專利名稱：戶外型開關(guān)狀態(tài)提醒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輸變電設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)測領(lǐng)域，涉及一種戶外型開關(guān)狀態(tài)提醒裝置。
背景技術(shù)：
電力開關(guān)柜一般放在野外，以往電力開關(guān)柜只能通過人力不斷的査詢觀察來得知當(dāng)前狀 況，缺乏實時監(jiān)測的手段，當(dāng)開關(guān)柜狀態(tài)發(fā)生變化而人力的監(jiān)測沒有到位時，對開關(guān)柜的監(jiān) 測就失去了意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種戶外型開關(guān)狀態(tài)提醒裝置，能實時監(jiān)測戶外開關(guān)的狀態(tài)，避免 了戶外開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化而監(jiān)測不到位時引發(fā)輸變電系統(tǒng)事故的問題。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，戶外型開關(guān)狀態(tài)提醒裝置，包括依次連接的電源模塊、穩(wěn) 壓電路、開關(guān)電路模塊、A/D轉(zhuǎn)換芯片、處理主機和GSM通信模塊，開關(guān)電路模塊包括八個開 關(guān)電路，各開關(guān)電路分別與穩(wěn)壓電路和A/D轉(zhuǎn)換芯片相連接，處理主機采用單片機 MSP430F247。
本發(fā)明的特征還在于，
開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)包括由發(fā)光二極管和光敏三極管組成的光耦合器，發(fā)光二極管的負(fù)極 與開關(guān)相連接，發(fā)光二極管的正極與電阻R1串聯(lián)，電阻R1接12V電壓，光敏三極管的集電極 輸出集電極電流，光敏三極管的發(fā)射極分別與處理主機的I/0口和負(fù)載電阻R2相連接，負(fù)載 電阻R2接地。
光耦合器采用TLP521。
電源模塊的結(jié)構(gòu)包括太陽能電池的正極與蓄電池的正極相連接，蓄電池的正極分別與 比較器的正向輸入端、比較器的VCC引腳、長供5V電源芯片和可控5V電源芯片相連接，比較 器的反向輸入端與3V穩(wěn)壓管相連接，比較器的輸出端分別與定時器和三極管的基極相連接， 三極管的集電極分別與長供5V電源芯片和可控5V電源芯片相連接，三極管的發(fā)射極分別與比 較器的-vcc引腳、太陽能電池的負(fù)極和蓄電池的負(fù)極相連接。
GSM通信模塊包括16位微控制器MSP430F和GSM網(wǎng)絡(luò)引擎TC35i。
本發(fā)明提醒裝置具有以下優(yōu)點
1.采用無線網(wǎng)絡(luò)的方式實現(xiàn)監(jiān)測儀與專家監(jiān)控中心的互連通信。不受物理空間的限制和 電磁場的干擾，很好的解決了監(jiān)測儀與專家監(jiān)控之間的無線通信問題。2. 可同時測量多個開關(guān)狀態(tài)量，實現(xiàn)了多個開關(guān)設(shè)備之間狀態(tài)的比較。良好的可擴充性 使得本裝置可以適應(yīng)在線監(jiān)測的需要，也可作為一般的帶電檢測之用。
3. 在硬件設(shè)計上，實現(xiàn)整機高屏蔽、高密封設(shè)計，具有良好的耐高溫，耐腐蝕性能，保 證了系統(tǒng)在高壓環(huán)境下測得信號的準(zhǔn)確性，采用光耦電路，增強了裝置的抗干擾性能，并有 效防止了裝置的死機。


圖l是本發(fā)明提醒裝置一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明提醒裝置中開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明提醒裝置中電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1.電源模塊，2.穩(wěn)壓電路，3.開關(guān)電路模塊，4.A/D轉(zhuǎn)換芯片，5.處理主機， 6.GSM通信模塊，7.開關(guān)電路，8.光耦合器，9.蓄電池，IO.太陽能電池，11.3V穩(wěn)壓管， 12.定時器，13.可控5V電源芯片，14.長供5V電源芯片，15.三極管，16.比較器。
其中，8-l.發(fā)光二極管，8-2.光敏三極管。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
本發(fā)明提醒裝置一種實施例的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括依次連接的電源模塊l、穩(wěn)壓電路 2、開關(guān)電路模塊3、 A/D轉(zhuǎn)換芯片4、處理主機5和GSM通信模塊6。開關(guān)電路模塊3包括八個開 關(guān)電路7，各開關(guān)電路7分別與穩(wěn)壓電路2和A/D轉(zhuǎn)換芯片4相連接。
處理主機5采用單片機MSP430F247，該單片機實時采集開關(guān)狀態(tài)變化的信號，并及時將 采集到的數(shù)據(jù)傳輸給GSM通信模塊6， GSM通信模塊6通過手機短信的方式，將開關(guān)狀態(tài)信息傳 輸給預(yù)先設(shè)定號碼的手機。單片機MSP430F247組合了一個閃速存儲控制器，此控制器允許從 同一個閃速模塊中執(zhí)行代碼，同時由軟件修改數(shù)據(jù)或重新編程代碼段，所以自動可編程性比 較強。處理主機5與GSM通信模塊6通過串口連接。
本發(fā)明提醒裝置開關(guān)電路模塊3中包含有八個開關(guān)電路7，每個開關(guān)電路7的結(jié)構(gòu)相同， 如圖2所示，包括光耦合器8，光耦合器8采用TLP521，光耦合器8包括發(fā)光二極管8-l和光敏 三極管8-2，發(fā)光二極管8-l的負(fù)極與開關(guān)"SWO"相連接，發(fā)光二極管8-l的正極與電阻Rl串 聯(lián)，電阻R1接12V電壓，光敏三極管8-2的集電極輸出集電極電流，光敏三極管8-2的發(fā)射極 分別與處理主機5的I/0口和負(fù)載電阻R2相連接，負(fù)載電阻R2接地。
光耦合器8中的發(fā)光二極管8-l用于傳遞模擬信號，光敏三極管8-2為光接收器，用于接 收光信號。輸入的電信號(開關(guān)狀態(tài)信號)通過發(fā)光二極管8-l時，使發(fā)光二極管8-l發(fā)出一定波長的光，該光源照射到光敏三極管8-2的表面，使光敏三極管8-2產(chǎn)生集電極電流，該電 流的大小與光照強弱，即流過二極管的正向電流的大小成正比，通過發(fā)光二極管8-l和光敏 三極管8-2完成電栴鉬電的轉(zhuǎn)換，起到輸入、輸出、隔離的作用。光耦合器8的輸入端和輸出 端之間通過光信號傳輸，因而該輸入端和輸出端之間在電氣上完全隔離，沒有電信號的反饋 和干擾，故性能穩(wěn)定，抗干擾能力強。發(fā)光二極管8-l和光敏三極管8-2之間的耦合電容小( 2pf左右)、耐壓高(2.5KV左右)，使得共模抑制比很高。光耦合器8輸入和輸出間的電隔 離度取決于兩部分供電電源間的絕緣電阻。此外，光耦合器8的輸入電阻小，對高內(nèi)阻源的 噪聲相當(dāng)于被短接。因此，由光耦合器構(gòu)成的模擬信號隔離電路具有優(yōu)良的電氣性能。經(jīng)過 光耦隔離后輸出的電信號(開關(guān)狀態(tài)信號)傳送到處理主機5的I/0口。
本提醒裝置中電源模塊l的結(jié)構(gòu)，如圖3所示，包括太陽能電池IO，太陽能電池10的正極 與蓄電池9的正極相連接，蓄電池9的正極分別與比較器16的正向輸入端、比較器16的VCC引 腳、長供5V電源芯片14和可控5V電源芯片13相連接，比較器16的反向輸入端與3V穩(wěn)壓管11相 連接，比較器16的輸出端分別與定時器12和三極管15的基極相連接，三極管15的集電極分別 與長供5V電源芯片14和可控5V電源芯片13相連接，三極管15的發(fā)射極分別與比較器16的 -VCC引腳、太陽能電池10的負(fù)極和蓄電池9的負(fù)極相連接。
太陽能電池10向蓄電池9充電，蓄電池給整個裝置提供電源，比較器是用來保護蓄電池 過放電，當(dāng)電壓低于一定值的時候，比較器的輸出反相，從而切斷了蓄電池的放電達(dá)到保護 蓄電池的目的，定時器作為看門狗定時復(fù)位硬件電路， 一方面防止死機，另一方面在復(fù)位的 前五分鐘GSM模塊處于工作狀體，可以接受基站發(fā)來的設(shè)置短信。長供5伏電源芯片提供GSM 以外部分的電源，可供5伏電源芯片給GSM提供電源，GSM通常狀況下是掉電的，這樣保證了 裝置的最低功耗。
GSM通信模塊6包括16位微控制器MSP430F和GSM網(wǎng)絡(luò)引擎TC35i。 16位微控制器MSP430F與 GSM網(wǎng)絡(luò)引擎TC35i電連接。
微控制器MSP430F低功耗、高性能，具有較為豐富的片上資源，適合嵌入式產(chǎn)品。其特 點如下32KB可在系統(tǒng)中編程(ISP)的片內(nèi)Flash和可在應(yīng)用中編程(IAP)的8KB RAM，具 有向量中斷控制器；2個DART， 2個I2C串行接口， 2個SPI串行接口， 2個定時器(7個捕獲/比 較通道)，PWM單元可提供多達(dá)6個PWM輸出，8通道10位ADC，實時時鐘RTC，看門狗定時器 WDT， 48個通用I/0引腳；CPU時鐘高達(dá)60腿z，具有片內(nèi)晶體振蕩器和片內(nèi)PLL?？刂破?MSP430F有40個引腳，通過一個ZIF (ZeroInsertionForce，零阻力插座)連接器引出。這40 個引腳可以劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入/輸出、S頂卡、音頻接口和控制。第1 14引腳為電源部分其中，第l 5引腳為電源電壓輸入端BATT+，第6 10引腳為電源地GND，第ll引 腳和地12引腳為充電引腳，第13引腳為對外輸出電壓(供外電路使用)，第14引腳為 BATT—TEMP，接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。第24 29引腳為S頂卡引腳，分別為CCIN (S頂卡有 無檢測)、CCRST (復(fù)位)、CCIO (數(shù)據(jù))、CCCLK (時鐘)、CCVCC (電源2. 9V)禾口 CCGND (地)。第33 40引腳為語音接口，用來接電話手柄。第15、 30、 31和32引腳為控制 部分其中，第15引腳為點火線IGT (Ignition)，當(dāng)GSM網(wǎng)絡(luò)引擎TC35i通電后必須給IGT— 個大于100ms低電平，模塊才啟動；第30引腳為VDDLP，第31引腳為EMERGOFF，第32引腳為 SYNC。第16 23引腳為數(shù)據(jù)輸入/輸出，分別為DSRO、 RINGO、 RXDO、 TXDO、 CTSO、 RTSO、 DTR0和DCD0。微控制器MSP430F通過串口進行AT命令的發(fā)送和數(shù)據(jù)的傳輸。
GSM網(wǎng)絡(luò)引擎TC35i的主要特性與技術(shù)指標(biāo)包括(1)頻段為雙頻GSM900腿z和 GSM1800腿z (phase 2/2+) ;(2)支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短消息和傳真；(3)高集成度( 54. 5mmX36mmX6mm) ;(4)質(zhì)量為9g;(5)電源電壓為單一電壓3. 3 4. 8V;(6)可選 波特率300bps 115kbps，動波特率4. 8 115kbps;(7)電流消耗體眠狀態(tài)為3. 5mA，空 閑狀態(tài)為25mA，發(fā)射狀態(tài)為300mA (平均)，峰值為2. 5A;(8)溫度范圍正常操作 -20oC +55。C，存放-30。C +85。C;(9) SIM電壓為3V/1. 8V。
本發(fā)明提醒裝置的工作過程
當(dāng)開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化時，處理主機5及時采集開關(guān)狀態(tài)的變化信號，讀取開關(guān)狀態(tài)值， 并將當(dāng)前狀態(tài)和前一狀態(tài)做比較，找出變化位，讀取對應(yīng)開關(guān)設(shè)定的關(guān)聯(lián)參數(shù)，顯示狀態(tài)變 化，讀取設(shè)定的手機號碼，通過GSM通信模塊6將開關(guān)狀態(tài)變化以短消息模式發(fā)送至設(shè)定號碼 的手機，提醒專業(yè)人員或管理員。專業(yè)人員或管理員通過手機短信及時了解開關(guān)的狀態(tài)信息 ，對開關(guān)柜的運行狀態(tài)進行單獨或全面的査詢、分析，并進一步改善開關(guān)柜的運行。
本發(fā)明提醒裝置對戶外開關(guān)柜線路進行實時監(jiān)測，可充分掌握開關(guān)柜的變化并做出相應(yīng) 的措施，提高供電設(shè)備運行的高效率性；同時，可全面收集和長期積累開關(guān)柜的狀態(tài)變化信 息，為輸電線路設(shè)計、開關(guān)柜運行維護提供了基礎(chǔ)。
權(quán)利要求
1.戶外型開關(guān)狀態(tài)提醒裝置，其特征在于，包括依次連接的電源模塊(1)、穩(wěn)壓電路(2)、開關(guān)電路模塊(3)、A/D轉(zhuǎn)換芯片(4)、處理主機(5)和GSM通信模塊(6)，開關(guān)電路模塊(3)包括八個開關(guān)電路(7)，各開關(guān)電路(7)分別與穩(wěn)壓電路(2)和A/D轉(zhuǎn)換芯片(4)相連接，處理主機(5)采用單片機MSP430F247。
2.按照權(quán)利要求l所述的提醒裝置，其特征在于，所述開關(guān)電路(7 )的結(jié)構(gòu)包括由發(fā)光二極管(8-1)和光敏三極管(8-2)組成的光耦合器(8)，發(fā)光二 極管(8-1)的負(fù)極與開關(guān)相連接，發(fā)光二極管(8-1)的正極與電阻R1串聯(lián)，電阻R1接12V 電壓，光敏三極管(8-2)的集電極輸出集電極電流，光敏三極管(8-2)的發(fā)射極分別與處 理主機(5)的I/0口和負(fù)載電阻R2相連接，負(fù)載電阻R2接地。
3.按照權(quán)利要求2所述的提醒裝置，其特征在于，所述的光耦合器( 8)采用TLP521。
4.按照權(quán)利要求l所述的提醒裝置，其特征在于，所述電源模塊(1 )的結(jié)構(gòu)包括太陽能電池(10)的正極與蓄電池(9)的正極相連接，蓄電池(9)的正極 分別與比較器(16)的正向輸入端、比較器(16)的VCC引腳、長供5V電源芯片(14)和可 控5V電源芯片(13)相連接，比較器(16)的反向輸入端與3V穩(wěn)壓管(11)相連接，比較器 (16)的輸出端分別與定時器(12)和三極管(15)的基極相連接，三極管(15)的集電極 分別與長供5V電源芯片(14)和可控5V電源芯片(13)相連接，三極管(15)的發(fā)射極分別 與比較器(16)的-VCC引腳、太陽能電池(10)的負(fù)極和蓄電池(9)的負(fù)極相連接。
5.按照權(quán)利要求l所述的提醒裝置，其特征在于，所述的GSM通信模 塊(6)包括16位微控制器MSP430F和GSM網(wǎng)絡(luò)引擎TC35i。
全文摘要
戶外型開關(guān)狀態(tài)提醒裝置，包括依次連接的電源模塊、穩(wěn)壓電路、開關(guān)電路模塊、A/D轉(zhuǎn)換芯片、處理主機和GSM通信模塊，開關(guān)電路模塊包括八個開關(guān)電路，各開關(guān)電路分別與穩(wěn)壓電路和A/D轉(zhuǎn)換芯片相連接，處理主機采用單片機MSP430F247。本發(fā)明提醒裝置對戶外開關(guān)柜線路進行實時監(jiān)測，可充分掌握開關(guān)柜的變化并做出相應(yīng)的措施，提高供電設(shè)備運行的高效率性；同時，可全面收集和長期積累開關(guān)柜的狀態(tài)變化信息，為輸電線路設(shè)計、開關(guān)柜運行維護提供了基礎(chǔ)。
文檔編號H02J7/35GK101604874SQ20091030417
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者剛 趙, 黃新波 申請人:西安工程大學(xué)