实验室电路自动化控制及断电报警装置设计

摘 要：本论文主要设计了了一种电路自动化控制及断电报警装置，该装置能够实现实验室电路设备的自动报警、切换电源和自动化控制，报警装置能够在没有实验人员干预的情况下，实验人员可以实时掌握实验室电路设备的运行情况、运行状态等，该装置的使用，节约了实验室的运行成本，降低了实验室运维工作人员的工作强度，实现了实验室的远程控制，达到实验室自动化控制的目的，节约了实验室的资源。

关键词：实验室电路；自动化控制；断电报警；装置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.090

1 引言

实验室电路管理是实验室管理的关键，电路设施是每一个实验室的基础部分，近年来，我国实验室的发展水平不断提高，供电设施标准不断再完善，在电路的管理过程中也需要及时对其进行完善，在不同时间段和不同线路采用分别控制的方式，以便节约设备的用电，但是有些实验室因其特殊要求，需要为电路设施提供稳定的电源，避免因停电而造成经济损失或者事故[1]。就目前而言，供电设备的报警和控制供电是分别安装的，一般情况下，供电设备的控制装置包括人工控制方式、感应控制方式和定时控制方式等；报警设备则包括采集信号、电路的识别、电路等，报警器的信息大部分来源于电压或者电流，在这种情况下，如果电流出现断电的情况，报警器则不会发出报警信息。

2 技术方案

该装置中主要由信号采集模块、电源供给模块、控制模块、预备电源模块和信号输出模块组成，控制模块中主要由CPU、主控电路和按键组成，分线路的断电和供电是由CPU控制，该控制信号是通过主控电流进行传输。信号采集模块主要由上电状态电线侦测模块、采集电压子模块和断电状态电线侦测模块组成，信号输出模块由窗口显示电路和收发短信电路组成，信号采集模块输入的侦测信号是由CPU来监控和处理的，窗口显示电路和GSM收发短信电路将处理完成后的信号输出，来达到无线或者有线报警的目的，以便相关人员能够准确无误地了解实验设备情况。控制模块则由时钟电路组成，在该模块中，能够实现对不同线路的分时控制。预备电源模块主要负责设备在断电情况下，自动切换到供电电源。电压采集模块主要由配电箱输入电压采集功能和负载电线电压采集功能组成 [2]。

3 应用方式

在供电系统能够稳步工作时，采用放电电流进行检查，该方法是通过交流无源传感器产生的放电电流来进行检查，在供电系统没有任何短路和短路的正常运行情况下，通过CPU采集放电电流，使用电流互感器采集该放电电流，切该放点电流在正常范围之内，以便实现对供电设备的监控，如果有电路电缆破坏或者断开的情况下，此时在电缆末端，使用交流无源传感器不能产生正常值范围的不放电电流，因此CPU就采集不到正常值范围内的检测电流，此时电流互感器将该信号被传输到将该信号送至CPU，CPU立刻做出换电路的指示，同时将该信号发送至实验室工作人员，该信号的发送是通过GSM短信收发电路来实现的，而且也可以将该信号显示到液晶显示器上。该装置的实现，不需要人员干预，能够在没有实验室工作人员在现场的情况下，了解实验室电路的运行情况，保证了实验室的安全，节省了实验室运行成本，实现实验室智能化管理。

远程控制的实施方案：当天气出现异常时，相关管理人员采用手机发送短信的形式，将指令发送给系统GSM短信模块，当控制器的CPU收到该短信时，对其分析，通过分析的结果来判断是打开还是关闭设备电源，以便实现对该转正的远程操作。

备用电的管理实施方案：首先将UPS智能电源配备到系统中，使用锂离子电池（可充电）作为备用电源，UPS智能电源会在突然断电或者系统遭受到外力破坏时自动启动供电，该电源能够保证设备工作4小时，及其以上，同时能够对供电端计时和状态进行持续检测，将监测到的报警信息以短信的形式发送。

报警设备的管理实施方案：在正常情况下，实验室的电路设置是不会发出报警信息的，一旦报警器所监测的信息超出正常范围是，报警器则发出报警信息，当电路设备发生断路、短路、着火等情况是，报警器立刻给出报警信息，该报警信息通过GSM短信功能模块发送到实验室管理人员手机上或者电脑显示器上，此时实验室工作人员则立刻采取相应措施进行管理，保证实验室的安全。

4 小结

本文对实验室电路自动化控制及断电报警装置进行了设计，该装置通过CPU来实现对主控和备用电路的控制，不仅能够完成电路的自动控制工作和开关操作，而且也能够实现人工控制，人工控制是通过后台所发出的信号来实现的，同时也能够实现远程控制，远程控制是通过发送短信的方式来实现的，该装置实现了智能化的管理。

当该备用电池在突然断电或者系统遭受到外力破坏时，能够可自动启动供电系统，当该实验室的电路设施遭到给发使用时，则会发出报警信号，同时将监测到的报警信息以短信的形式发送。

参考文獻：

[1]程心，解光军，吕洪君，梁华国.以集成电路设计实验室为例浅谈高校实验室建设[J].实验室科学，2014，17（06）：145-146+149.

[2]李悦，杨海明，杨国志，任小青.报警电路的设计与仿真[J].信息技术，2014（01）：95-97.

作者简介：王寿江（1988-），男，本科，助理工程师，从事电气方面的研究。