近年來，隨著我國(guó)電力事業(yè)的迅猛發(fā)展，高壓開關(guān)柜設(shè)備越來越多，開關(guān)柜設(shè)備誤操作事故是整個(gè)電力行業(yè)安全生產(chǎn)事故中最嚴(yán)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(yùn)行，重則導(dǎo)致人身傷亡。開關(guān)設(shè)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(guān)設(shè)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(guān)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(cuò)間隔等類似事故仍時(shí)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(guān)設(shè)備前對(duì)操作設(shè)備進(jìn)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(guān)柜自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜開啟后的間隔語音信息提醒，通知操作人員所打開開關(guān)柜的相關(guān)信啟，并記錄開關(guān)柜的開啟和關(guān)閉時(shí)間，形成歷史記錄。各語音提醒裝置擬采用微機(jī)進(jìn)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(guān)柜自動(dòng)識(shí)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(guān)柜發(fā)送端和接收、記錄的系統(tǒng)后臺(tái)。其中，發(fā)送端完成以下功能：當(dāng)開關(guān)柜門打開時(shí)，發(fā)送端裝置開始間接播放開關(guān)柜的語音信息，以便于工作人員確認(rèn)是否操作正確的開關(guān)柜，并向后臺(tái)發(fā)送經(jīng)PT2262編碼后的開門事件信息，供后臺(tái)記錄開關(guān)柜編號(hào)及開門時(shí)間；當(dāng)工作人員確認(rèn)并按下裝置的確認(rèn)按鈕后，浯音提醒關(guān)閉，發(fā)送端向后臺(tái)發(fā)送編碼后的確認(rèn)操作事件信息；當(dāng)工作人員完成操作后關(guān)閉開關(guān)柜門時(shí)，裝置向后臺(tái)發(fā)送編碼后的關(guān)門事件信息，供后臺(tái)記錄開關(guān)柜編號(hào)及關(guān)門時(shí)間；此外，當(dāng)裝置電池電量低于一定值時(shí)發(fā)送端發(fā)送低電量報(bào)警事件信息至系統(tǒng)后臺(tái)。系統(tǒng)后臺(tái)主要功能是負(fù)責(zé)記錄各開關(guān)柜開門、關(guān)門及確認(rèn)操作的時(shí)間，提供操作記錄查詢以及裝置低電量報(bào)警等。

      1.2發(fā)送端設(shè)計(jì)

　　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(jī)控制模塊等幾個(gè)功能模塊，其中，電池給整個(gè)發(fā)送端供電。

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

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

　　WT588D中共有220個(gè)語音地址，每個(gè)地址可以組合多段語音是WT588D具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。在開關(guān)柜的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中，播放的語音基本相似，只是各個(gè)開關(guān)柜名稱及編號(hào)不同而已。如果將所有的語音完整地存放進(jìn)存儲(chǔ)器中，在錄音時(shí)需要針對(duì)每個(gè)開關(guān)柜單獨(dú)錄制，比較復(fù)雜，容易出錯(cuò)。而采用WT588D分段錄制，然后加以組合，這樣只改變與開關(guān)柜名稱及編號(hào)相對(duì)應(yīng)部分的錄音既可，大大簡(jiǎn)化了錄制過程。

　　語音播報(bào)功能主要由單片機(jī)控制語音輸出。利用單片機(jī)3條普通的I/O端口線模擬二線串口總線時(shí)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(qiáng)。DF模塊的傳輸距離與調(diào)制信號(hào)頻率及幅度，發(fā)射電壓技電池容量，發(fā)射天線，接收機(jī)的敏感度等有關(guān)。一般在開闊區(qū)最大發(fā)射距離約800m。作者實(shí)測(cè)空曠環(huán)境在四節(jié)5號(hào)電池供電的情況下有效發(fā)射距離可達(dá)100m以上。作為開關(guān)柜自動(dòng)識(shí)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(jià)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(shí)別最常用的芯片之一。PT2262芯片中有3個(gè)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(guān)控制地址碼，使各開關(guān)柜有唯一對(duì)應(yīng)的地址。通過六位數(shù)據(jù)位編碼對(duì)應(yīng)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(gè)開關(guān)柜事件都有唯一的編碼對(duì)應(yīng)表示，只需要正確識(shí)別數(shù)據(jù)可以判別。

       電壓監(jiān)視電路實(shí)際采用滯回比較電路檢測(cè)電池電壓。當(dāng)電壓過低，影響芯片正常工作或語音播報(bào)時(shí)，電路輸出端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變。單片機(jī)采集到以后做出相應(yīng)動(dòng)作。1.3系統(tǒng)后臺(tái)結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)后臺(tái)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(jī)和觸摸屏等設(shè)備。無線接收電路接收發(fā)送方的物理信號(hào)，將信號(hào)反相后傳輸?shù)紺8051F330單片機(jī)，作為軟件解碼信號(hào)的輸入。單片機(jī)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(guān)柜編號(hào)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(qǐng)讀者參考相關(guān)文獻(xiàn)。基于抗干擾能力及和單片機(jī)配合工作時(shí)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。