電力系統遠程可視化工作許可裝置的研制

周剛+尚浩志+王森+馮耀軒+宋明月

摘要：為了提高傳統方式下工作票人工現場許可的工作效率和遠程電話許可的可靠性，本文研制出一套電力系統遠程可視化工作許可裝置。該裝置由電源模塊、紅外線檢測模塊、光源驅動模塊以及報警模塊組成，以MT6589為處理器的嵌入式系統為核心，通過內置安卓系統環境支持微信交互功能，可實時與微信端運維人員視頻對話互動，實現工作票的遠程許可，同時，對于進入變電站人員也實現了實時監控。實際應用表明，本文研制的電力系統遠程可視化工作許可裝置大大提高了運維人員工作票許可的效率和可靠性。

關鍵詞：遠程可視化；工作許可；效率；可靠性

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2017.8.009

引言

近年來，隨著電力系統的發展，無人值班變電所和所內出線間隔不斷增多，運行人員的工作任務和壓力越來越大。根據電力安全生產規程的相關規定，工作票的許可分為現場許可和電話許可兩種。工作票現場許可要求運維人員必須到現場，然而實際情況是，一個集控站下轄多個變電所，每個變電所當天可能又同時許可多種工作票，考慮到運行人員的人數限制，難以對各類工作票都進行現場許可辦理。因此，我國電力安全生產規程規定，對部分工作票可進行電話許可辦理。但是，目前的工作票電話許可辦理只能通過電話語音，不能通過視頻明確工作負責人及工作班成員的實際情況，而長時間高負荷的工作會使工作人員注意力下降，工作時可能存在誤拿鑰匙，誤入帶電間隔的風險，這無疑增加了電網安全運行隱患。因此，提高運維人員的工作票許可效率和工作票電話許可的安全可靠性，已成為亟待解決的問題。

針對現有的工作許可中存在的問題，本文研制出了一種電力系統遠程可視化的工作許可裝置，該方法己成功應用于220kV及llOkV無人值班變電所的工作票許可辦理中。

1 電力系統遠程可視化工作許可裝置概述

電力系統遠程可視化工作許可裝置由電源模塊、紅外線檢測模塊[1-2]、光源驅動模塊以及報警模塊組成，以MT6589為處理器的嵌入式系統[3]為核心，通過接收光線傳感器模塊的輸出脈沖辨別當前光線強度，進而控制紅外夜視燈的狀態，為夜間或者光線較弱情況下的安防鏡頭提供合適的拍攝環境。在正常情況下，熱釋電紅外傳感器會實時監測周圍人體信號，一旦檢測到周邊有人靠近，便通過信號處理器輸出觸發狀態給以MT6589為處理器的嵌入式系統，該嵌入式系統經過快速的數據處理，通過安防鏡頭拍攝當前場景照片，并通過WIFI發送至手機微信端[4-5]，發送的微信照片，能使運維人員及時確認是否工作人員進入生產現場。實現向運維人員的實時報警。按下裝置面板按鈕，系統便會給手機微信端的運維人員撥打電話，此時裝置端便可通過揚聲器與傳話器模塊與運維人員進行視頻對話，實施工作票的遠程許可，十分方便。

電力系統遠程可視化工作許可裝置內部電路框圖如圖1所示。

2 硬件設計

2.1 電源模塊設計

電源模塊由USB接口、充電電池以及輔助電源組成。正常情況下，由額定電壓3.7V，容量為3lOOmAh的鋰電池給輔助電源供電，在電量不足時，可通過USB接口充電，以保證系統的正常供電。

裝置內置鋰電池的額定電壓為3.7V，充滿時為4.2V，而系統內部電路的工作電壓為3.3V，因此，必須通過輔助電源進行降壓穩壓。MT6320—LDO模塊是一款常用的低壓差三端線性穩壓器件，此模塊能夠實現輸出多種電壓值并且十分穩定，滿足內部電路的電壓需求。其原理圖如圖2所示。

2.2 紅外線檢測模塊設計

紅外線檢測模塊由熱釋電紅外傳感器、信號處理器和嵌入式系統中內置的主控制器組成。熱釋電紅外傳感器輸出的模擬信號，由內置AS083信號處理芯片的信號處理器進行轉換，去除干擾信號，提取有效信號，輸出觸發狀態給主控制器進行判斷。

RE200B是PIR人體熱釋電紅外傳感器，選用高品質球狀菲涅爾透鏡收集紅外感應信號，可雙向感應，靈敏度高，檢測距離可達4-6m。該傳感器采用熱釋電材料極化時隨溫度變化的特性探測紅外輻射，采用雙靈敏元互補方法抑制溫度變化產生的干擾，提高了傳感器的工作穩定性。

U2（AS083）是一個CMOS工藝集成的PIR（Passive Infra-Red）控制器芯片，功耗很低。其內部構架采用模擬及數字混合電路的Mixed-mode方式設計，各種情況下使用皆十分穩定.AS083采用第三代PIR人體熱釋紅外線探測技術方案，內置高精度算法單元，可自調整適應當前環境，濾除環境干擾，有效提取人體信號，最遠感應距離高達十幾米。實際應用電路相當簡單。研發、生產無需調試，大幅降低生產成本、節省空間。

RE200B第2腳輸出隨紅外感應變化的模擬電壓信號，該信號接至AS083的第3腳PIR輸入端，PIR信號在AS083內部，經過運放阻抗匹配，再通過信號采集和算法單元，轉換成高低電平的狀態信號，從第6腳out端輸出至后級MOS管。Out端平時為低電平，檢測到人體信號時，輸出高電平，此時MOS管導通，主控制器可接收到低電平信號。

熱釋電紅外傳感器與信號處理器的原理圖如圖3所示。

2.3 光源驅動模塊設計

光線傳感器在晚上或者光線較弱的情況下觸發開啟紅外夜視燈，為安防鏡頭提供合適的拍攝環境。

光線傳感器的主要部分為一種型號為5506的光敏電阻。5506光敏電阻是一種對光敏感的元件，它的電阻值能隨著外界光照強弱（明喑）的變化而變化。在白天光照較強（lOLux）時，光敏電阻RL阻值僅為2KQ-5KQ，S8050集電極輸出低電平信號：在夜間或光線強度較弱時，光敏電阻RL阻值為0.2M Q，S8050集電極輸出高電平信號，該信號輸出給嵌入式系統中的主控制器從而實現對紅外夜視燈的控制。光線傳感器原理圖如圖4所示。endprint

2.4 報警模塊設計

報警模塊由揚聲器、安防鏡頭組成。在正常情況下，熱釋電紅外傳感器一旦檢測到周邊人體信號，便會輸出模擬信號，經過信號處理器的處理、轉換，輸出觸發狀態給以MT6589為處理器的嵌入式系統，該嵌入式系統經過快速的數據處理通過安防鏡頭拍攝當前場景照片并發送至手機微信端，同時，揚聲器發出相關提示音，如：變電重地、高壓危險、閑人莫入等提示。同時，實現向手機終端的實時報警。

安防鏡頭采用統一標準的MIPI接口，對于不同的接口芯片和模塊，更改結構設計和輸出功能時更加快捷方便。其更低功耗、更高數據傳輸率和更小的PCB占位空間的優點，并且專門為移動設備進行的優化，十分適合手機等設備的連接。安防鏡頭原理圖如圖5所示。

本裝置采用的是一種型號為240326000031，頻率范圍在100Hz-10KHz的揚聲器。揚聲器原理圖如圖6所示。左邊部分為接收到的語音信號在電源管理集成電路內部的音頻信號放大電路，右邊部分電路為語音信號由電源管理集成電路出來后發送到接收器的過程。

熱釋電紅外傳感器通過信號處理器連接于主控制器，且該主控制器內置于MT6589為處理器的嵌入式系統中，并構成所述的紅外線檢測模塊，所述的嵌入式系統通過串口與傳聲器和揚聲器通訊連接，在觸發情況下，嵌入式系統通過傳聲器向微信端發送語音，同時，嵌入式系統也可將微信端的語音信號接收并通過揚聲器發聲。傳聲器原理圖如圖7所示。

3 軟件系統設計

如圖8所示，系統開機后，首先進行相關產品配置及初始化工作，在這完成后，程序依次循環判斷熱釋電紅外傳感器、面板按鈕、視頻通話各種觸發信號，檢測周圍環境是否異常并查詢是否需要進入人機交互狀態。在整個過程若有信號觸發，立即進入相應的處理程序：如果整個過程沒有信號觸發，系統將再次進入檢測狀態，整個過程一直持續到系統關機。

4 裝置特點

1）結構簡單，重量輕，安裝使用方便；

2）實現對無人值班變電所的實時監控報警，保證變電所內設備安全可靠運行；

通過裝置的熱釋電紅外感應器，對未經許可闖入、誤入無人值班變電所的人員，實現向集控站運維人員的實時報警；

3）具備可視化功能，實現工作票的遠程可視化許可，提高運維人員的工作票許可效率。

通過裝置的遠程視頻對話功能進行工作票的遠程許可，省時省力，減輕了運維人員的工作壓力。

5 結論

針對目前電力系統中工作票許可中存在的困難和問題，研制出了一種電力系統遠程可視化工作許可裝置，本文從硬件、軟件和裝置特點三個方面對裝置進行了介紹，得到以下結論：

1）本文介紹的電力系統遠程可視化工作許可裝置，可實現工作票的遠程許可，減輕了運維人員的工作壓力，大大提高了工作票的許可效率；同時，節約了人力、財力、物力，具有很大的經濟效益。

2）本文介紹的電力系統遠程可視化工作許可裝置，解決了傳統的工作票電話許可不能通過視頻對話核實工作負責人及工作班成員實際工作情況的困難，實現了對安全生產的把關，為變電所內設備安全可靠運行增添了一份保障。

3）在實際應用中，本文介紹的電力系統遠程可視化工作許可裝置進行工作票的遠程許可，切實可行，這對于提高電力系統的安全穩定運行及減少生產運行成本具有重要的積極意義。

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