一种新型电气工程柜的设计方案

张道更 刘静 成茹

摘 要：本文涉及电气工程柜技术领域，采用了以单片机单元为控制核心、以数字摄像头、话筒为通信单元，并采用无线通信方式，解决了传统电气工程柜通信繁琐、不方便、不快捷的技术问题，达到了电气工程柜自动通信、远程图像监测的技术效果;采用现代智能语言解锁、通话功能和指纹解锁的加密技术效果，解决了电气工程柜通信不安全的局限性，使系统达到了安全性高的技术效果;系统采用Zigbee节点网络、GPRS远程通信控制的技术设计，解决了传统电气工程柜无永磁通讯功能、就近手机通信易受电磁干扰的技术问题，达到了可远程通信多个电气机柜、可通过手机和电脑无线远程与电气工程柜通信的技术效果。

关键词：电气工程柜;Zigbee模块;自动通信;MCU单元;GPRS网络

中图分类号：TH1 文献标识码：A 文章编号：

1 背景技术

电气工程柜的作用是配电控制将电能分配到各个负荷部位，及时在电路短路、过载和漏电时进行断电保护。配电柜的常见种类有固定面板式配电柜、防护式配电柜、抽屉式配电柜和动力照明配电柜等。一般而言，电气工程柜是由钢材质加工而成用来保护元器件正常工作的柜子。电气柜制作材料一般分为热轧钢板和冷轧钢板两种。冷轧钢板相对热轧钢板材质更柔软，更适合电气柜的制作。

电气工程柜用途广泛，主要用于化工行业、环保行业、电力系统、冶金系统、工业、核电行业、消防安全监控、交通行业等等。

工程师操作电气工程柜时一般需要远程通信指导，但是现有的电气工程柜一般没有通信功能，且电气工程柜附近一般存在较强的磁场，使电话等通讯设备无法正常使用。

2 具体设计方案

为解决上述技术问题，本文所采用的技术方案：柜体为长方体形状，通信单元安装在柜体的左侧中央，柜体内部的四个顶角上安装分别安装有数字摄像头;数字摄像头与通信单元通过通信线连接;通信单元为长方体形状;通信单元表面安装有数字摄像头显示屏和触摸板，数字摄像头安装在通信单元的前侧顶端，显示屏安装在数字摄像头的下侧，触摸板安装在通信单元的前侧低端。

进一步优化方案，所用到的通信单元内部包括单片机单元、A/D转换模块、语音识别模块、通信接口、整流调压模块和D/A转换模块;通信接口一侧连接在MCU单元的串口上，通信接口另一侧连接有Zigbee模块;语音识别模块的输出端和触摸板的输出端连接在 A/D转换模块的输入端，A/D转换模块的输出端连接在MCU单元的I/O口上，语音识别模块的输入端安装有话筒;D/A转换模块的输出端连接控制有指示灯和扬声器;D/A转换模块的输入端连接在MCU单元的I/O口上;MCU单元一侧连接数字摄像头，MCU单元另一侧连接有显示屏和存储器。

整流调压模块的输入端连接电气工程柜电源输入端，整流调压模块的输出端分别连接MCU单元的电源脚、A/D转换模块的电源脚和D/A转换模块的电源脚;

再进一步优化方案，本文设计中的通信单元通过Zigbee模块连接Zigbee节点网络， Zigbee节点网络与Internet网络交互连接，Internet网络的另一侧和交互连接有GPRS网络，GPRS网络另一侧连接有远程通讯手机，Internet网络上连接有远程通讯平台。

除以上之外，为进一步优化本技术方案，本设计中所涉及到的通信单元和柜体之间安装有橡胶隔电介质。

3 总结

与现有技术相比，本文所设计的电气柜具有以下优点：1、使用單片机系统作为主控单元，集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，具有极高性能价格比，价格低廉实惠，适用于普遍推广，使本系统具有较大的扩充性，用户可根据喜好添加所需功能;2、 整体结构布线少、控制方式简单有效，并采用电气工程柜自供电，系统环保节能;3、使用微软小娜、小米等语音助手实现通信功能的唤醒，智能方便。

参考文献：

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