實(shí)驗(yàn)室電路自動(dòng)化控制及斷電報(bào)警裝置設(shè)計(jì)

摘 要：本論文主要設(shè)計(jì)了了一種電路自動(dòng)化控制及斷電報(bào)警裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室電路設(shè)備的自動(dòng)報(bào)警、切換電源和自動(dòng)化控制，報(bào)警裝置能夠在沒有實(shí)驗(yàn)人員干預(yù)的情況下，實(shí)驗(yàn)人員可以實(shí)時(shí)掌握實(shí)驗(yàn)室電路設(shè)備的運(yùn)行情況、運(yùn)行狀態(tài)等，該裝置的使用，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行成本，降低了實(shí)驗(yàn)室運(yùn)維工作人員的工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的遠(yuǎn)程控制，達(dá)到實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化控制的目的，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)室的資源。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室電路；自動(dòng)化控制；斷電報(bào)警；裝置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.090

1 引言

實(shí)驗(yàn)室電路管理是實(shí)驗(yàn)室管理的關(guān)鍵，電路設(shè)施是每一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)部分，近年來，我國實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展水平不斷提高，供電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)不斷再完善，在電路的管理過程中也需要及時(shí)對其進(jìn)行完善，在不同時(shí)間段和不同線路采用分別控制的方式，以便節(jié)約設(shè)備的用電，但是有些實(shí)驗(yàn)室因其特殊要求，需要為電路設(shè)施提供穩(wěn)定的電源，避免因停電而造成經(jīng)濟(jì)損失或者事故[1]。就目前而言，供電設(shè)備的報(bào)警和控制供電是分別安裝的，一般情況下，供電設(shè)備的控制裝置包括人工控制方式、感應(yīng)控制方式和定時(shí)控制方式等；報(bào)警設(shè)備則包括采集信號(hào)、電路的識(shí)別、電路等，報(bào)警器的信息大部分來源于電壓或者電流，在這種情況下，如果電流出現(xiàn)斷電的情況，報(bào)警器則不會(huì)發(fā)出報(bào)警信息。

2 技術(shù)方案

該裝置中主要由信號(hào)采集模塊、電源供給模塊、控制模塊、預(yù)備電源模塊和信號(hào)輸出模塊組成，控制模塊中主要由CPU、主控電路和按鍵組成，分線路的斷電和供電是由CPU控制，該控制信號(hào)是通過主控電流進(jìn)行傳輸。信號(hào)采集模塊主要由上電狀態(tài)電線偵測模塊、采集電壓子模塊和斷電狀態(tài)電線偵測模塊組成，信號(hào)輸出模塊由窗口顯示電路和收發(fā)短信電路組成，信號(hào)采集模塊輸入的偵測信號(hào)是由CPU來監(jiān)控和處理的，窗口顯示電路和GSM收發(fā)短信電路將處理完成后的信號(hào)輸出，來達(dá)到無線或者有線報(bào)警的目的，以便相關(guān)人員能夠準(zhǔn)確無誤地了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備情況?？刂颇K則由時(shí)鐘電路組成，在該模塊中，能夠?qū)崿F(xiàn)對不同線路的分時(shí)控制。預(yù)備電源模塊主要負(fù)責(zé)設(shè)備在斷電情況下，自動(dòng)切換到供電電源。電壓采集模塊主要由配電箱輸入電壓采集功能和負(fù)載電線電壓采集功能組成 [2]。

3 應(yīng)用方式

在供電系統(tǒng)能夠穩(wěn)步工作時(shí)，采用放電電流進(jìn)行檢查，該方法是通過交流無源傳感器產(chǎn)生的放電電流來進(jìn)行檢查，在供電系統(tǒng)沒有任何短路和短路的正常運(yùn)行情況下，通過CPU采集放電電流，使用電流互感器采集該放電電流，切該放點(diǎn)電流在正常范圍之內(nèi)，以便實(shí)現(xiàn)對供電設(shè)備的監(jiān)控，如果有電路電纜破壞或者斷開的情況下，此時(shí)在電纜末端，使用交流無源傳感器不能產(chǎn)生正常值范圍的不放電電流，因此CPU就采集不到正常值范圍內(nèi)的檢測電流，此時(shí)電流互感器將該信號(hào)被傳輸?shù)綄⒃撔盘?hào)送至CPU，CPU立刻做出換電路的指示，同時(shí)將該信號(hào)發(fā)送至實(shí)驗(yàn)室工作人員，該信號(hào)的發(fā)送是通過GSM短信收發(fā)電路來實(shí)現(xiàn)的，而且也可以將該信號(hào)顯示到液晶顯示器上。該裝置的實(shí)現(xiàn)，不需要人員干預(yù)，能夠在沒有實(shí)驗(yàn)室工作人員在現(xiàn)場的情況下，了解實(shí)驗(yàn)室電路的運(yùn)行情況，保證了實(shí)驗(yàn)室的安全，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室智能化管理。

遠(yuǎn)程控制的實(shí)施方案：當(dāng)天氣出現(xiàn)異常時(shí)，相關(guān)管理人員采用手機(jī)發(fā)送短信的形式，將指令發(fā)送給系統(tǒng)GSM短信模塊，當(dāng)控制器的CPU收到該短信時(shí)，對其分析，通過分析的結(jié)果來判斷是打開還是關(guān)閉設(shè)備電源，以便實(shí)現(xiàn)對該轉(zhuǎn)正的遠(yuǎn)程操作。

備用電的管理實(shí)施方案：首先將UPS智能電源配備到系統(tǒng)中，使用鋰離子電池（可充電）作為備用電源，UPS智能電源會(huì)在突然斷電或者系統(tǒng)遭受到外力破壞時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)供電，該電源能夠保證設(shè)備工作4小時(shí)，及其以上，同時(shí)能夠?qū)╇姸擞?jì)時(shí)和狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)檢測，將監(jiān)測到的報(bào)警信息以短信的形式發(fā)送。

報(bào)警設(shè)備的管理實(shí)施方案：在正常情況下，實(shí)驗(yàn)室的電路設(shè)置是不會(huì)發(fā)出報(bào)警信息的，一旦報(bào)警器所監(jiān)測的信息超出正常范圍是，報(bào)警器則發(fā)出報(bào)警信息，當(dāng)電路設(shè)備發(fā)生斷路、短路、著火等情況是，報(bào)警器立刻給出報(bào)警信息，該報(bào)警信息通過GSM短信功能模塊發(fā)送到實(shí)驗(yàn)室管理人員手機(jī)上或者電腦顯示器上，此時(shí)實(shí)驗(yàn)室工作人員則立刻采取相應(yīng)措施進(jìn)行管理，保證實(shí)驗(yàn)室的安全。

4 小結(jié)

本文對實(shí)驗(yàn)室電路自動(dòng)化控制及斷電報(bào)警裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，該裝置通過CPU來實(shí)現(xiàn)對主控和備用電路的控制，不僅能夠完成電路的自動(dòng)控制工作和開關(guān)操作，而且也能夠?qū)崿F(xiàn)人工控制，人工控制是通過后臺(tái)所發(fā)出的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制，遠(yuǎn)程控制是通過發(fā)送短信的方式來實(shí)現(xiàn)的，該裝置實(shí)現(xiàn)了智能化的管理。

當(dāng)該備用電池在突然斷電或者系統(tǒng)遭受到外力破壞時(shí)，能夠可自動(dòng)啟動(dòng)供電系統(tǒng)，當(dāng)該實(shí)驗(yàn)室的電路設(shè)施遭到給發(fā)使用時(shí)，則會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)將監(jiān)測到的報(bào)警信息以短信的形式發(fā)送。

參考文獻(xiàn)：

[1]程心，解光軍，呂洪君，梁華國.以集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室為例淺談高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2014，17（06）：145-146+149.

[2]李悅，楊海明，楊國志，任小青.報(bào)警電路的設(shè)計(jì)與仿真[J].信息技術(shù)，2014（01）：95-97.

作者簡介：王壽江（1988-），男，本科，助理工程師，從事電氣方面的研究。