导通，通过J2接口向外部供电，外部接通电源后出现闪光报警信号。