本發(fā)明屬于電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種機(jī)械車輛施工靠近高壓線時(shí)可以進(jìn)行光電報(bào)警的機(jī)械車輛近電預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著工業(yè)生產(chǎn)的日益發(fā)展，電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，同時(shí)因?yàn)椴僮魇韬觯呖帐┕C(jī)械過于靠近高壓輸電線引起的線路短路跳閘事故屢屢發(fā)生，不僅造成施工人員的觸電傷亡，有些還會引起大面積停電，對國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失，對人們的活動也造成了很大影響。

機(jī)械工程車輛在施工過程中屢屢觸碰高壓輸電線，究其原因，不僅僅是因?yàn)槭┕げ僮魅藛T的疏忽大意之外，更為重要的原因是在施工現(xiàn)場缺少必要的的預(yù)警提示，機(jī)械工程車輛缺少報(bào)警設(shè)施。

因此，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：機(jī)械車輛施工靠近高壓線時(shí)，沒有報(bào)警提示裝置，導(dǎo)致高壓輸電線事故頻發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)械車輛近電預(yù)警系統(tǒng)，當(dāng)機(jī)械車輛施工靠近高壓線時(shí)，可以進(jìn)行光電報(bào)警，以減少或避免高壓輸電線事故的發(fā)生。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：

一種機(jī)械車輛近電預(yù)警系統(tǒng)，包括電場信號感應(yīng)裝置，安裝在機(jī)械車輛外側(cè)，用以檢測電場變化；指示報(bào)警裝置，安裝在機(jī)械車輛的操作臺上，用于指示和報(bào)警；所述電場信號感應(yīng)裝置與指示報(bào)警裝置通過無線信號相連。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：

(1)電場信號信號感應(yīng)裝置與指示報(bào)警裝置通過無線通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，電場信號信號感應(yīng)裝置利用捆綁帶安裝在機(jī)械車輛外圍，指示報(bào)警裝置通過磁鋼吸附在駕駛操作臺上，安裝拆卸方便，不用安裝多余數(shù)據(jù)傳遞線，無需對原有車輛經(jīng)行改動。

(2)電場信號信號感應(yīng)裝置可以自動測量電場變化，實(shí)現(xiàn)在無人情況下經(jīng)行數(shù)據(jù)收集監(jiān)控和傳送，可以避免有測量人員在場域中引起畸變場產(chǎn)生，有利于準(zhǔn)確檢測高電壓、強(qiáng)電場，同時(shí)確保操作人員的自身安全。

(3)指示報(bào)警裝置可以通過短信與場外監(jiān)控人員進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，方便場外實(shí)時(shí)監(jiān)控指導(dǎo)和數(shù)據(jù)收集。

附圖說明

圖1是本發(fā)明機(jī)械車輛近電預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是圖1中電場信號感應(yīng)裝置的電路框圖。

圖3是圖2中信號采集調(diào)理模塊的電路框圖。

圖4是圖1中指示報(bào)警裝置的電路框圖。

圖中，電場信號感應(yīng)裝置1、指示報(bào)警裝置2；

單片機(jī)控制模塊11、信號采集調(diào)理模塊12、無線通訊發(fā)送模塊13和鋰電池供電模塊14；

C8051芯片111、時(shí)鐘電路112、復(fù)位電路113、信號調(diào)理輸入電路115、無線通訊發(fā)送電路114；

球形電場傳感器121、信號濾波電路122、交流放大電路123，真有效值電路124、真有效值單極性交變信號放大電路125；

單片機(jī)處理模塊21、無線通訊接收模塊22，GPS定位模塊24、聲光語音報(bào)警模塊23、基于GSM/GPRS短信無線通訊模塊25、電磁閥緊急制動模塊26、電源模塊27；

PIC18F4420芯片211、時(shí)鐘電路212、復(fù)位電路213；

WTD558芯片231、黃色LED指示燈232、外放喇叭233、手動關(guān)閉機(jī)械點(diǎn)動按鈕234；

GARMIN GPS25接收器241、GPS25LP-LVC242；

TC35I模塊電路251、通訊啟動電252、SIM卡電路253、紅色LED指示電路254。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明機(jī)械車輛近電預(yù)警系統(tǒng)，

包括電場信號感應(yīng)裝置1，安裝在機(jī)械車輛外側(cè)，用以檢測電場變化；

指示報(bào)警裝置2，安裝在機(jī)械車輛的操作臺上，用于指示和報(bào)警；

所述電場信號感應(yīng)裝置1與指示報(bào)警裝置2通過無線信號相連。

如圖1所示，

所述電場信號感應(yīng)裝置1包括單片機(jī)控制模塊11、信號采集調(diào)理模塊12、無線通訊發(fā)送模塊13和鋰電池供電模塊14；

所述單片機(jī)控制模塊11的輸入端與信號采集調(diào)理模塊12信號相連，其輸出端與無線通訊發(fā)送模塊13信號相連，所述無線通訊發(fā)送模塊13與指示報(bào)警裝置2通過無線信號相連；

所述鋰電池供電模塊14分別與單片機(jī)控制模塊11、信號采集調(diào)理模塊12和無線通訊發(fā)送模塊13相連。

如圖2所示，

所述信號采集調(diào)理模塊12包括依次串聯(lián)的球形電場傳感器121、信號濾波電路122、交流放大電路123，真有效值電路124、真有效值單極性交變信號放大電路125；

所述真有效值單極性交變信號放大電路125的輸出端與單片機(jī)控制模塊11的輸入端信號相連。

如圖3所示，

所述單片機(jī)控制模塊11包括C8051芯片111、時(shí)鐘電路112、復(fù)位電路113、信號調(diào)理輸入電路115及無線通訊發(fā)送電路114；

所述時(shí)鐘電路112、復(fù)位電路113、信號調(diào)理輸入電路115與單片機(jī)C8051芯片111的輸入端相連，無線通訊發(fā)送電路114與單片機(jī)C8051芯片111輸出端相連。

如圖4所示，

所述指示報(bào)警裝置2包含單片機(jī)處理模塊21、無線通訊接收模塊22，GPS定位模塊24、聲光語音報(bào)警模塊23、基于GSM/GPRS短信無線通訊模塊25、電磁閥緊急制動模塊26和電源模塊27；

所述單片機(jī)處理模塊21的輸入端分別與無線通訊接收模塊22和GPS定位模塊24信號相連，其輸出端分別與聲光語音報(bào)警模塊23、基于GSM/GPRS短信無線通訊模塊25和電磁閥緊急制動模塊26信號相連；

所述電源模塊27分別與單片機(jī)處理模塊21、無線通訊接收模塊22，GPS定位模塊23、聲光語音報(bào)警模塊24、基于GSM/GPRS短信無線通訊模塊25、電磁閥緊急制動模塊26相連；

所述無線通訊接收模塊22與無線通訊發(fā)送模塊13通過無線信號相連。

如圖4所示，

所述單片機(jī)處理模塊21包括PIC18F4420芯片211、時(shí)鐘電路212和復(fù)位電路213，所述PIC18F4420芯片211分別與時(shí)鐘電路212和復(fù)位電路213相連。

如圖4所示，

所述聲光語音報(bào)警模塊23包括WTD558芯片231、黃色LED指示燈232、外放喇叭233和手動關(guān)閉機(jī)械點(diǎn)動按鈕234；

所述WTD558芯片231分別與黃色LED指示燈232、外放喇叭233和手動關(guān)閉機(jī)械點(diǎn)動按鈕234相連；

所述WTD558芯片231還與單片機(jī)處理模塊21的PIC18F4420芯片211相連。

如圖4所示，

所述GPS定位模塊24包括GARMIN GPS25接收器241和與之相連的GPS25LP-LVC242；

所述GPS25LP-LVC242與單片機(jī)處理模塊21的PIC18F4420芯片211相連。

如圖4所示，

所述基于GSM/GPRS短信無線通訊模塊25包括TC35I模塊電路251、通訊啟動電路252、SIM卡電路253和紅色LED指示電路254；

所述通訊啟動電路252、SIM卡電路253和紅色LED指示電路254分別與TC35I模塊電路251相連，TC35I模塊電路251與單片機(jī)處理模塊21的PIC18F4420芯片211相連。

球形傳感器121采集到電場強(qiáng)度信號并輸出為工頻交變電信號，該電信號通過二階濾波電路模塊122后濾掉信號中所包含的雜波，傳遞給交流放大電路123，對微小的電壓放大后傳遞給真有效值電路124，將工頻交變信號轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛O性交變信號后，繼續(xù)對其經(jīng)單極性放大電路125再次放大后傳遞給單片機(jī)。

經(jīng)AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，在由單片機(jī)111對其經(jīng)行數(shù)據(jù)處理接收信號，經(jīng)在控制無線通訊模塊13將其傳遞給單片機(jī)控制模塊2的無線通訊接收端。

無線通訊發(fā)送模塊13功能為單片機(jī)控制模塊11處理后的信號實(shí)時(shí)發(fā)送給發(fā)送單片機(jī)控制模塊22，外接指示燈131，當(dāng)開始發(fā)送信號時(shí)，藍(lán)色LED 222指示燈開始工作。

鋰電池14為電場信號信號感應(yīng)裝置±5V供電，裝置外殼安有充電口，方便充電。

無線通訊接收模塊功能為單片機(jī)控制模塊2實(shí)時(shí)接收單片機(jī)控制模塊1處理后的數(shù)字信號，外接藍(lán)色LED指示燈222，當(dāng)開始接受信息時(shí)指示燈亮。

單片機(jī)控制模塊21采用PIC18F4420 211芯片，外圍電路包含時(shí)鐘電路212、復(fù)位電路213、無線通訊接收電路221、聲光語音模塊23、gps定位模塊24、短信無線通訊模塊25、電磁閥緊急制動模塊26，與電源27相連。時(shí)鐘電路212采用4M晶振，選用XT模式，通過設(shè)置編程配置寄存器中的配置位來選擇，由晶振與輸入端OSC1和輸出端OSC2引腳連接來產(chǎn)生振蕩。復(fù)位電路213包含有一個(gè)按鍵外部復(fù)位和RC延時(shí)電路內(nèi)部復(fù)位復(fù)位，保證系統(tǒng)可靠地復(fù)位。

聲光語音報(bào)警模塊23選用WTD558芯片231，直接與單片機(jī)211相連，外接黃色LED指示燈232、外放喇叭233和手動關(guān)閉機(jī)械點(diǎn)動按鈕234。當(dāng)機(jī)械車輛靠近高壓線時(shí)，語音報(bào)警喇叭233發(fā)出語音提示并且黃色LED指示燈232閃爍。但按下手動關(guān)閉按鈕234，語音提示和黃色指示燈關(guān)閉。

gps定位模塊24選用GARMIN GPS25接收器242，該接受器通過GPS25LP-LVC 241與單片機(jī)211通過串口 2進(jìn)行通訊，為了避免電源波動過大影響接收器的正常工作，在VIN與GND之間可加一個(gè)保持電容。

基于GSM/GPRS短信無線通訊單元25包括TC35I模塊電路251、通訊啟動電路252、SIM卡電路253和紅色LED指示電路254。主要功能是發(fā)送報(bào)警短信、接收監(jiān)督人員發(fā)來的指令短信。TC35I模塊電路251通過單片機(jī)211的串口1連接實(shí)現(xiàn)通信，SIM卡電路253與TC35I模塊251相連接實(shí)現(xiàn)短信發(fā)送，當(dāng)信號采集電路采集的信號大于臨界值，即與高壓電線距離小于閾值2時(shí)，單片機(jī)發(fā)送指令，TC35I模塊電路251接收并通過SIM卡253發(fā)送短信息。通訊啟動電路251為外接的啟動按鈕，當(dāng)沒有監(jiān)工人員或者不存在安全隱患的時(shí)候可以通過按鈕手動關(guān)閉GSM/GPRS短信無線通訊模塊。紅色LED燈254與TC35I模塊電路251相連，當(dāng)LED燈不亮的時(shí)候，表明GSM/GPRS短信無線通訊模塊未工作或者進(jìn)入休眠狀態(tài)。當(dāng)紅色LED燈254 500ms亮500ms滅的閃爍時(shí)，意思是說SIM卡沒有插入SIM電路中253或是TC35I模塊251沒有注冊到網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)紅色LED燈254以亮100毫秒，10毫秒閃爍時(shí)，意思是說TC35I模塊251已經(jīng)注冊到網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

電磁閥緊急制動模塊26包含有一個(gè)繼電器控制電路261，當(dāng)信號采集電路采集的信號大于臨界值，即安全距離小于閾值3時(shí)，單片機(jī)relay端口會發(fā)送一個(gè)低電平，三極管導(dǎo)通使得繼電器變?yōu)榈秒姞顟B(tài)。繼電器常閉變常開，切斷機(jī)械車輛的電源使得機(jī)械車輛緊急停車，確保機(jī)械車輛及駕駛?cè)藛T的安全。

電源模塊2-7給各模塊供電，包含有三個(gè)電路模塊，通過三個(gè)不同電路實(shí)現(xiàn)將12V車輛自帶電源裝變?yōu)椤?V 271，4.2V 272和3.3V 273。4.2V是給GSM/GPRS短信無線通訊中的TC35I模塊電路251供電，3.3V是給語音模塊中的WTD588芯片231的VCC端供電，其余模塊芯片供電均為±5V。

實(shí)施例1

對于工程施工要求近電預(yù)警必須安裝方便、穩(wěn)定可靠，誤報(bào)率低且不會漏報(bào)，所以選用球形傳感器121和機(jī)械電路以保證感應(yīng)信號的靈敏準(zhǔn)確。因此，本發(fā)明提供的近電預(yù)警器電路在簡化電路結(jié)構(gòu)、降低成本的同時(shí)須滿足檢測高壓電信號的可靠性。

結(jié)合圖圖，本發(fā)明的操作過程如下。將近電預(yù)警器的感應(yīng)裝置1充好電以后正確安裝在機(jī)械車輛的吊臂上，該裝置為捆綁帶固定，方便拆卸。打開電源模塊開關(guān)14和27開始工作，上電瞬間，藍(lán)色指示燈222閃爍一次，將指示報(bào)警主裝置2安有磁鋼，可以吸附安裝在機(jī)械車輛的操作臺上，外接車輛自帶的12V電源，打開電源模塊開關(guān)14和27開光，開始工作，喇叭233發(fā)出“嘀”的短促提示聲。兩部分經(jīng)行聯(lián)調(diào)對接，當(dāng)兩個(gè)部分無線通訊的藍(lán)色指示燈222都亮的時(shí)候，兩部分通訊正常。

啟動機(jī)械車輛，當(dāng)靠近高壓線時(shí)，若距離小于原設(shè)定閾值，球形傳感器121感應(yīng)信號經(jīng)信號調(diào)理以后傳遞給單片機(jī)控制模塊11，對模擬信號經(jīng)行處理，變?yōu)楸硎揪嚯x的數(shù)字信號，由單片機(jī)111處理后由無線通訊模塊13傳遞給指示報(bào)警主裝置2。

指示報(bào)警主裝置通過無線通訊模塊22接收到信號后，對其進(jìn)行比較判斷。當(dāng)信號大于原設(shè)定閾值1時(shí)，開始語音報(bào)警，喇叭233會一直發(fā)出“注意有高壓電”的語音提示，并且黃色指示燈232也會閃爍。若駕駛?cè)藛T判斷沒有危險(xiǎn)可以通過按鈕234手動關(guān)閉語音提示和指示燈，或者等機(jī)械車輛行駛出危險(xiǎn)區(qū)域，語音提示會自動停止，黃色指示燈232也會熄滅。

當(dāng)機(jī)械車輛與高壓電的距離小于設(shè)定閾值2時(shí)候，指示報(bào)警主裝置2通過單片機(jī)21發(fā)送指令，命令GSM/GPRS短信無線通訊單元25發(fā)送報(bào)警短信，TC35I模塊電路251接收并通過SIM卡253發(fā)送短信息。短信內(nèi)容包含有車輛編號及gps定位模塊24監(jiān)測到的具體位置，例：“車輛XXXXXX(車輛編號)駛?cè)胛ｋU(xiǎn)區(qū)域，與高壓電線距離小于安全值，位置：XXXX.XXXX(車輛位置)?！蓖ㄓ崋与娐?53為外接的啟動按鈕，當(dāng)沒有監(jiān)工人員或者判斷不存在安全隱患的時(shí)候可以通過按鈕252手動關(guān)閉GSM/GPRS短信無線通訊模塊。紅色LED燈254與TC35I模塊電路251相連，當(dāng)LED燈不亮的時(shí)候，表明GSM/GPRS短信無線通訊模塊25未工作或者進(jìn)入休眠狀態(tài)。當(dāng)紅色LED燈254500ms亮500ms滅的閃爍時(shí)，意思是說SIM卡253沒有插入或是TC35I模塊251沒有注冊到網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)LED燈254以亮100毫秒，10毫秒閃爍時(shí)，意思是說TC35I模塊251已經(jīng)注冊到網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

當(dāng)機(jī)械車輛與高壓電的距離小于設(shè)定閾值3時(shí)候，單片機(jī)211relay端口會發(fā)送一個(gè)低電平，繼電器常閉變常開，切斷機(jī)械車輛的電源使得機(jī)械車輛緊急停車，喇叭233也會發(fā)出“嘀”的長鳴，確保機(jī)械車輛及駕駛?cè)藛T的安全。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替代、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。