Sf6设备室安全防护装置制造方法
【专利摘要】本发明的SF6设备室安全防护装置，它包括单片机、检测模块、液晶显示模块、风机控制模块、闭锁模块、监控模块、报警模块和存储模块，所述的检测模块、液晶显示模块、风机控制模块、闭锁模块、监控模块、报警模块和存储模块分别连接到单片机上。通过多个模块的设计和整合，实现了气体报警、门禁关闭、风机切换、监控录像等功能，并且可以实时显示并调取设备状态和监视画面，通过智能化处理，避免了以前人工操作滞后、容易发生危险等一系列问题，大大降低了人力成本。
【专利说明】SF6设备室安全防护装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种防护装置，具体地说是SF6设备室安全防护装置。
【背景技术】
[0002] SF6氧量仪（SF6气体泄漏报警仪）是按照行业安全法规的要求而开发设计的一 种智能化环境在线监测系统，在SF6配电装置的低位区安装能报警的氧量仪和SF6气体泄 漏报警仪，能有效保证运维人员人身安全。目前变电站内广泛采用的SF6氧量仪装置可实 现基本的检漏报警功能，但随着变电站监控系统的不断革新和发展，对SF6设备室的防护 要求越来越多，单纯的报警功能已经不能满足现有的需求，迫切需要一种智能化、多功能的 SF6设备室安全防护装置。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述问题，本发明提供了 SF6设备室安全防护装置，不仅能够实现一系 列报警操作，而且能够启动通风、闭锁、录像等相应的后续处理，大大提升了 SF6设备室的 安全性。
[0004] 本发明采用以下技术方案：SF6设备室安全防护装置，其特征在于，包括单片机、 检测模块、液晶显示模块、风机控制模块、闭锁模块、监控模块、报警模块和存储模块；
[0005] 所述的检测模块包括六氟化硫浓度传感器、氧气浓度传感器、通信芯片、差分运放 电路、A/D转换芯片，所述六氟化硫浓度传感器的输出端连接通信芯片的输入端，所述通信 芯片的输出端分别连接A/D转换芯片和单片机，所述氧气浓度传感器的输出端连接差分运 放电路的输入端，差分运放电路的输出端连接A/D转换芯片，A/D转换芯片的输出端连接单 片机；
[0006] 所述的风机控制模块包括温度传感器和切换电路，所述切换电路连接单片机，所 述的温度传感器通过A/D转换芯片连接到单片机上；
[0007] 所述的液晶显示模块包括显示电路和液晶显示屏，所述显示电路的输入端连接单 片机，所述显示电路的输出端连接液晶显示屏；
[0008] 所述闭锁模块包括通信电路，所述通信电路的输入端连接单片机，所述通信电路 的输出端连接门禁安防系统；
[0009] 所述的监控模块包括若干摄像机，全部所述的摄像机分别连接到单片机上；
[0010] 所述的报警模块包括若干声光报警器，全部所述的声光报警器分别连接到单片机 上；
[0011] 所述的存储模块包括时钟电路和存储器，所述的时钟电路和存储器分别连接到单 片机上。
[0012] 进一步的，所述的装置还包括复位电路和晶振电路，所述的复位电路和晶振电路 分别连接到单片机上。
[0013] 进一步的，所述的单片机采用89C51芯片。
[0014] 进一步的，所述的差分运放电路包括电阻R10、电阻R11、电容C20、电阻R12、运算 放大器U11、电阻R13、电容C10,所述电阻R10的一端连接氧气浓度传感器的一个输出端， 电阻R10的另一端连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接运算放大器U11的第七引 脚，所述的电容C20与电阻R12并联，所述电阻R11的一端连接氧气浓度传感器的另一个输 出端，电阻R11的另一端连接运算放大器U11的第五引脚，电阻R13的一端连接运算放大器 U11的第五引脚，电阻R13的另一端接地，电容C10与电阻R13并联，所述运算放大器U11的 第七引脚连接芯片ADC0809的输入端。
[0015] 进一步的，所述的切换电路包括极性电容C4、电容C5、三端稳压管U2、极性电容 C6、电阻R24、光耦U3、电阻R25、三极管Q1、电阻R23、电阻R22,所述电阻R25的一端连接外 部电压，电阻R25另一端连接光耦U3的第四引脚，所述光耦U3的第一引脚连接电阻R24的 一端，电阻R24的另一端连接+5V电压，所述光耦U3的第二引脚连接三极管Q1的集电极， 所述光耦U3的第三引脚通过单片机、A/D转换芯片与温度传感器连接，所述极性电容C6正 极接+5V电压，极性电容C6负极另一端接地，所述电容C5的一端连接稳压管U2的第一引 脚，电容C5的另一端接地，极性电容C4正极接+12V电压，极性电容C4负极接地，所述稳压 管U2第一引脚连接+12V电压，所述稳压管U2的第三引脚连接+5V电压，所述稳压管U2的 第二引脚接地，所述三极管Q1基极连接电阻R22-端，电阻R22的另一端接单片机，所述电 阻R23的一端接三极管Q1基极，电阻R23另一端接地，三极管Q1的发射极接地。
[0016] 进一步的，所述的通信电路包括极性电容C16、电容C0、电源模块U6、电容C11、极 性电容C17、电阻R30、电阻R1、电容C7、极性电容C15、极性电容C14、电阻R31、驱动器U5、 极性电容C12、极性电容C13、光耦U4、电阻R3、三极管Q3、电阻R27、电阻R26,所述极性电 容C16的正极连接+12V电压，极性电容C16的负极接地，电容C0和极性电容并联，电源模 块U6的第一引脚连接+12V电压，电源模块U6第二引脚接地，电源模块U6第四引脚接地， 电源模块U6第六引脚接外部电压，所述极性电容C17正极连接电源模块U6的第六引脚，极 性电容C17负极接地，所述的电容C11和电阻R30分别与极性电容C17并联，所述电容C7 的的一端连接驱动器U5的第十六引脚，电容C7的另一端接地，所述极性电容C15的负极接 电源模块U6第六引脚，极性电容C15的正极连接驱动器U5的第二引脚，所述极性电容C14 的负极连接驱动器U5的第六引脚，极性电容C14的正极接地，电阻R31的一端连接驱动器 U5的第十四引脚，电阻R31的另一端连接门禁安防系统，所述驱动器U5的第十六引脚连接 电源模块U6第六引脚，所述驱动器U5的第十五引脚接地，所述驱动器U5的第一引脚连接 极性电容C12正极，极性电容C12负极连接驱动器U5的第三引脚，所述驱动器U5的第四引 脚连接极性电容C13的正极，极性电容C13负极连接驱动器U5的第五引脚，电阻R1 -端连 接驱动器U5的第十六引脚，电阻R1另一端接光耦U4的第四引脚，光耦U4的第一引脚通过 电阻R3连接+5V电压，光耦U4的第二引脚连接三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极接 地，三极管Q3的基极通过电阻R26连接单片机，电阻R27 -端连接三极管Q3基极，电阻R27 另一端接地。
[0017] 本发明的有益效果是：通过多个模块的设计和整合，实现了气体报警、门禁关闭、 风机切换、监控录像等功能，并且可以实时显示并调取设备状态和监视画面，通过智能化处 理，避免了以前人工操作滞后、容易发生危险等一系列问题，大大降低了人力成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1是本发明的结构示意图；
[0019] 图2是本发明检测模块的电路原理图；
[0020] 图3是本发明风机控制模块的电路原理图；
[0021] 图4是本发明液晶显示模块的电路原理图；
[0022] 图5是本发明闭锁模块的电路原理图；
[0023] 图6是本发明监控模块的电路原理图；
[0024] 图7是本发明存储模块的电路原理图。
【具体实施方式】
[0025] 如图1所示的SF6设备室安全防护装置，包括SF6设备室安全防护装置，其特征在 于，包括单片机、检测模块、液晶显示模块、风机控制模块、闭锁模块、监控模块、报警模块和 存储模块，所述的检测模块、液晶显示模块、风机控制模块、闭锁模块、监控模块、报警模块 和存储模块分别连接到单片机上，其中，所述的单片机采用89C51芯片，芯片上还连接有复 位电路和晶振电路。
[0026] 如图2所示，所述的检测模块包括六氟化硫浓度传感器、氧气浓度传感器、通信芯 片U10、差分运放电路、A/D转换芯片ADC0809,所述六氟化硫浓度传感器的输出端分别连接 通信芯片U10的第六引脚和第七引脚，所述通信芯片U10的第八引脚连接+5V电源，电阻R8 两端分别连接通信芯片U10的第八引脚和第七引脚，电阻R9 -端接通信芯片U10第六引 脚，电阻R9另一端接地，电容C21 -端接通信芯片U10的第八引脚，电容C21另一端接地，所 述通信芯片U10的第五引脚接地，所述通信芯片U10的第一引脚连接芯片ADC0809的输入 端口，所述通信芯片U10的第二引脚和第三引脚分别连接单片机89C51的输入端口；所述的 差分运放电路包括电阻R10、电阻R11、电容C20、电阻R12、运算放大器U11、电阻R13、电容 C10,所述电阻R10的一端连接氧气浓度传感器的一个输出端，电阻R10的另一端连接电阻 R12的一端，电阻R12的另一端连接运算放大器U11的第七引脚，所述的电容C20与电阻R12 并联，所述电阻R11的一端连接氧气浓度传感器的另一个输出端，电阻R11的另一端连接 运算放大器U11的第五引脚，电阻R13的一端连接运算放大器U11的第五引脚，电阻R13的 另一端接地，电容C10与电阻R13并联，所述运算放大器U11的第七引脚连接芯片ADC0809 的输入端，芯片ADC0809的输出端连接单片机，在上述电路中，运算放大器U11采用型号为 0P2177的芯片，通信芯片U10采用型号为65176BD的芯片。
[0027] 如图3所示，所述的风机控制模块包括温度传感器和切换电路，所述切换电路包 括极性电容C4、电容C5、三端稳压管U2、极性电容C6、电阻R24、光耦U3、电阻R25、三极管 Q1、电阻R23、电阻R22,所述电阻R25的一端连接外部电压，电阻R25另一端连接光耦U3的 第四引脚，所述光耦U3的第一引脚连接电阻R24的一端，电阻R24的另一端连接+5V电压， 所述光耦U3的第二引脚连接三极管Q1的集电极，所述光耦U3的第三引脚通过单片机、A/ D转换芯片与温度传感器连接，所述极性电容C6正极接+5V电压，极性电容C6负极另一端 接地，所述电容C5的一端连接稳压管U2的第一引脚，电容C5的另一端接地，极性电容C4 正极接+12V电压，极性电容C4负极接地，所述稳压管U2第一引脚连接+12V电压，所述稳 压管U2的第三引脚连接+5V电压，所述稳压管U2的第二引脚接地，所述三极管Q1基极连 接电阻R22 -端，电阻R22的另一端接单片机，所述电阻R23的一端接三极管Q1基极，电阻 R23另一端接地，三极管Q1的发射极接地，在该电路中，三极管Q1为NPN型三极管，光耦U3 的型号为TLP521-1，三端稳压管U2的型号为7805。
[0028] 如图4所示,所述的液晶显示模块包括显示电路和液晶显示屏，所述的显示电路 包括光耦U7、光耦U8、电阻R7和电阻R20,所述光耦U8的第一引脚通过电阻R7连接液晶显 示屏，所述光耦U8的第二引脚连接液晶显示屏，所述光耦U8的第四引脚连接+5V电压，所 述光耦U8的第三引脚连接单片机的RXD端口，所述光耦U7的第四引脚和第三引脚分别连 接液晶显示屏，所述光耦U7的第一引脚通过电阻R20连接+5V电压，所述光耦U7的第二引 脚连接单片机的TXD端口，该电路用来实时各种数据和设备状态，显示在该电路中，光耦U7 和光耦U8均采用TLP521-1芯片。
[0029] 如图5所示，所述闭锁模块包括通信电路，所述的通信电路包括极性电容C16、电 容C0、电源模块U6、电容Cl 1、极性电容C17、电阻R30、电阻R1、电容C7、极性电容C15、极性 电容C14、电阻R31、驱动器U5、极性电容C12、极性电容C13、光耦U4、电阻R3、三极管Q3、电 阻R27、电阻R26,所述极性电容C16的正极连接+12V电压，极性电容C16的负极接地，电容 C0和极性电容并联，电源模块U6的第一引脚连接+12V电压，电源模块U6第二引脚接地，电 源模块U6第四引脚接地，电源模块U6第六引脚接外部电压，所述极性电容C17正极连接电 源模块U6的第六引脚，极性电容C17负极接地，所述的电容C11和电阻R30分别与极性电 容C17并联，所述电容C7的的一端连接驱动器U5的第十六引脚，电容C7的另一端接地，所 述极性电容C15的负极接电源模块U6第六引脚，极性电容C15的正极连接驱动器U5的第 二引脚，所述极性电容C14的负极连接驱动器U5的第六引脚，极性电容C14的正极接地，电 阻R31的一端连接驱动器U5的第十四引脚，电阻R31的另一端连接门禁安防系统，所述驱 动器U5的第十六引脚连接电源模块U6第六引脚，所述驱动器U5的第十五引脚接地，所述 驱动器U5的第一引脚连接极性电容C12正极，极性电容C12负极连接驱动器U5的第三引 脚，所述驱动器U5的第四引脚连接极性电容C13的正极，极性电容C13负极连接驱动器U5 的第五引脚，电阻R1 -端连接驱动器U5的第十六引脚，电阻R1另一端接光耦U4的第四引 脚，光耦U4的第一引脚通过电阻R3连接+5V电压，光耦U4的第二引脚连接三极管Q3的集 电极，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极通过电阻R26连接单片机，电阻R27-端 连接三极管Q3基极，电阻R27另一端接地，在该电路中，三极管Q3为NPN型三极管，光耦U4 的型号为TLP521-1，电源模块U6型号为IF1205S-2W，驱动器U5的型号为MAX232ESE，门禁 安防系统为现有的系统及软件。
[0030] 如图6所示，所述的监控模块包括摄像机、继电器K1、电阻R4、LED灯、二极管D1、 三极管Q2、电阻R6、电阻R5,所述电阻R5的一端连接单片机，电阻R5的另一端连接三极管 Q2基极，电阻R6的一端接三极管Q2基极，电阻R6另一端接地，三极管Q2发射极接地，三极 管Q2集电极接二极管D1正极，二极管D1负极接+12V电压，电阻R4的一端分别连接+12V 电压和继电器K1第一输入端，电阻R4另一端连接LED灯的正极，LED灯的负极分别连接三 极管Q2集电极和继电器K1第二输入端，继电器K1的开关设置在零线上，摄像头两端分别 连接零线和火线，该电路中，三极管Q2为8050的NPN型三极管。
[0031] 所述的存储模块包括时钟电路和存储器U13,所述的时钟电路包括时钟芯片U12、 晶振Y1、电容C9、电池 BT1，所述时钟芯片U12的XI引脚和X2引脚分别连接晶振Y1的两 端，电容C9的一端分别连接+5V电压、时钟芯片U12的XI引脚、时钟芯片U12的Vcc2引 脚，电容C9的另一端接地，时钟芯片U12的GND引脚接地，时钟芯片U12的Vccl引脚连接 电池 BT1的正极，电池 BT1的负极接地，时钟芯片U12的RST引脚、I/O引脚、SCLK引脚分别 连接单片机；所述存储器U13的三个NC引脚和GND引脚均接地，存储器U13的Vcc引脚分 别连接+5V电压和电容C8 -端，电容C8另一端接地，存储器U13的TEST引脚、SCL引脚和 SDA引脚分别连接单片机，其中，存储器U13采用AT24C02芯片，时钟芯片U12采用DS1302 芯片，电池 BT1供应3V电压。
[0032] 所述的报警模块包括若干声光报警器，全部所述的声光报警器分别连接到单片机 上。
[0033] 在上述的所有电路中，除了特别说明的电子元器件外，未说明的电子元器件的型 号或数值均已在图中标注。
[0034] 正常工作时，温度传感器实时检测温度，并将温度数值传到单片机，单片机控制风 机运转将温度维持在一定范围内。
[0035] 当六氟化硫浓度传感器检测六氟化硫浓度过高到或氧气浓度传感器检测到氧气 浓度过低时，单片机启动风机控制模块，控制风机运转速率，加大氧气量的供应，同时，闭锁 模块响应，控制门禁安防系统关闭大门，锁死门锁，防止人员误入，声光报警器发出报警，通 知人员查看维护，在整个上述过程中，摄像头实时传输监控画面，所有的数据存储到存储模 块，以便于调用查看，监控人员可以通过液晶显示模块查看风机等设备状态和大门处的监 控画面。
[0036] 除本发明所述的结构外，其余均为现有技术。
[0037] 以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在 不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发 明的保护范围。
【权利要求】
1. SF6设备室安全防护装置，其特征在于，包括单片机、检测模块、液晶显示模块、风机 控制模块、闭锁模块、监控模块、报警模块和存储模块； 所述的检测模块包括六氟化硫浓度传感器、氧气浓度传感器、通信芯片、差分运放电 路、A/D转换芯片，所述六氟化硫浓度传感器的输出端连接通信芯片的输入端，所述通信芯 片的输出端分别连接A/D转换芯片和单片机，所述氧气浓度传感器的输出端连接差分运放 电路的输入端，差分运放电路的输出端连接A/D转换芯片，A/D转换芯片的输出端连接单片 机； 所述的风机控制模块包括温度传感器和切换电路，所述切换电路连接单片机，所述的 温度传感器通过A/D转换芯片连接到单片机上； 所述的液晶显示模块包括显示电路和液晶显示屏，所述显示电路的输入端连接单片 机，所述显示电路的输出端连接液晶显示屏； 所述闭锁模块包括通信电路，所述通信电路的输入端连接单片机，所述通信电路的输 出端连接门禁安防系统； 所述的监控模块包括若干摄像机，全部所述的摄像机分别连接到单片机上； 所述的报警模块包括若干声光报警器，全部所述的声光报警器分别连接到单片机上； 所述的存储模块包括时钟电路和存储器，所述的时钟电路和存储器分别连接到单片机 上。
2. 根据权利要求1所述的SF6设备室安全防护装置，其特征在于，所述的装置还包括复 位电路和晶振电路，所述的复位电路和晶振电路分别连接到单片机上。
3. 根据权利要求1或2所述的SF6设备室安全防护装置，其特征在于，所述的单片机采 用89C51芯片。
4. 根据权利要求3所述的SF6设备室安全防护装置，其特征在于，所述的差分运放电路 包括电阻R10、电阻R11、电容C20、电阻R12、运算放大器U11、电阻R13、电容C10,所述电阻 R10的一端连接氧气浓度传感器的一个输出端，电阻R10的另一端连接电阻R12的一端，电 阻R12的另一端连接运算放大器U11的第七引脚，所述的电容C20与电阻R12并联，所述电 阻R11的一端连接氧气浓度传感器的另一个输出端，电阻R11的另一端连接运算放大器U11 的第五引脚，电阻R13的一端连接运算放大器U11的第五引脚，电阻R13的另一端接地，电 容CIO与电阻R13并联，所述运算放大器U11的第七引脚连接芯片ADC0809的输入端。
5. 根据权利要求3所述的SF6设备室安全防护装置，其特征在于，所述的切换电路包 括极性电容C4、电容C5、三端稳压管U2、极性电容C6、电阻R24、光耦U3、电阻R25、三极管 Q1、电阻R23、电阻R22,所述电阻R25的一端连接外部电压，电阻R25另一端连接光耦U3的 第四引脚，所述光耦U3的第一引脚连接电阻R24的一端，电阻R24的另一端连接+5V电压， 所述光耦U3的第二引脚连接三极管Q1的集电极，所述光耦U3的第三引脚通过单片机、A/ D转换芯片与温度传感器连接，所述极性电容C6正极接+5V电压，极性电容C6负极另一端 接地，所述电容C5的一端连接稳压管U2的第一引脚，电容C5的另一端接地，极性电容C4 正极接+12V电压，极性电容C4负极接地，所述稳压管U2第一引脚连接+12V电压，所述稳 压管U2的第三引脚连接+5V电压，所述稳压管U2的第二引脚接地，所述三极管Q1基极连 接电阻R22 -端，电阻R22的另一端接单片机，所述电阻R23的一端接三极管Q1基极，电阻 R23另一端接地，三极管Q1的发射极接地。
6.根据权利要求3所述的SF6设备室安全防护装置，其特征在于，所述的通信电路包括 极性电容C16、电容C0、电源模块U6、电容C11、极性电容C17、电阻R30、电阻R1、电容C7、极 性电容C15、极性电容C14、电阻R31、驱动器U5、极性电容C12、极性电容C13、光耦U4、电阻 R3、三极管Q3、电阻R27、电阻R26,所述极性电容C16的正极连接+12V电压，极性电容C16 的负极接地，电容C0和极性电容并联，电源模块U6的第一引脚连接+12V电压，电源模块 U6第二引脚接地，电源模块U6第四引脚接地，电源模块U6第六引脚接外部电压，所述极性 电容C17正极连接电源模块U6的第六引脚，极性电容C17负极接地，所述的电容Cl 1和电 阻R30分别与极性电容C17并联，所述电容C7的的一端连接驱动器U5的第十六引脚，电容 C7的另一端接地，所述极性电容C15的负极接电源模块U6第六引脚，极性电容C15的正极 连接驱动器U5的第二引脚，所述极性电容C14的负极连接驱动器U5的第六引脚，极性电容 C14的正极接地，电阻R31的一端连接驱动器U5的第十四引脚，电阻R31的另一端连接门 禁安防系统，所述驱动器U5的第十六引脚连接电源模块U6第六引脚，所述驱动器U5的第 十五引脚接地，所述驱动器U5的第一引脚连接极性电容C12正极，极性电容C12负极连接 驱动器U5的第三引脚，所述驱动器U5的第四引脚连接极性电容C13的正极，极性电容C13 负极连接驱动器U5的第五引脚，电阻R1 -端连接驱动器U5的第十六引脚，电阻R1另一端 接光耦U4的第四引脚，光耦U4的第一引脚通过电阻R3连接+5V电压，光耦U4的第二引脚 连接三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极通过电阻R26连接单 片机，电阻R27 -端连接三极管Q3基极，电阻R27另一端接地。
【文档编号】G05B19/418GK104090540SQ201410276093
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】毛纯纯, 何峰, 胡旭冉, 秦娟 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司济南供电公司