基本信息
- 項目名稱：
- 基于太陽能供電的高壓接近報警裝置
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 針對遠距離高壓線路、工礦企業(yè)等高壓供電系統(tǒng)常存在高壓觸電事故，設計此基于太陽能供電的高壓接近報警裝置。本設計以宏晶科技的STC12C2052AD的微控制器為核心，太陽能電池板供電，高性能室外三鑒探測器紅外感應進行聲光報警，能有效防止高壓危險環(huán)境觸電事故發(fā)生，保障人員與設備安全。
- 詳細介紹：
- 微控制器采用宏晶科技的STC12C2052AD，一個時鐘/機器周期，高速、高可靠；系統(tǒng)設計中通過微控制器STC12C2052AD控制2路PWM充放電電路，實現(xiàn)太陽能電池板對12V蓄電池的充電功能，2路8位ADC可以檢測太陽能電池板電壓和蓄電池電壓,保證蓄電池提供給整個系統(tǒng)足夠的電壓；室外三鑒探測器由三組高精度被動紅外探測裝置和光照感應電路及模糊邏輯內核組成，只對真實人體或牲畜移動作出報警，用戶也可以很據實際環(huán)境錄入語音報警提示音。GSM無線模塊可在單片機控制下給預存的號碼發(fā)送短信通知其有異常情況，保持與工作人員的有效聯(lián)系。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計、發(fā)明目的： 為了減少高壓環(huán)境意外事故發(fā)生，保證高壓下人員及設備安全，本設計基于宏晶科技的STC12C2052AD的微控制器，紅外感應即可光電報警，太陽能供電，節(jié)能環(huán)保。 基本思路： 以STC12C2052AD的微控制器為核心，利用太陽能供電，使用高性能室外三鑒探測器紅外感應，用ISD1820芯片完成語音錄放，光電報警，避免高壓危險事故發(fā)生。 創(chuàng)新點及技術關鍵： 1、基于太陽能電池光伏特性研制的太陽能充電系統(tǒng)，以太陽光為來源，給蓄電池充電提供能源，無需復雜昂貴的管線鋪設，安全節(jié)能無污染，在市場競爭中占有巨大的優(yōu)勢。 2. 通過微控制器STC12C2052AD控制2路PWM充放電控制電路可實現(xiàn)兩塊蓄電池交替使用，充分保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作，并延長了蓄電池的使用壽命。 3. 微控制器采用宏晶科技的STC12C2052AD，一個時鐘/機器周期，高速、高可靠，使用室外高性能戶外探測器三鑒探測器、美國ISD公司的ISD1820芯片等穩(wěn)定可靠元器件。 主要指標： 1.太陽能電池板的工作電壓：17.2V 2.鉛酸蓄電池12V/7Ah 3.ISD1820芯片錄音時間8s～20s 4.三鑒探測器紅外靈敏度3～18米可選
科學性、先進性
- 1.與一般報警裝置相比，本設計基于太陽能供電，環(huán)保節(jié)能。一般報警裝置多采用固有電池供電，本設計把高壓警報與太陽能電池板連接，實現(xiàn)太陽能有效利用，保護環(huán)境，節(jié)約能源。 2.與一般報警裝置相比，本設計工作環(huán)境為高壓，為特定環(huán)境應用報警裝置。 3.充放電控制電路可實現(xiàn)兩塊蓄電池交替使用，可以避免一塊蓄電池在充電的同時放電，延長了蓄電池的使用壽命，并充分保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作。 4.相對于一般報警裝置，本設計同時采用語音報警與燈光報警。 5.工作狀態(tài)的設定：紅外靈敏度跳線設定、探測模式調節(jié)、紅外脈沖計數(shù)跳線設定、LED跳線設定?？勺杂稍O定探測范圍、錄音內容與時間、工作時間。 6. GSM模塊可以給預存的號碼發(fā)送短信通知其異常情況。
獲獎情況及鑒定結果
- 2011年4月10日“挑戰(zhàn)杯”山東科技大學第六屆學生課外學術科技作品競賽特等獎。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、現(xiàn)場演示、圖片、錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 使用說明： 本設計安裝在高壓環(huán)境，白天太陽能電池板吸收太陽能并為蓄電池充電，保障系統(tǒng)工作，室外三鑒探測器感應真實人體或動物，在單片機控制下發(fā)出語音報警與燈光報警，避免高壓危險。 技術特點和優(yōu)勢： 太陽能電池板為蓄電池充電，為系統(tǒng)供能，環(huán)保、節(jié)能、新穎；兩路PWM充放電電路，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作；戶外探測器使用高性能室外三鑒探測器；微控制器采用宏晶科技的STC12C2052AD，一個時鐘/機器周期，高速、高可靠。 適應范圍： 與一般報警裝置相比，本設計工作環(huán)境為高壓，利用太陽能供電，為特定環(huán)境應用報警裝置。 市場分析： 國內外針對高壓環(huán)境報警裝置設計較少，并且其中多數(shù)設計復雜，造價昂貴，難以廣泛應用，本設計基于微控制器STC12C2052AD、ISD1820芯片，價格便宜，功能穩(wěn)定，太陽能供電，節(jié)能環(huán)保，本設計擁有很大的市場空間。本設計初步估計成本在一千元左右，而市場估價在四千元左右，生產利潤較高。
同類課題研究水平概述
- 國外研究發(fā)展現(xiàn)狀： 國外報警裝置的研究多數(shù)特殊功能的警報器，如光電煙霧警報器、電子警報器防空警報器、汽車警報器等。針對高壓工作環(huán)境的警報器如個人安全帽佩戴型——高壓活線接近警報器。 國內研究發(fā)展現(xiàn)狀： 關于高壓警報器研究的科拜科技的高壓接近警報器，警報開始距離 6.6 KV(對地電壓3.8KV)-80cm(標準狀態(tài))；音量 60dB以上(1m距離)；使用電池 CR2032鋰電池一個；使用可能溫度范圍-5℃+45℃；周波數(shù)50/60Hz可指定；高壓電帶電接近警報；適用與電器關系作業(yè)；防水構造。同類設計還有：EHSY西域的高壓帶電線接近警報器，其中設計基于鋰電池供能，沒有基于太陽能能源的利用，直接由高壓線經變壓器變壓供能，成本也太高，報警也多數(shù)只為語音報警，而燈光報警很少利用。 目前市場上存在的接近高壓環(huán)境警報器，主要由發(fā)射單元和接收單元兩部分構成，發(fā)射單元與接收單元通常相對布置在高壓環(huán)境入口處兩側。發(fā)射電路采用一塊VCC7555集成電路組成多諧振蕩器，諧振頻率可用可調電位器進行調節(jié)，三極管用于驅動換能器。接收電路如圖1-1所示，前端放大器運放N1、N2構成每級提供交流放大約80倍，D1及其后面的濾波網絡C1和R5用來濾掉超聲波范圍內的環(huán)境噪音，N3構成比較級，可提供一觸發(fā)預錄的“止步！高壓危險！”脈沖語言信號，從而發(fā)出告警語言。從而提醒進入高壓區(qū)域的人員必須保持適當?shù)陌踩嚯x。 現(xiàn)有技術的缺點： 1. 現(xiàn)有技術設計的電路中，電源都需要從外部接入，本設計中利用太陽能給蓄電池充電，通過蓄電池給系統(tǒng)供電，從而節(jié)約了能源，進一步降低了成本。 2.現(xiàn)有技術通過復雜的發(fā)射電路和接收電路完成環(huán)境監(jiān)測的功能，其中電路設計中涉及頻率問題，當外界干擾較強時，極有可能造成接受電路接受到的頻率不準確，從而使得系統(tǒng)可靠性下降。 3.告警語音提示不能根據實際環(huán)境需要進行靈活改變。
