近年來，隨著我國電力事業(yè)的迅猛發(fā)展，高壓開關柜設備越來越多，開關柜設備誤操作事故是整個電力行業(yè)安全生產(chǎn)事故中最嚴重的事故，也是多發(fā)的事故之一，誤操作事故的后果輕則引起系統(tǒng)解列運行，重則導致人身傷亡。開關設備誤操作事故的發(fā)生雖然有著管理和人為主觀方面的因素，但是開關設備本身存在安全隱患也是極其重要的因素。

　　目前各電力企業(yè)中所采用的開關柜能在一定程度上防止電氣誤操作。然而，由于操作人員的疏忽大意，走錯間隔等類似事故仍時有發(fā)生，為了避免操作人員疏忽而造成的觸電事故頻繁發(fā)生，迫切需要一種能夠在操作人員操作開關設備前對操作設備進行語音提示的信息裝置。

　　本文在此背景下提出并開發(fā)了一套智能高壓開關柜自動識別系統(tǒng)，實現(xiàn)開關柜開啟后的間隔語音信息提醒，通知操作人員所打開開關柜的相關信啟，并記錄開關柜的開啟和關閉時間，形成歷史記錄。各語音提醒裝置擬采用微機進行統(tǒng)一管理和信息查詢。

　　1系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)

　　1.1系統(tǒng)功能

　　圖1所示為本智能高壓開關柜自動識別系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。本系統(tǒng)由兩部分組成，分別是開關柜發(fā)送端和接收、記錄的系統(tǒng)后臺。其中，發(fā)送端完成以下功能：當開關柜門打開時，發(fā)送端裝置開始間接播放開關柜的語音信息，以便于工作人員確認是否操作正確的開關柜，并向后臺發(fā)送經(jīng)PT2262編碼后的開門事件信息，供后臺記錄開關柜編號及開門時間；當工作人員確認并按下裝置的確認按鈕后，浯音提醒關閉，發(fā)送端向后臺發(fā)送編碼后的確認操作事件信息；當工作人員完成操作后關閉開關柜門時，裝置向后臺發(fā)送編碼后的關門事件信息，供后臺記錄開關柜編號及關門時間；此外，當裝置電池電量低于一定值時發(fā)送端發(fā)送低電量報警事件信息至系統(tǒng)后臺。系統(tǒng)后臺主要功能是負責記錄各開關柜開門、關門及確認操作的時間，提供操作記錄查詢以及裝置低電量報警等。

      1.2發(fā)送端設計

　　本系統(tǒng)的發(fā)送端結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括電池、傳感器、語音模塊、無線發(fā)送模塊、編碼器、電壓監(jiān)視電路和單片機控制模塊等幾個功能模塊，其中，電池給整個發(fā)送端供電。

　　傳感器選用磁性開關，用于向以單片機為核心的控制模塊提供柜門的開關狀態(tài)。

　　語音模塊以WT588D為核心。WT588D是具有51單片機內(nèi)核的語音芯片，可以通過個人計算機上錄制好的語音信息下載到芯片內(nèi)置的SPI-Flash存儲器，或者外掛的大容量存儲器。

　　WT588D中共有220個語音地址，每個地址可以組合多段語音是WT588D具有的獨特優(yōu)點。在開關柜的自動識別系統(tǒng)中，播放的語音基本相似，只是各個開關柜名稱及編號不同而已。如果將所有的語音完整地存放進存儲器中，在錄音時需要針對每個開關柜單獨錄制，比較復雜，容易出錯。而采用WT588D分段錄制，然后加以組合，這樣只改變與開關柜名稱及編號相對應部分的錄音既可，大大簡化了錄制過程。

　　語音播報功能主要由單片機控制語音輸出。利用單片機3條普通的I/O端口線模擬二線串口總線時序與WT588D語音芯片連接，控制語音芯片播放。

　　無線發(fā)送選用DF發(fā)射模塊。DF無線發(fā)射模塊通訊方式為調(diào)幅AM，工作頻率為315MHz，為ISM頻段，發(fā)射功率小于500mW。DF超再生式接收模塊通訊方式為調(diào)頻AM，接收靈敏度高，用示波器觀察輸出波形干凈，抗干擾能力強。DF模塊的傳輸距離與調(diào)制信號頻率及幅度，發(fā)射電壓技電池容量，發(fā)射天線，接收機的敏感度等有關。一般在開闊區(qū)最大發(fā)射距離約800m。作者實測空曠環(huán)境在四節(jié)5號電池供電的情況下有效發(fā)射距離可達100m以上。作為開關柜自動識別的無線通信可以滿足要求。

　　編碼器采用PT2262。PT2262是一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，是目前在無線通訊電路中作地址編碼識別最常用的芯片之一。PT2262芯片中有3個12他(A0～A11)三態(tài)地址端管腳(懸空，接高電平，接低電平)，并有6位(D0～D5)數(shù)據(jù)端管腳。本系統(tǒng)中采用六位地址碼和六位數(shù)據(jù)碼。通過撥碼開關控制地址碼，使各開關柜有唯一對應的地址。通過六位數(shù)據(jù)位編碼對應不同的事件。由六位地址碼和六位數(shù)據(jù)位組成一組編碼。從而任何一個開關柜事件都有唯一的編碼對應表示，只需要正確識別數(shù)據(jù)可以判別。

       電壓監(jiān)視電路實際采用滯回比較電路檢測電池電壓。當電壓過低，影響芯片正常工作或語音播報時，電路輸出端會產(chǎn)生一個負跳變。單片機采集到以后做出相應動作。1.3系統(tǒng)后臺結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)后臺接收端的原理結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要包括無線接收模塊、單片機和觸摸屏等設備。無線接收電路接收發(fā)送方的物理信號，將信號反相后傳輸?shù)紺8051F330單片機，作為軟件解碼信號的輸入。單片機解碼后將結(jié)果發(fā)送至觸摸屏，由觸摸屏根據(jù)解碼結(jié)果中六位地址碼和六位數(shù)據(jù)位記錄開關柜編號及事件形成歷史記錄。

　　無線接收模塊同樣選用DF接收模塊，DF接收模塊又可分為超再牛接收模塊和超外差接收模塊。二者具體的比較這里就不一一列出，如有需要請讀者參考相關文獻。基于抗干擾能力及和單片機配合工作時的穩(wěn)定性，本為選用DF超外差RX3600高可靠性高靈敏的接收模塊。