專(zhuān)利名稱(chēng)：電力系統(tǒng)安全作業(yè)用手操器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)作業(yè)用安全防護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
安全生產(chǎn)對(duì)于電力系統(tǒng)的重要性是不言而喻的，能否確保電網(wǎng)安全，“五防”極其關(guān)鍵。所謂“五防”是指1、防止錯(cuò)誤分、合斷路器；2、防止帶負(fù)荷拉、合隔離開(kāi)關(guān)；3、防止帶電掛地線；4、防止帶地線合斷路器；5、防止誤入帶電間隔。長(zhǎng)久以來(lái)，“五防”基本上是依靠電力系統(tǒng)內(nèi)作業(yè)人員的工作經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心等人為的主觀因素來(lái)保證，缺少相應(yīng)的技術(shù)裝備手段來(lái)保證，從客觀條件上說(shuō)，電力系統(tǒng)所用設(shè)備種類(lèi)繁多，操作項(xiàng)目繁雜，工作地點(diǎn)分布廣泛，工作條件不一，從而導(dǎo)致人為的錯(cuò)誤操作，惡性事故屢有發(fā)生，給生產(chǎn)和人們生活造成巨大危害，其社會(huì)影響、經(jīng)濟(jì)損失是難以計(jì)算的。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于解決上述的“五防”問(wèn)題，提供一種電力系統(tǒng)安全作業(yè)用手操器。
本實(shí)用新型是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的1、安全員使用電腦向手操器寫(xiě)入作業(yè)內(nèi)容——一組有順序的被操作設(shè)備的射頻ID卡的信息；
2、電力系統(tǒng)作業(yè)一般由監(jiān)護(hù)人和操作人共同完成，工作人員持手操器來(lái)到預(yù)操作的設(shè)備前，監(jiān)護(hù)人開(kāi)啟手操器。手操器提示“讀取監(jiān)護(hù)人ID卡”，監(jiān)護(hù)人按照提示將監(jiān)護(hù)人ID卡貼近手操器，讀取成功后，手操器提示“讀取預(yù)操作設(shè)備的ID卡”，監(jiān)護(hù)人按照提示用手操器讀取預(yù)操作設(shè)備上的ID卡，如果監(jiān)護(hù)人所核對(duì)的預(yù)操作設(shè)備與目標(biāo)設(shè)備不符合，則手操器發(fā)出聲、光報(bào)警，并且在手操器的屏幕上有“預(yù)操作設(shè)備錯(cuò)誤”的文字提示；如果預(yù)操作的設(shè)備ID卡與目標(biāo)設(shè)備ID卡一致，則手操器的顯示屏上給出“允許操作”的文字提示，手操器判斷正確后，操作人對(duì)該設(shè)備進(jìn)行操作，操作完畢后，把操作人的ID卡貼近手操器，手操器讀取成功后顯示屏上有“本次操作安全結(jié)束”文字顯示。
3、手操器設(shè)有感應(yīng)式驗(yàn)電裝置，檢測(cè)預(yù)操作設(shè)備上是否有電，其結(jié)果顯示在手操器的顯示屏上；4、手操器內(nèi)設(shè)有CPU、LCD，存儲(chǔ)、記錄、顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)；5、手操器設(shè)有操作按鍵，可以完成開(kāi)關(guān)手操器、進(jìn)行自檢、復(fù)位、清空等操作；6、手操器設(shè)有RS232接口，可以與計(jì)算機(jī)相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，增加其統(tǒng)一集中管理功能，使電力系統(tǒng)的相關(guān)作業(yè)有序管理。
一種電力系統(tǒng)安全作業(yè)用手操器，包括殼體、充電器，其特征在于設(shè)有讀卡組件、設(shè)有驗(yàn)電組件、器內(nèi)設(shè)有CPU、表面設(shè)有操作按鍵、設(shè)有LCD顯示屏，設(shè)有聲、光報(bào)警信號(hào)組件，設(shè)有RS-232接口，設(shè)有自檢組件；
所述讀卡組件，由RFID芯片和天線組成；本實(shí)用新型所用的工作頻率為125kHZ；本實(shí)用新型所用工作電源為直流12V。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)電力系統(tǒng)安全作業(yè)用手操器采用先進(jìn)技術(shù)手段，防止誤操作，本實(shí)用新型監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確，可靠性高，操作容易，使用方便；采集數(shù)據(jù)存入計(jì)算機(jī)可以建立數(shù)據(jù)庫(kù)，方便集中管理；采用本實(shí)用新型，從技術(shù)裝備上解決了由于人為的因素可能造成錯(cuò)誤操作問(wèn)題，操作人員按照相應(yīng)規(guī)程執(zhí)行操作，能夠從根本上杜絕事故發(fā)生。本實(shí)用新型可以廣泛用于發(fā)電廠、變電所、供電局以及用電部門(mén)工作人員使用，本實(shí)用新型具有很好的市場(chǎng)前景，具有很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本實(shí)用新型外形圖。
圖2是本實(shí)用新型工作程序簡(jiǎn)要框圖。
圖3是本實(shí)用新型系統(tǒng)構(gòu)成方框圖。
圖4是本實(shí)用新型高壓驗(yàn)電器組件示意框圖。
圖5是驗(yàn)電組件用電壓放大電路示意圖。
圖6是射頻ID卡解調(diào)器框圖。
圖7是信息鈕內(nèi)部框圖。
圖8是信息鈕解調(diào)器工作示意圖。
圖9是讀卡組件電路原理圖。
圖10是串行通訊接口電路示意圖。
圖11是RS-232的典型數(shù)據(jù)通信結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做出進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
電力系統(tǒng)安全作業(yè)用手操器，以下也稱(chēng)手操器。
1、圖1是本實(shí)用新型外形圖，有天線2、操作按鍵3、測(cè)試頭5、顯示屏9、液晶顯示信息10、RS232接口插口11、充電器插口12，所述驗(yàn)電組件為已有技術(shù)，其構(gòu)成如圖4所示，測(cè)試頭5輸入回路得到的微弱信號(hào)，經(jīng)倍壓整流、電壓放大和濾波后，送至比較電路。比較電路的輸出控制振蕩電路。振蕩電路的輸出脈沖經(jīng)CPU送至聲、光報(bào)警器，報(bào)警器按一定的頻率和波長(zhǎng)發(fā)出蜂鳴和閃爍信號(hào)。考慮到被測(cè)電場(chǎng)信號(hào)在空間的間距小，因而輸入回路所得到的場(chǎng)能亦小， 而比較電路需要在一定幅度的信號(hào)下才能正常工作，故在倍壓整流電路后設(shè)置了一級(jí)電壓放大電路，如圖5所示，以期得到較大的信號(hào)分量輸出接點(diǎn)信號(hào)進(jìn)CPU8采集板；驗(yàn)電結(jié)果顯示在手操器的顯示屏上，即“不帶電，可以操作”或“設(shè)備有電不可以操作”的文字顯示；所述高壓驗(yàn)電器組件構(gòu)成示意圖如圖4，由測(cè)試頭3接近目標(biāo)設(shè)備或操作人員的ID卡1，即信息鈕，由解調(diào)器4將信號(hào)送至CPU，進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理，手操器采用RFID芯片和天線2，RFID芯片是采用讀/寫(xiě)方式，射頻ID卡1與手操器之間的天線2耦合是電感耦合模式，變壓器模型，射頻ID卡1天線2與手操器天線2間的耦合采用密耦合系統(tǒng)，所述信息鈕是一種無(wú)源不銹封裝件，具有防水、防磁、防震、耐高溫和低溫的器件，其類(lèi)型為EM卡芯片。手操器工作程序簡(jiǎn)要框圖如圖2所示，由主計(jì)算機(jī)為手操器下達(dá)操作命令；手操器首先要核對(duì)操作人員ID卡，手操器提示“讀取監(jiān)護(hù)人ID卡”，核對(duì)結(jié)果不符，則在顯示屏上有“不可以上崗操作”文字提示，核對(duì)無(wú)誤，則有“允許操作”文字提示；接下來(lái)核對(duì)目標(biāo)設(shè)備ID卡，手操器提示“讀取預(yù)操作設(shè)備ID卡”，核對(duì)結(jié)果不符，則在顯示屏上有“預(yù)操作設(shè)備錯(cuò)誤”文字提示，同時(shí)有聲、光報(bào)警信號(hào)，核對(duì)無(wú)誤，則有“允許操作，完成讀取操作設(shè)備ID卡”文字提示；接下來(lái)檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)設(shè)備是否帶電，如帶電，有“設(shè)備有電，不可以操作”文字提示，同時(shí)有聲、光報(bào)警信號(hào)，不帶電，則有“設(shè)備不帶電可以操作”文字提示；接下來(lái)進(jìn)行指令項(xiàng)目操作，如同使用手機(jī)一樣，采用操作鍵輸入操作內(nèi)容和操作結(jié)果，為加強(qiáng)管理，此內(nèi)容和結(jié)果要輸入主計(jì)算機(jī)；便攜式手操器由操作鍵3啟動(dòng)工作電源和進(jìn)行軟件組態(tài)，進(jìn)行相關(guān)操作，顯示器采用標(biāo)記為10的液晶LCD數(shù)字、文字顯示。本實(shí)用新型系統(tǒng)構(gòu)成方塊圖如圖3，設(shè)有RS232接口插口11、充電器插口12，相關(guān)器件包括有射頻ID卡1由耦合到天線的返回信號(hào)，經(jīng)過(guò)阻抗匹配、二極管檢波，得到847kHz副載波，再經(jīng)過(guò)整形、濾波和放大后，接入PSK解調(diào)模塊，解調(diào)出106Kbit/8的數(shù)字信號(hào)，送入單片機(jī)進(jìn)行處理。圖6所示為解調(diào)框圖。PsK解調(diào)的目的有二一是把速率由847kHz轉(zhuǎn)變?yōu)?06Kbit/s，二是把相位翻轉(zhuǎn)的PsK信號(hào)轉(zhuǎn)化為0、1的數(shù)字信號(hào)。
信息鈕工作原理是解讀器通過(guò)接收標(biāo)簽發(fā)出的無(wú)線電波接收讀取數(shù)據(jù)。射頻系統(tǒng)有主動(dòng)系統(tǒng)和被動(dòng)系統(tǒng)。最常見(jiàn)的是被動(dòng)射頻系統(tǒng)，解讀器將加密數(shù)據(jù)載波信號(hào)經(jīng)發(fā)射天線向外發(fā)送，在其周?chē)纬呻姶艌?chǎng)；電子標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域后從電磁場(chǎng)中獲得能量激活標(biāo)簽中的微芯片電路，芯片將電磁波進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后發(fā)送給解讀器，解讀器把它轉(zhuǎn)換成相關(guān)數(shù)據(jù)?？刂朴?jì)算器就可以處理這些數(shù)據(jù)從而進(jìn)行管理控制。而本系統(tǒng)采用了主動(dòng)射頻系統(tǒng)，裝有電池的電子標(biāo)簽只能在有效范圍內(nèi)活動(dòng)。信息鈕的內(nèi)部電路是由芝麻粒大小的無(wú)線通信IC和天線2組成的一個(gè)射頻電路，并用樹(shù)脂、紙、甚至紡織品將其封裝并進(jìn)行印刷而成，如圖7。它以電磁波為媒介與讀寫(xiě)設(shè)備之間交換信息。每個(gè)信息鈕的編號(hào)唯一，無(wú)法模仿或偽造；不需接觸。
解讀器4它由發(fā)送器，接收儀、控制模塊和收發(fā)器組成。其操作程序主要由通信握手子程序、數(shù)據(jù)發(fā)送子程序、數(shù)據(jù)接收中斷服務(wù)子程序、譯碼糾錯(cuò)子程序、RS-232通信子程序和EEPROM讀數(shù)據(jù)子程序組成。主要功能是數(shù)據(jù)的讀取、數(shù)據(jù)庫(kù)的建立以及查詢(xún)和設(shè)置功能。由讀取數(shù)據(jù)模塊、處理數(shù)據(jù)模塊、查詢(xún)及設(shè)置模塊組成。并有很好的容錯(cuò)性和可重復(fù)操作性。
(1)讀取數(shù)據(jù)模塊。它由后臺(tái)線程完成，線程在程序運(yùn)行時(shí)即創(chuàng)建。它由初始化和讀取數(shù)據(jù)兩部分組成。讀數(shù)據(jù)時(shí)，每隔一定時(shí)間檢查串口緩沖區(qū)，非定時(shí)讀取數(shù)據(jù)并存放在程序緩沖區(qū)中，此緩沖區(qū)已在程序初始化時(shí)分配。
(2)處理數(shù)據(jù)模塊。定時(shí)檢測(cè)程序緩沖區(qū)，非定時(shí)讀數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后實(shí)時(shí)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)中。信息鈕與解讀器工作示意圖如圖8。
1D卡讀卡電路本系統(tǒng)采用Atmel公司的U2270B基站芯片U2270B是與非接觸ID卡實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的核心模塊，也是讀卡器讀寫(xiě)ID卡的關(guān)鍵接口芯片。它根據(jù)應(yīng)答器內(nèi)的寄存器的設(shè)定對(duì)發(fā)送緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制得到發(fā)送信號(hào)，并通過(guò)Coil1，Coil2引腳驅(qū)動(dòng)天線以電磁波的形式發(fā)送出去。讀數(shù)據(jù)時(shí)。信號(hào)通過(guò)天線匹配電路送入Input引腳，U2270B再將信號(hào)送入微控制器進(jìn)行解調(diào)處理。圖9為讀卡電路原理圖。其中電阻470K和電容1.5nF組成選頻電路。去掉高頻及低頻，讓100～125KHz頻率通過(guò)，與U2270B內(nèi)部電路共同構(gòu)成解調(diào)電路；天線和內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成125KHz電磁場(chǎng)發(fā)射電路，傳輸能量4個(gè)IN4148二極管組成反饋電路來(lái)穩(wěn)定頻率；單個(gè)IN4148二極管進(jìn)行信號(hào)整形電阻43K和68K調(diào)節(jié)發(fā)射頻率。
人機(jī)接口與系統(tǒng)機(jī)的通信，用于向系統(tǒng)機(jī)傳送數(shù)據(jù)為設(shè)備的集中管理提供了方便。RS-232的典型數(shù)據(jù)通信結(jié)構(gòu)如圖11。由于該通信線路較長(zhǎng)，因此有必要采用光電隔離，以防干擾。當(dāng)系統(tǒng)機(jī)有通信信息傳至保護(hù)時(shí)DSR端“1”態(tài)電平通過(guò)光隔連接CPU的INTO端申請(qǐng)串行中斷服務(wù)，相應(yīng)中斷時(shí)接收系統(tǒng)機(jī)信息或向系統(tǒng)機(jī)傳送保護(hù)信息。為了抗干擾，串行通訊的人機(jī)接口與系統(tǒng)機(jī)的通信，用于向系統(tǒng)機(jī)傳送數(shù)據(jù)，為設(shè)備的集中管理提供了方便，并與變電站綜合自動(dòng)化相配套。其硬件電路如圖11所示。
軟件部分給用戶(hù)的操作界面程序用VB編寫(xiě)，因?yàn)檫@樣會(huì)使操作簡(jiǎn)單，界面友好便于查詢(xún)數(shù)據(jù)和使用MSComm控件。
數(shù)據(jù)接口部分軟件使用MSComm控件，實(shí)現(xiàn)串口通信，它為應(yīng)用程序提供了通用串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)便方法，支持事件驅(qū)動(dòng)方法和查詢(xún)方法。編寫(xiě)MSComm控件的OnComm事件，實(shí)現(xiàn)對(duì)串口數(shù)據(jù)的捕捉。在該事件中通過(guò)CommEvent屬性值反映出串口前的錯(cuò)誤或事件，如CommEvent＝2，表示接收到數(shù)據(jù)。利用MSComm控件的Input、Output方法，對(duì)字符串或二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)。當(dāng)通信結(jié)束，將MSComm.portopen的屬性置假，關(guān)閉串口。
硬件手操器配有RS232接口，可以與計(jì)算機(jī)連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。由軟件系統(tǒng)把操作內(nèi)容寫(xiě)入手操器。
手操器配有標(biāo)記為11的RS232接口，可以與主計(jì)算機(jī)連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，由組態(tài)軟件系統(tǒng)把操作內(nèi)容寫(xiě)入手操器。
電力系統(tǒng)安全作業(yè)用手操器所用電源為直流12V電池供電，電池采用高性能鋰電池，可以由充電器充電，如同手機(jī)充電方式。當(dāng)電力不足時(shí)，顯示屏上給出“電力不足”文字提示。
權(quán)利要求1.一種電力系統(tǒng)安全作業(yè)用手操器，包括殼體、充電器，其特征在于器內(nèi)設(shè)有讀卡組件、設(shè)有驗(yàn)電組件、設(shè)有CPU(8)、表面設(shè)有操作按鍵(3)、設(shè)有LCD顯示屏(9)，設(shè)有聲、光報(bào)警信號(hào)組件；設(shè)有RS232接口，與主計(jì)算機(jī)通訊。
2.按照權(quán)利要求1所述電力系統(tǒng)安全作業(yè)用手操器，其特征在于，所述讀卡組件，由RFID芯片和天線(2)組成，并包括解碼器(4)。
3.按照權(quán)利要求1所述電力系統(tǒng)安全作業(yè)用手操器，其特征在于，其工作電源為直流12V。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電力系統(tǒng)安全作業(yè)用手操器，用以防止錯(cuò)誤分、合斷路器，防止帶電掛地線，防止帶地線合斷路器等。其特征在于設(shè)有讀卡組件、驗(yàn)電組件、CPU、操作按鍵、LCD顯示屏，聲、光報(bào)警信號(hào)和RS232接口，可與主計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。操作前利用組態(tài)軟件將操作內(nèi)容寫(xiě)入手操器，讀取手操器記錄的內(nèi)容，將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，建立檔案，以便管理和查詢(xún)。其優(yōu)點(diǎn)在于，本實(shí)用新型采用先進(jìn)的技術(shù)手段，可防止誤操作，再配套相應(yīng)規(guī)程，能從根本上杜絕事故的發(fā)生。本實(shí)用新型可靠性高，設(shè)備結(jié)構(gòu)小巧，操作容易，使用方便，可以廣泛用于發(fā)電廠、變電所、供電局以及用電部門(mén)的工作人員使用，具有很好的市場(chǎng)前景及經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)G06K7/00GK2927290SQ20062002914
公開(kāi)日2007年7月25日 申請(qǐng)日期2006年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月30日
發(fā)明者曲朝陽(yáng), 張龍斌, 袁瑤 申請(qǐng)人:東北電力大學(xué)