專利名稱：電力系統五防用便攜式監督器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力系統作業用安全防護裝置。
背景技術：
安全生產對于電力系統的重要性是不言而喻的，能否確保電網安全，“五防”極其關鍵。所謂“五防”是指1、防止錯誤分、合斷路器；2、防止帶負荷拉、合隔離開關；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。長久以來，“五防”基本上是依靠電力系統內作業人員的工作經驗和責任心等人為的主觀因素來保證，缺少相應的技術裝備手段來保證，從客觀條件上說，電力系統所用設備種類繁多，操作項目繁雜，工作地點分布廣泛，工作條件不一，從而導致人為的錯誤操作，惡性事故屢有發生，給生產和人們生活造成巨大危害，其社會影響、經濟損失是難以計算的。
發明內容
本發明的目的在于解決上述的“五防”問題，提供一種電力系統“五防”用便攜式監督器。
本發明是采用以下技術方案實現的1、安全員使用電腦向監督器寫入作業內容——一組有順序的被操作設備的射頻ID卡的信息；2、電力系統作業一般由監護人和操作人共同完成，工作人員持監督器來到預操作的設備前，監護人開啟監督器。監督器提示“讀取監護人ID卡”，監護人按照提示將監護人ID卡貼近監督器，讀取成功后，監督器提示“讀取預操作設備的ID卡”。監護人按照提示用監督器讀取預操作設備上的ID卡，如果監護人所核對的預操作設備與目標設備不符合，則監督器發出聲、光報警，并且在監督器的屏幕上有“預操作設備錯誤”的文字提示；如果預操作的設備ID卡與目標設備ID卡一致，則監督器的顯示屏上給出“允許操作”的文字提示。監督器判斷正確后，操作人對該設備進行操作，操作完畢后，把操作人的ID卡貼近監督器，監督器讀取成功后顯示屏上有“本次操作安全結束”文字顯示。配備感應式驗電裝置，檢測預操作設備上是否有電，其結果顯示在監督器的顯示器上；3、監督器設有感應式驗電裝置，檢測預操作設備上是否有電，其結果顯示在監督器的顯示屏上；4、監督器設有CPU、LCD，存儲、記錄、顯示相關的數據；5、監督器設有操作按鍵，可以完成開關監督器、進行自檢、復位、清空等操作；6、監督器設有RS232接口，可以與計算機相連，進行數據交換，增加其統一集中管理功能，使電力系統的相關作業有序管理。
一種電力系統五防用便攜式監督器，包括殼體、充電器，其特征在于A、設有讀卡組件，識別工作人員的ID卡；識別準備操作的目標設備，即預操作設備的信息鈕；
B、設有驗電組件，測知預操作設備是否帶電；C、設有CPU，采集、存儲讀卡組件和驗電組件數據；D、設有操作按鍵，實現啟動/關閉監督器工作電源，進行自檢、復位、清空等操作；E、設有液晶顯示屏，顯示提示信息、識別結果、驗電結果、作業結果；F、設有聲、光報警信號組件，顯示驗電結果是否有電，ID卡識別是否錯誤；G、設有RS232接口，與計算機通訊，進行數據交換，利用軟件將目標設備ID卡按順序寫入監督器，讀取監督器記錄的內容，將數據保存到數據庫，建立檔案，使操作記錄集中、清晰，以方便管理和查詢；H、設有自檢功能，保證監督器自身工作狀態良好，能夠正確的起到監督的作用。
所述讀卡組件，由RFID芯片和天線組成；本發明所用的工作頻率為125kHZ；本發明所用工作電源為直流12V。
本發明的優點電力系統五防用便攜式監督器采用先進技術手段，防止誤操作，本發明監測準確，可靠性高，操作容易，使用方便；采集數據存入計算機可以建立數據庫，方便集中管理；采用本發明，從技術裝備上解決了由于人為的因素可能造成錯誤操作問題，確保操作人員按照相應規程執行操作，能夠從根本上杜絕事故發生。本發明可以廣泛用于發電廠、變電所、供電局以及用電部門工作人員使用，本發明具有很好的市場前景，具有很好的社會和經濟效益。
圖1是本發明外形圖。
圖2是本發明工作程序簡要框圖。
圖3是本發明系統構成方框圖。
圖4是本發明高壓驗電器組件示意框圖。
圖5是驗電組件用電壓放大電路示意圖。
圖6是射頻ID卡解調器框圖。
圖7是信息鈕內部框圖。
圖8是信息鈕解調器工作示意圖。
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的典型數據通信結構。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明做出進一步詳細說明。
電力系統五防用便攜式監督器，以下也稱便攜式監督器或監督器。
1、圖1是本發明外形圖，有天線2、操作按鍵3、測試頭5、顯示屏9、液晶顯示信息10、RS232接口插口11、充電器插口12，所述驗電組件為已有技術，其構成如圖4所示，測試頭5輸入回路得到的微弱信號，經倍壓整流、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CPU送至聲、光報警器，報警器按一定的頻率和波長發出蜂鳴和閃爍信號。考慮到被測電場信號在空間的間距小，因而輸入回路所得到的場能亦小，而比較電路需要在一定幅度的信號下才能正常工作，故在倍壓整流電路后設置了一級電壓放大電路，如圖5所示，以期得到較大的信號分量輸出接點信號進CPU8采集板；驗電結果顯示在監督器的顯示屏上，即“不帶電，可以操作”或“設備有電不可以操作”的文字顯示；所述高壓驗電器組件構成示意圖如圖4，由測試頭3接近目標設備或操作人員的ID卡1，即信息鈕，由解調器4將信號送至CPU，進行有關數據處理，監督器采用RFID芯片和天線2，RFID芯片是采用讀/寫方式，射頻ID卡1與監督器之間的天線2耦合是電感耦合模式，變壓器模型，射頻ID卡1天線2與監督器天線2間的耦合采用密耦合系統，所述信息鈕是一種無源不銹封裝件，具有防水、防磁、防震、耐高溫和低溫的器件，其類型為EM卡芯片。便攜式監督器工作程序簡要框圖如圖2所示，由主計算機為便攜式監督器下達操作命令；監督器首先要核對操作人員ID卡，監督器提示“讀取監護人ID卡”，核對結果不符，則在顯示屏上有“不可以上崗操作”文字提示，核對無誤，則有“允許操作”文字提示；接下來核對目標設備ID卡，監督器提示“讀取預操作設備ID卡”，核對結果不符，則在顯示屏上有“預操作設備錯誤”文字提示，同時有聲、光報警信號，核對無誤，則有“允許操作，完成讀取操作設備ID卡”文字提示；接下來檢驗目標設備是否帶電，如帶電，有“設備有電，不可以操作”文字提示，同時有聲、光報警信號，不帶電，則有“設備不帶電可以操作”文字提示；接下來進行指令項目操作，如同使用手機一樣，采用操作鍵輸入操作內容和操作結果，為加強管理，此內容和結果要輸入主計算機；便攜式監督器由操作鍵3啟動工作電源和進行軟件組態，進行相關操作，顯示器采用標記為10的液晶LCD數字、文字顯示。本發明系統構成方塊圖如圖3，設有RS232接口插口11、充電器插口12，相關器件包括有射頻ID卡1由耦合到天線的返回信號，經過阻抗匹配、二極管檢波，得到847kHz副載波，再經過整形、濾波和放大后，接入PSK解調模塊，解調出106Kbit/8的數字信號，送入單片機進行處理。圖6所示為解調框圖。PsK解調的目的有二一是把速率由847kHz轉變為106Kbit/s，二是把相位翻轉的PsK信號轉化為0、1的數字信號。
信息鈕工作原理是解讀器通過接收標簽發出的無線電波接收讀取數據。射頻系統有主動系統和被動系統。最常見的是被動射頻系統，解讀器將加密數據載波信號經發射天線向外發送，在其周圍形成電磁場；電子標簽進入發射天線工作區域后從電磁場中獲得能量激活標簽中的微芯片電路，芯片將電磁波進行轉換，然后發送給解讀器，解讀器把它轉換成相關數據。控制計算器就可以處理這些數據從而進行管理控制。而在主動射頻系統中，裝有電池的電子標簽只能在有效范圍內活動。信息鈕的內部電路是由芝麻粒大小的無線通信IC和天線2組成的一個射頻電路，并用樹脂、紙、甚至紡織品將其封裝并進行印刷而成，如圖7。它以電磁波為媒介與讀寫設備之間交換信息。每個信息鈕的編號唯一，無法模仿或偽造；不需接觸。
解讀器4它由發送器，接收儀、控制模塊和收發器組成。其操作程序主要由通信握手子程序、數據發送子程序、數據接收中斷服務子程序、譯碼糾錯子程序、RS-232通信子程序和EEPROM讀數據子程序組成。主要功能是數據的讀取、數據庫的建立以及查詢和設置功能。由讀取數據模塊、處理數據模塊、查詢及設置模塊組成。并要求很好的容錯性和可重復操作性。
(1)讀取數據模塊。它由后臺線程完成，線程在程序運行時即創建。它由初始化和讀取數據兩部分組成。讀數據時，每隔一定時間檢查串口緩沖區，非定時讀取數據并存放在程序緩沖區中，此緩沖區已在程序初始化時分配。
(2)處理數據模塊。定時檢測程序緩沖區，非定時讀數據，經處理后實時輸入數據庫中。信息鈕與解讀器工作示意圖如圖8。
1D卡讀卡電路本系統采用Atmel公司的U2270B基站芯片U2270B是與非接觸ID卡實現無線通信的核心模塊，也是讀卡器讀寫ID卡的關鍵接口芯片。它根據應答器內的寄存器的設定對發送緩存區中的數據進行調制得到發送信號，并通過Coil1，Coil2引腳驅動天線以電磁波的形式發送出去。讀數據時。信號通過天線匹配電路送入Input引腳，U2270B再將信號送入微控制器進行解調處理。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，與U2270B內部電路共同構成解調電路；天線和內部驅動電路構成125KHz電磁場發射電路，傳輸能量4個IN4148二極管組成反饋電路來穩定頻率；單個IN4148二極管進行信號整形電阻43K和68K調節發射頻率。
人機接口與系統機的通信，用于向系統機傳送數據為設備的集中管理提供了方便。RS-232的典型數據通信結構如圖11。由于該通信線路較長，因此有必要采用光電隔離，以防干擾。當系統機有通信信息傳至保護時DSR端“1”態電平通過光隔連接CPU的INT0端申請串行中斷服務，相應中斷時接收系統機信息或向系統機傳送保護信息。為了抗干擾，串行通訊的人機接口與系統機的通信，用于向系統機傳送數據，為設備的集中管理提供了方便，并與變電站綜合自動化相配套。其硬件電路如圖11所示。
軟件部分給用戶的操作界面程序用VB編寫，因為這樣會使操作簡單，界面友好.便于查詢數據和使用MSComm控件。
數據接口部分軟件使用MSComm控件，實現串口通信，它為應用程序提供了通用串行接口收發數據的簡便方法，支持事件驅動方法和查詢方法。編寫MSComm控件的OnComm事件，實現對串口數據的捕捉。在該事件中通過CommEvent屬性值反映出串口前的錯誤或事件，如CommEvent＝2，表示接收到數據。利用MSComm控件的Input、Output方法，對字符串或二進制數據進行讀寫。當通信結束，將MSComm.portopen的屬性置假，關閉串口。
硬件監督器配有RS232接口，可以與計算機連接，進行數據交換。由軟件系統把操作內容寫入監督器。
監督器配有標記為11的RS232接口，可以與主計算機連接，進行數據交換，由組態軟件系統把操作內容寫入監督器。
電力系統五防用便攜式監督器所用電源為直流12V電池供電，電池采用高性能鋰電池，可以由充電器充電，如同手機充電方式。當電力不足時，顯示屏上給出“電力不足”文字提示。
權利要求
1.一種電力系統五防用便攜式監督器，包括殼體、充電器，其特征在于A、設有讀卡組件，識別工作人員ID卡，識別準備操作的目標設備的ID卡；B、設有驗電組件，測知須操作設備是否帶電；C、設有CPU(8)，采集、存儲讀卡組件，驗電組件數據；D、設有操作按鍵(3)，聯合CPU實現啟動/關閉監督器工作電源，進行自檢、復位、清空等操作；E、設有LCD顯示屏(9)，顯示提示信息，識別結果，驗電結果，作業結果；F、設有聲、光報警信號，顯示驗電結果是否帶電，ID卡識別是否有錯；G、設有RS232接口，與主計算機通訊，進行數據交換，利用組態軟件將操作內容寫入監督器，讀取監督器記錄的內容，將數據保存到數據庫，建立檔案，使操作記錄集中、清晰，以方便管理和查詢。
2.按照權利要求1所述電力系統五防用便攜式監督器，其特征在于，所述讀卡組件，由RFID芯片和天線(2)組成，并包括解調器(4)。
3.按照權利要求1所述電力系統五防用便攜式監督器，其特征在于，電力系統五防用便攜式監督器所用電源為直流12V。
全文摘要
本發明公開了一種電力系統五防用便攜式監督器，用以防止錯誤分、合斷路器，防止帶電掛地線，防止帶地線合斷路器等。其特征在于設有讀卡組件、驗電組件、CPU、操作按鍵、LCD顯示屏，聲、光報警信號和RS232接口，可與主計算機進行數據交換。操作前利用組態軟件將操作內容寫入監督器，讀取監督器記錄的內容，將數據保存到數據庫，建立檔案，以便管理和查詢。其優點在于，本發明采用先進的技術手段，可防止誤操作，再配套相應規程，能從根本上杜絕事故的發生。本發明可靠性高，設備結構小巧，操作容易，使用方便，可以廣泛用于發電廠、變電所、供電局以及用電部門的工作人員使用，具有很好的市場前景及經濟和社會效益。
文檔編號G06F17/00GK101022059SQ200610017069
公開日2007年8月22日 申請日期2006年7月30日 優先權日2006年7月30日
發明者曲朝陽, 張龍斌, 袁瑤 申請人:東北電力大學