基本信息
- 项目名称：
- 基于太阳能供电的高压接近报警装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 针对远距离高压线路、工矿企业等高压供电系统常存在高压触电事故，设计此基于太阳能供电的高压接近报警装置。本设计以宏晶科技的STC12C2052AD的微控制器为核心，太阳能电池板供电，高性能室外三鉴探测器红外感应进行声光报警，能有效防止高压危险环境触电事故发生，保障人员与设备安全。
- 详细介绍：
- 微控制器采用宏晶科技的STC12C2052AD，一个时钟/机器周期，高速、高可靠；系统设计中通过微控制器STC12C2052AD控制2路PWM充放电电路，实现太阳能电池板对12V蓄电池的充电功能，2路8位ADC可以检测太阳能电池板电压和蓄电池电压,保证蓄电池提供给整个系统足够的电压；室外三鉴探测器由三组高精度被动红外探测装置和光照感应电路及模糊逻辑内核组成，只对真实人体或牲畜移动作出报警，用户也可以很据实际环境录入语音报警提示音。GSM无线模块可在单片机控制下给预存的号码发送短信通知其有异常情况，保持与工作人员的有效联系。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计、发明目的： 为了减少高压环境意外事故发生，保证高压下人员及设备安全，本设计基于宏晶科技的STC12C2052AD的微控制器，红外感应即可光电报警，太阳能供电，节能环保。 基本思路： 以STC12C2052AD的微控制器为核心，利用太阳能供电，使用高性能室外三鉴探测器红外感应，用ISD1820芯片完成语音录放，光电报警，避免高压危险事故发生。 创新点及技术关键： 1、基于太阳能电池光伏特性研制的太阳能充电系统，以太阳光为来源，给蓄电池充电提供能源，无需复杂昂贵的管线铺设，安全节能无污染，在市场竞争中占有巨大的优势。 2. 通过微控制器STC12C2052AD控制2路PWM充放电控制电路可实现两块蓄电池交替使用，充分保证系统稳定工作，并延长了蓄电池的使用寿命。 3. 微控制器采用宏晶科技的STC12C2052AD，一个时钟/机器周期，高速、高可靠，使用室外高性能户外探测器三鉴探测器、美国ISD公司的ISD1820芯片等稳定可靠元器件。 主要指标： 1.太阳能电池板的工作电压：17.2V 2.铅酸蓄电池12V/7Ah 3.ISD1820芯片录音时间8s～20s 4.三鉴探测器红外灵敏度3～18米可选
科学性、先进性
- 1.与一般报警装置相比，本设计基于太阳能供电，环保节能。一般报警装置多采用固有电池供电，本设计把高压警报与太阳能电池板连接，实现太阳能有效利用，保护环境，节约能源。 2.与一般报警装置相比，本设计工作环境为高压，为特定环境应用报警装置。 3.充放电控制电路可实现两块蓄电池交替使用，可以避免一块蓄电池在充电的同时放电，延长了蓄电池的使用寿命，并充分保证系统稳定工作。 4.相对于一般报警装置，本设计同时采用语音报警与灯光报警。 5.工作状态的设定：红外灵敏度跳线设定、探测模式调节、红外脉冲计数跳线设定、LED跳线设定。可自由设定探测范围、录音内容与时间、工作时间。 6. GSM模块可以给预存的号码发送短信通知其异常情况。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年4月10日“挑战杯”山东科技大学第六届学生课外学术科技作品竞赛特等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、现场演示、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 本设计安装在高压环境，白天太阳能电池板吸收太阳能并为蓄电池充电，保障系统工作，室外三鉴探测器感应真实人体或动物，在单片机控制下发出语音报警与灯光报警，避免高压危险。 技术特点和优势： 太阳能电池板为蓄电池充电，为系统供能，环保、节能、新颖；两路PWM充放电电路，保证系统稳定可靠工作；户外探测器使用高性能室外三鉴探测器；微控制器采用宏晶科技的STC12C2052AD，一个时钟/机器周期，高速、高可靠。 适应范围： 与一般报警装置相比，本设计工作环境为高压，利用太阳能供电，为特定环境应用报警装置。 市场分析： 国内外针对高压环境报警装置设计较少，并且其中多数设计复杂，造价昂贵，难以广泛应用，本设计基于微控制器STC12C2052AD、ISD1820芯片，价格便宜，功能稳定，太阳能供电，节能环保，本设计拥有很大的市场空间。本设计初步估计成本在一千元左右，而市场估价在四千元左右，生产利润较高。
同类课题研究水平概述
- 国外研究发展现状： 国外报警装置的研究多数特殊功能的警报器，如光电烟雾警报器、电子警报器防空警报器、汽车警报器等。针对高压工作环境的警报器如个人安全帽佩戴型——高压活线接近警报器。 国内研究发展现状： 关于高压警报器研究的科拜科技的高压接近警报器，警报开始距离 6.6 KV(对地电压3.8KV)-80cm(标准状态)；音量 60dB以上(1m距离)；使用电池 CR2032锂电池一个；使用可能温度范围-5℃+45℃；周波数50/60Hz可指定；高压电带电接近警报；适用与电器关系作业；防水构造。同类设计还有：EHSY西域的高压带电线接近警报器，其中设计基于锂电池供能，没有基于太阳能能源的利用，直接由高压线经变压器变压供能，成本也太高，报警也多数只为语音报警，而灯光报警很少利用。 目前市场上存在的接近高压环境警报器，主要由发射单元和接收单元两部分构成，发射单元与接收单元通常相对布置在高压环境入口处两侧。发射电路采用一块VCC7555集成电路组成多谐振荡器，谐振频率可用可调电位器进行调节，三极管用于驱动换能器。接收电路如图1-1所示，前端放大器运放N1、N2构成每级提供交流放大约80倍，D1及其后面的滤波网络C1和R5用来滤掉超声波范围内的环境噪音，N3构成比较级，可提供一触发预录的“止步！高压危险！”脉冲语言信号，从而发出告警语言。从而提醒进入高压区域的人员必须保持适当的安全距离。 现有技术的缺点： 1. 现有技术设计的电路中，电源都需要从外部接入，本设计中利用太阳能给蓄电池充电，通过蓄电池给系统供电，从而节约了能源，进一步降低了成本。 2.现有技术通过复杂的发射电路和接收电路完成环境监测的功能，其中电路设计中涉及频率问题，当外界干扰较强时，极有可能造成接受电路接受到的频率不准确，从而使得系统可靠性下降。 3.告警语音提示不能根据实际环境需要进行灵活改变。
