具有超声波驱鼠功能的电缆移动侦测设备的设计和实现.pdf
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1、286 EPEM 2023.7 下电力装备Electric Equipment具有超声波驱鼠功能的电缆移动侦测设备的设计和实现广东电网有限责任公司中山供电局 吴棉廷 李新海 罗其锋 刘文平 高晓岚摘要:本文介绍了一种应用于电力电缆沟中的具有超声波驱鼠功能的无线检测装置。该系统主要用于对变电站电力电缆沟进行监测与分析处理,同时具有远程控制、定位与监控的功能,并可根据实际需要配置相应硬件平台及软件程序,以满足不同场景下的实时数据采集需求,从而提高电力电缆沟巡视工作效率以及可靠性。关键词:超声波驱鼠;电缆移动侦测;远程控制;电缆沟巡视变电站电缆沟内敷设着大量一二次电缆,是将变电站内负荷向用户侧输送,
2、以及电气设备信号传输的重要通道。由于电缆沟一般处于户外地底下,常年受雨水浸泡,环境阴湿,是老鼠等小动物蜗居的良好场所。若小动物咬断电缆,极有可能造成电缆短路,对变电站的可靠运行带来一定威胁1。而当前对变电站电缆沟的巡视主要采用人工周期性巡视的方法,需要逐个打开电缆沟盖板检查,存在工作效率低,时效性差等问题。超声波是一种新型的无损检测技术。在无线通信领域,其主要应用于远程控制、雷达测距和近距离监控等方面,与传统的有线方式相比具有体积小及成本低等优点2。本文针对变电站电缆沟巡视存在的问题,提出并研发了一种具有超声波驱鼠功能的电缆移动侦测设备,该装置以 STM32单片机为控制核心,实现远程对设备进行
3、定位,并通过在蓝牙模块上安装超声测距和红外探测设备,利用光电开关、高分辨率传感器,以及双极管等器件来检测移动侦测设备位置,同时结合光敏电阻与光照强度变化来判断移动侦测设备是否闭合,或者断开灯光照明灯或启动步进电机的运行状态,并通过蓝牙传输协议将数据传送到单片机进行处理,再通过蓝牙模块发送至 PC 端,实现无线通信功能。1 电缆移动侦测设备系统概述在通信电缆中,由于无线电波传播,可能会产生干扰。而无线通信电缆是通过天线来接收、发射和反射电磁波,因此可把无线传输技术称为“有线”。1.1 电缆移动侦测设备的特性通信距离较远,信号衰减快。可将其安装在电缆上,但由于其体积比较大且重量比较重。因此,对无线
4、传输系统要求不高。电缆移动侦测设备可通过发射模块和接收模块进行距离的测量,并根据探测到障碍物后所发出的信号确定所需信息,而设置超声探头将提高电缆近距离检测时的精度3。无线数据收发装置可实现远距离实时通讯。当需要进行远程控制时只需借助发射接收机,即可完成数据采集与发送。而无线电波的传输速度要远远高于有线通信方式传递速率和载流量等其他信号,所以对于移动侦测设备来说,无线数据收发装置的移动侦测可完成实时控制与远距离传输,并可实现对远程通信设备进行有效监控。在无线通信系统中使用有较高灵敏度和分辨率。本装置主要针对的是无遮挡光线下的蓝牙鼠笼式驱鸟器,以及有线小车移动检测设备设计制作而成,同时也考虑到远程
5、遥控需要一定范围内的实时监测定位与跟踪功能,所以其具有较强实用性以及可控性等特点。2023.7 下 EPEM 287电力装备Electric Equipment1.2 电缆移动侦测设备的外部影响移动电缆移动式设备易受外界环境因素干扰。由于无线光缆传输具有较强的随机性和不可控特性,因此无线电信号容易受到天气、电磁辐射等各种自然条件所带来影响。同时,无线光缆也存在一定程度上环境恶劣问题,如温度过高或过低都会对其正常通信造成不良影响甚至破坏通信效果。无线光缆也存在着电磁干扰的问题,因此无线电通信在应用中必须有足够大的抗静电能力,这样才能更好地发挥其功能。针对这些因素提出了超声波驱鼠技术。该方法是通过
6、发射端发出超声信号并经过放大器对传输到电缆上进行脉冲反射回波后返回接收端的设备,而利用环形天线作为探测装置则可获得较高灵敏度且稳定无干扰的无线通信距离和速度等信息,实现无线电通信目标,为移动通信行业的发展提供了良好前景。近距离检测。采用环形线圈对电缆进行近距离检测,可在一定距离内探测到有超声波探头的涡旋点,同时也可以通过发射功率大、灵敏度强且体积小等优点来完成无线充电功能。2 电缆移动侦测设备硬件设计2.1 电缆移动侦测设备整体方案由于超声波在介质中传播速度快,且其穿透性强,因此需要将整个设备与无线通信系统相连接。无线发射机采用的是 STM32F103C8T6芯片作为控制核心。蓝牙模块是一种体
7、积小、功能强的嵌入式应用产品,其可通过对单片机进行编程,来实现各种不同类型数据传输和接收操作等操作要求,同时也能够根据电缆终端位置实时显示相应距离,以满足不同距离的通信需求。蓝牙模块也是一种超声波无线应用,其可用来实现单片机与无线设备之间进行数据传输,同时还可通过控制其内部程序完成相关功能,如 LCD 显示、语音提示等。2.2 电源在搭建有超声波驱鼠设备时,电源是必不可少的。一般情况下可使用三节5V10A 电池作为驱动。因为电机功率较大且输出电压较高;而电机转速比较低、启动电流大等特点,所以需要通过外接晶振来满足要求即可完成任务要求。但随着科技的发展,传统驱动设备已不能满足需要,所以研究一种新
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