变压器台架防触电警示装置设计

李玲　刘芃飞　王伟伟　王婷婷　李见太　程海影　杨利娅　王明明

摘要：针对电力工人由于失误爬错变压器台架导致触电的情况。本文设计一种变压器台架防触电警示装置。本装置以光电感应装置方式启动台架警报系统，由近电感应器、无线通信系统、光电感应开关、高压检测模块、声光警报、单片机处理系统组成。将电压显示、预警警报、远程操控集合与一体的多功能装置，降低防护网制作成本、提高安全性能，符合社会需求。

关键词：防触电;警示;变压器台架

Absrtact：Aiming at the problems of low efficiency， simple and passive design and low safety guarantee of existing transformer platform. A new type of anti - electric shock warning device is redesigned. This device starts the alarm system in the form of photoelectric induction device， which is composed of voltage detection device， wireless communication system， photoelectric induction switch， high-voltage detection module， Sound and light alarm and single-chip microcomputer processing system. Voltage display， early warning and alarm， remote control set and integration of multi-functional devices， reduce the production cost of protective nets， improve safety performance， meet the needs of society.

Key words： Prevent to get an electric shock; Warning; Transformer stand

引言

目前，高压台架进行检修前，先要断电。然后再通知检修工人登台维修，由于高压台架周围没有安装带电警示装置，工作人员需要凭记忆去寻找需要维修的高压台架，虽然大多数工人不会出错，但也有少数的工作人员由于记忆错误或是精神状态不好而误登带电高压台架，导致重大人员伤亡的事故时由发生。

本文为解决上述问题，提出在高压台架的安全区域安装高压台架防触电警示装置。若高压台架带电，同时有工作人员进入高压台架的安全区域时，警示装置便通过语音提示和高亮光报警，提醒工作人员不要继续攀登。此装置有效避免了工作人员由于失误误登带电高压台架造成的重大伤亡事故，从而保障了设备与工作人员的人生安全。

1总体设计方案

该系统通过近电感应器检测台架是否有电，单片机对信号进行处理后，通过蓝牙发送模块发送到蓝牙接收模块。同时光电传感器向线性防区发出波长为600nm的红外光信号，当人或物通过该监控区域10～30cm时，光电传感器接收被反射的光信号，此信号经信号处理电路。当电压存在且光电开关闭合时，单片机发出的低电平信号触发声光警报器警报声，当误入人员未离开时会经过第二层光电开关，警报器声音会逐级增大，直到驱离误入人员，从而达到预防危险事故发生的目的。

2硬件部分

下面分别对系统的各组成部分的硬件结构进行设计，其硬件原理框图如图1所示。

2.1光电传感器E3一DS30C4

光电开关是光电传感器的重要应用之一，由发射器、接收器、检测电路三部分组成。它是利用被检测的物体对其发射的光束的遮挡或反射。被检测物体不限于金属，一切能反射光线的物体均可以被检测，光电传感器讲输入电流在发射端上转换成光信号射出，而接收端根据接受光线的变化或有无目标进行探测。在台架装<=3的范围内设置光电感应开关，设置三级层级结构，当有人通过第一道传感器，开关闭合，警报器警报，若闯入者继续未被驱离，触碰第二级光电开关，声光报警器声音逐级增大，给闯入者感官上的刺激，直至驱离。

2.2声光报警

蜂鸣器是一种一体化的电子讯响器，采用直流电源供电，其分为电磁式和压电式蜂鸣器，装置采用的电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳组成，接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。在整个电路中，由单片机PWM端输出一一定频率的方波驱动。当单片机检测到光电开关闭合，且检测到压电台存在高压时声光报警器工作，进行报警驱离。

2.3单片机AT89C51

作为整个系统的控制电路，对从蓝牙接收的信号进行分析处理并且在电压显示电路中显示，单片机系统单都含有晶振电路，在单片机系统中晶振电路作用重要，全体称作晶体振荡器，它结合单片机内部电路产生单片机所需要的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，单片机运行速度越快，单片机所执行的一一切指令都是建立在单片机晶振提供的始终频率。单片机晶振的作用即为系统提供时钟信号。

2.4 Hc-05蓝牙模块

电压检测装置通过检测台架装置电压是否存在，当台架电压为零时，检测装置将信号通过hc-5无线通信系统发射，接收端接收信号后经过到AT89C51单片机处理，并通过显示器显示电压的有无情况， HC-05嵌入式蓝牙串口通讯模块具有两种工作模式：命令响应工作模式和自动连接工作模式，在自动连接工作模式下模块又可分为主、 从和回环三种工作角色。当模块处于自动连接工作模式时，将自动根据事先设定的方式连接的数据传输;当模块处于命令响应工作模式时能执行下述所有AT命令，用户可向模块发送各种AT指令，为模块设定控制参数或发布控制命令。

3软件系统

警报系统流程图如图2、图3所示，高压台架精准检测装置的软件部分主要包括：系统界面初始化程序、蓝牙收发模块程序、检测光电开关信号程序、声光报警启动程序等模块。程序首先判断近电感应器是否检测到电压并显示，此过程在中断流程中完成，中断结束执行主程序，当判断显示器显示不为零时，表示有电压存在，此时有人闯入并且触碰到第一级光电开关时，单片机检测到输入信号，启动声光报警装置持续十秒，再次检测，若检测到仍然有信号输入，并且检测到其余光电开关的信号输入，声光警报装置声音会逐渐增大，直至未检测到输入信号，声光警报装置工作停止。整个工作过程清晰易懂，并且能达到良好的警报效果。

4结束语

本装置硬件设计、程序设计、以及各系统调试基本完毕，在经过多次实验测试后，均能够达到预期的工作效果。下一步将在实际应用中进行推广。相比于传统的栅栏防护装置，此系统成本低，且极大地降低了工作人员在作业过程中的触电频率，给社会工作人员增加了一份安全保障。

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