电力安全方面系列产品设计方案.doc

电力安全方面系列产品设计方案
一、 高压防误警示器
1、产品简介
在开关柜带电状态下，当操作者接近门锁要强行打开柜门之前，警示器即发语音警告讯号，避免发生触电事故。
2、产品设计方案
在开关柜有电情况下，人员接近柜门时语音提示，打开柜门后发出警告提示
根据产品要求，硬件设计架构如下：

1） 近电检测单元
应用近电感应模块检测开关柜带是否带电，近电感应模块安装在适当位置，通过调节可调电阻适于不同电压等级，电路如下图：

2） 人员接近感应单元
采用红外线传感模块（LIS-2），LIS－2是通过检测发射的红外线信号是否被反射来判断前方是否有物体从而控制继电器的开关动作，感应的距离范围在120mm内（通过改变电阻相应阻值可调节感应距离）。

3） 门磁开关
门磁开关使用广泛，成本低，安装方便。门磁开关分为可移动部件和输出部件。可移动部件安装在柜门上；输出部件安装在相应的门柜门框上，柜门关上时两部件接触或接近，为常闭输出，柜门打开时输出转换成为常开。
4） 信号处理控制单元
用单片机判断输入的传感器感应信号，当事件发生时，对语音提示单元发出电平变化信号。
5） 语音提示单元
语音提示单元由数字语音芯片和喇叭组成，数字语音芯片用的是API840、ISD1420，用于录制、存储、播报的语音信息，喇叭规格为50MM 8欧 0.25W；根据单片机接口的提示电平报警或安全语音提示。
二、 接地线防误提示器
1、产品简介
挂接接地线时当接近接地设备时，若设备仍然有电，本指示器即发出警告讯号，避免发生误接事故
2、产品设计方案
本产品与上面产品有点相似，传感方面也用到近电检测和人体接近感应技术。
应用近电感应模块检测设备是否带电，近电感应模块安装在适当位置，通过调节可调电阻适于不同电压等级；
因探测区域可能较大，故人体接近感应采用热感红外线探测技术。

热感红外线探测技术：任何物体因表面热度的不同，都会辐射出强弱不等的红外线。因物体的不同，其所辐射的红外线波长亦有差异，热感红外线探测即用此特性来探测人体；当人体进入探测区域时，稳定不变的热辐射被破坏，产生一个变化的热辐射，被红外传感器接收后放大、处理，发出感应信号。参考电路：

三、 微波多方位防误入侵语音指示器
1、产品简介
微波传感器由环形天线向空间辐射两个椭圆立体防护区域，当人体在防护区域内移动时，其反射回波经专用微处理器作鉴别、整形、延时一系列信号处理后输出控制信号脉冲启动语音提示单元，发出相应的语音提示。
由于指示器采用微处理器及其它先进的电子技术，能对输入信号脉冲频率及脉宽等进行逻辑处理，可对小动物、远距离树木反射信号，高频通讯信号，闪电和电器开关时的干扰等信号予以排除。因此本指示可靠性很好。

本指示器适于电力系统高压带电、实验场所不允许外人闯入的防范区域作为人身和设备的安全保护提示器
2、产品设计方案
1）产品硬件设计架构：

本产品硬件由微波传感器、微处理器、语音提示单元、本地报警接口、设置输入等部分组成

2）组成部分功能及实现说明
微波传感器：微波传感器由环形天线(W)和微波专用处理器TX892A(IC)组成，环形天线既可发射微波也可接收被测物移动而反射的回波，微波专用处理器通过天线向环形天线的轴向空间辐射两椭圆体防范区域，人在防范区域走时，其放射波被环形天线接收，经专用微波处理器信号处理后输出信号脉冲给单片机。
单片机：对微波传感器输入的信号脉冲判断，剔除干扰，提取人体移动信号，对语音提示单元发出电平提示，对本地报警接口继电器输出等。
语音提示单元：数字语音芯片和喇叭组成，数字语音芯片用的是API840、ISD1420，用于录制、存储、播报的语音信息，喇叭规格为50MM 8欧 0.25W；根据单片机接口的提示电平报警或安全语音提示。
本地报警接口：继电器输出，提供报警远传接口。
设置输入：可调电位输入，对灵敏度、检测距离调节

3、相关类似产品介绍（SS-9261 雷达探测器）
SS-9261 雷达探测器（以下简称探测器）采用微波专用微处理器，检测灵敏度高、探测范围宽、 误报率低 ，能在-25 ~45度的温度范围内稳定工作， 适合在防盗报警系统中作人体或者物体移动检测传感探头使用。
1）工作原理
探测器其微型天线向周围辐射半径为0~10 米（可调）微波戒备空间，对于较弱的干扰信号如小体积的动物，远距离的树木晃动、高频通讯信号、远处的闪电和家用电器开关时产生的干扰予以虑除。当探测器鉴别出人体或者物体移动时控制电路被触发，输出OUT1与OUT2闭合，延时输出3到5秒左右。
探测器有两个指示灯：绿色为电源指示灯，绿色灯亮，表示输入电源正常；红色发光二极管为告警指示灯，当雷达探测模块检测到人体或者物体移动时，告警指示灯亮。还有一个灵敏度调节电位器，调节检测距离。
探测器初次加电时，系统自检,延时1分钟左右, 输出自检3次，而后，当检测到有物体移动时，将有3到5秒信号输出。如果人体或者物体一直在监测范围内活动，将持续输出报警。
探测器的接线图如图所示，印制板上设置有灵敏度调节电位器RP1，可以使监控距离在0.5~ 7米范围内可调，顺时针转动距离变近，逆时针转动距离变远。接线端子说明如下：
OUT1――――继电器输出端1。
OUT2――――继电器输出端2
Vcc+――――电源正极12V􀍬。
GND―――― 电源负极(GND)。
2）技术参数
电源电压：12V.
监测范围：7 米内有效，最远可以达到14 米（根据现场实际使用环境调节）
输出形式：继电器触点输出，触点电流，最大1A.
外形尺寸：长 x 宽 x 高 111 x 71 x 44mm

3）本产品应用延伸
为了缩短开发时间，可改进该探测器，当作人体或者物体移动检测传感头使用,加入语音单元等外围模块，可构成本项目产品：微波多方位防误入侵语音指示器。

四、 微波定向防误入侵语音指示器
1、产品简介
微波定向传感器工作原理与多方位传感器基本相同。不同之处在于其辐射无线向空间辐射的微波场呈单向的椭圆体立体防范区域。因此特别适合于有一方向区域允许人们工作走动，而另一方向区域又不允许人闯入的使用场合。
2、产品设计方案
在“微波多方位防误入侵语音指示器”设计方案基础上进行修改，只有在环形天线一侧加屏蔽罩（如：锅形屏蔽罩），屏蔽一侧的椭圆立体防护区域，只向另一侧的轴向辐射一个椭圆立体防护区域，实现“只有一方向区域允许人们工作走动，而另一方向区域又不允许人闯入”的需求
五、 红外传感型语音指示器
1、产品简介
指示器传感器由发射---接收一体化组件构成。能以非接触方式感受到前方一定距离（可自行设定）范围内人体或物体，而发出语音提示。
本指示器采用红外线经调制发射，接收解调来测控指示器的工作，与电压电场、磁场的干扰无关，抗干扰能力强，可靠性高。
本指示器监测的距离范围为30~120mm（可调整）。将指示器装设在需要提醒、提示的开关操作手把、按钮、重要部位入口处等地方。当有人接近时会以语音提示，提醒你该注意什么，等于现场多了一个可靠的监护人
2、产品设计方案
红外传感型语音指示器硬件架构如下图，由红外线传感模块、语音提示单元组成。

1）红外线传感模块
采用红外线传感模块（LIS-2），LIS－2是通过检测发射的红外线信号是否被反射来判断前方是否有物体，从而控制继电器的开关动作，感应的距离范围在120mm内（通过改变相应电阻阻值可调节感应距离）
2）语音提示单元
语音提示单元：数字语音芯片和喇叭组成，数字语音芯片用的是API840、ISD1420，用于录制、存储、播报的语音信息，喇叭规格为50MM 8欧 0.25W；根据接口的提示电平报警或安全语音提示。

六、 激光传感型语音提示器
1、产品简介
提示器采用单束激光具有的能量集中，在空气中衰减小等特点，传输距离可达200m以上。发射器和接收器采用调整和解调技术保证高可靠性和抗干扰能力。每套指示器内置密码均不同，在同一场合可允许多套指示器同时工作又互不相干扰。
发射—接收一体化：发射器发出的激光束经反射回到接收器，由此构成直线或扇形监测网面，应用于安全防盗等防范区域，只要人或物体闯过激光束，指示器就会发出语音提示。

2、产品设计方案
建议选用激光对射传感器代替发射—接收一体激光传感器，如选用M30激光传感器，其由发射器和接收器组成，选用此激光传感器的激光传感型语音提示器的原理图：

M30激光传感器感应距离达到100米，在发射器和接收器同一轴线方向之间，光速被遮断时，激光接收器报警信号由输出接口（NPN常开输出）传给语音提示单元，语音提示单元就会发出语音提示。M30激光传感器其它技术参数：
工作电压： DC10V-30V
激光波长： 650nm
工作电流： 发射35mA、接收45mA
射束发散角： ＜6°
接受端接受角度： ＜±8°
响应时间： ＜3ms
工作环境温度：-30℃－80℃
防护等级：IP66
外壳材料：铜表面镀铬
外形尺寸：￠12（线长2米）
七、 报警、提示器的通讯系统
1、产品简介
当以上报警器、提示器需要远传或遥控操作时通讯系统可以实现其全面要求。
（一） 短信报警器：可将报警器或指示器的需上传的信息通过短息发至指定的手机上，也可以用手机遥控报警或指示器的工作状态。
（二） 无线报警器：当需要将报警器或指示器的信息传至相当距离的时候，可选择无线报警的方式。因为无需通讯线安装十分方便，安全性好。
2、产品设计方案
1）报警、提示器通讯系统

将警报器或提示器的报警信息经集中器以无线方式传至监控中心，或发短信到指定手机；短信或远程的控制信号也可以传到达集中器，并由集中器对各警报器或提示器进行操作。

2）报警提示、集中器
一个报警、提示集中器负责多个报警提示器报警信息收集并报告给监控中心，监控中心布防、撤防命令经集中器传给报警提示器，报警、提示集中器硬件设计框架如下：

GPRS模块：采用性价比高的华为MG323 GPRS模块
电源模块：分别给GPRS模块和MCU及其外围器供电
串口：用RS232电路，用于相关配置、操作等
输入接口：报警、提示器的报警开关信号接入
输出接口：开关量输出给报警、提示器
2）监视中心
在报警提示器、集中器、监控中心等组成的监控系统中，远传或遥控通过GPRS连接方式，监控中心对各报警提示器报警信息收集、显示、记录，可对报警提示器布防、撤防远程设置，图形化界面，时间、地点直观显示。