一種新型電氣工程柜的設計方案

張道更 劉靜 成茹

摘 要：本文涉及電氣工程柜技術領域，采用了以單片機單元為控制核心、以數字攝像頭、話筒為通信單元，并采用無線通信方式，解決了傳統電氣工程柜通信繁瑣、不方便、不快捷的技術問題，達到了電氣工程柜自動通信、遠程圖像監測的技術效果;采用現代智能語言解鎖、通話功能和指紋解鎖的加密技術效果，解決了電氣工程柜通信不安全的局限性，使系統達到了安全性高的技術效果;系統采用Zigbee節點網絡、GPRS遠程通信控制的技術設計，解決了傳統電氣工程柜無永磁通訊功能、就近手機通信易受電磁干擾的技術問題，達到了可遠程通信多個電氣機柜、可通過手機和電腦無線遠程與電氣工程柜通信的技術效果。

關鍵詞：電氣工程柜;Zigbee模塊;自動通信;MCU單元;GPRS網絡

中圖分類號：TH1 文獻標識碼：A 文章編號：

1 背景技術

電氣工程柜的作用是配電控制將電能分配到各個負荷部位，及時在電路短路、過載和漏電時進行斷電保護。配電柜的常見種類有固定面板式配電柜、防護式配電柜、抽屜式配電柜和動力照明配電柜等。一般而言，電氣工程柜是由鋼材質加工而成用來保護元器件正常工作的柜子。電氣柜制作材料一般分為熱軋鋼板和冷軋鋼板兩種。冷軋鋼板相對熱軋鋼板材質更柔軟，更適合電氣柜的制作。

電氣工程柜用途廣泛，主要用于化工行業、環保行業、電力系統、冶金系統、工業、核電行業、消防安全監控、交通行業等等。

工程師操作電氣工程柜時一般需要遠程通信指導，但是現有的電氣工程柜一般沒有通信功能，且電氣工程柜附近一般存在較強的磁場，使電話等通訊設備無法正常使用。

2 具體設計方案

為解決上述技術問題，本文所采用的技術方案：柜體為長方體形狀，通信單元安裝在柜體的左側中央，柜體內部的四個頂角上安裝分別安裝有數字攝像頭;數字攝像頭與通信單元通過通信線連接;通信單元為長方體形狀;通信單元表面安裝有數字攝像頭顯示屏和觸摸板，數字攝像頭安裝在通信單元的前側頂端，顯示屏安裝在數字攝像頭的下側，觸摸板安裝在通信單元的前側低端。

進一步優化方案，所用到的通信單元內部包括單片機單元、A/D轉換模塊、語音識別模塊、通信接口、整流調壓模塊和D/A轉換模塊;通信接口一側連接在MCU單元的串口上，通信接口另一側連接有Zigbee模塊;語音識別模塊的輸出端和觸摸板的輸出端連接在 A/D轉換模塊的輸入端，A/D轉換模塊的輸出端連接在MCU單元的I/O口上，語音識別模塊的輸入端安裝有話筒;D/A轉換模塊的輸出端連接控制有指示燈和揚聲器;D/A轉換模塊的輸入端連接在MCU單元的I/O口上;MCU單元一側連接數字攝像頭，MCU單元另一側連接有顯示屏和存儲器。

整流調壓模塊的輸入端連接電氣工程柜電源輸入端，整流調壓模塊的輸出端分別連接MCU單元的電源腳、A/D轉換模塊的電源腳和D/A轉換模塊的電源腳;

再進一步優化方案，本文設計中的通信單元通過Zigbee模塊連接Zigbee節點網絡， Zigbee節點網絡與Internet網絡交互連接，Internet網絡的另一側和交互連接有GPRS網絡，GPRS網絡另一側連接有遠程通訊手機，Internet網絡上連接有遠程通訊平臺。

除以上之外，為進一步優化本技術方案，本設計中所涉及到的通信單元和柜體之間安裝有橡膠隔電介質。

3 總結

與現有技術相比，本文所設計的電氣柜具有以下優點：1、使用單片機系統作為主控單元，集成了較大容量的存儲器和豐富強大的硬件接口電路，具有極高性能價格比，價格低廉實惠，適用于普遍推廣，使本系統具有較大的擴充性，用戶可根據喜好添加所需功能;2、 整體結構布線少、控制方式簡單有效，并采用電氣工程柜自供電，系統環保節能;3、使用微軟小娜、小米等語音助手實現通信功能的喚醒，智能方便。

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