一種新型電氣工程柜的設(shè)計(jì)方案

張道更 劉靜 成茹

摘 要：本文涉及電氣工程柜技術(shù)領(lǐng)域，采用了以單片機(jī)單元為控制核心、以數(shù)字?jǐn)z像頭、話筒為通信單元，并采用無(wú)線通信方式，解決了傳統(tǒng)電氣工程柜通信繁瑣、不方便、不快捷的技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到了電氣工程柜自動(dòng)通信、遠(yuǎn)程圖像監(jiān)測(cè)的技術(shù)效果;采用現(xiàn)代智能語(yǔ)言解鎖、通話功能和指紋解鎖的加密技術(shù)效果，解決了電氣工程柜通信不安全的局限性，使系統(tǒng)達(dá)到了安全性高的技術(shù)效果;系統(tǒng)采用Zigbee節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、GPRS遠(yuǎn)程通信控制的技術(shù)設(shè)計(jì)，解決了傳統(tǒng)電氣工程柜無(wú)永磁通訊功能、就近手機(jī)通信易受電磁干擾的技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到了可遠(yuǎn)程通信多個(gè)電氣機(jī)柜、可通過(guò)手機(jī)和電腦無(wú)線遠(yuǎn)程與電氣工程柜通信的技術(shù)效果。

關(guān)鍵詞：電氣工程柜;Zigbee模塊;自動(dòng)通信;MCU單元;GPRS網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：TH1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1 背景技術(shù)

電氣工程柜的作用是配電控制將電能分配到各個(gè)負(fù)荷部位，及時(shí)在電路短路、過(guò)載和漏電時(shí)進(jìn)行斷電保護(hù)。配電柜的常見(jiàn)種類有固定面板式配電柜、防護(hù)式配電柜、抽屜式配電柜和動(dòng)力照明配電柜等。一般而言，電氣工程柜是由鋼材質(zhì)加工而成用來(lái)保護(hù)元器件正常工作的柜子。電氣柜制作材料一般分為熱軋鋼板和冷軋鋼板兩種。冷軋鋼板相對(duì)熱軋鋼板材質(zhì)更柔軟，更適合電氣柜的制作。

電氣工程柜用途廣泛，主要用于化工行業(yè)、環(huán)保行業(yè)、電力系統(tǒng)、冶金系統(tǒng)、工業(yè)、核電行業(yè)、消防安全監(jiān)控、交通行業(yè)等等。

工程師操作電氣工程柜時(shí)一般需要遠(yuǎn)程通信指導(dǎo)，但是現(xiàn)有的電氣工程柜一般沒(méi)有通信功能，且電氣工程柜附近一般存在較強(qiáng)的磁場(chǎng)，使電話等通訊設(shè)備無(wú)法正常使用。

2 具體設(shè)計(jì)方案

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本文所采用的技術(shù)方案：柜體為長(zhǎng)方體形狀，通信單元安裝在柜體的左側(cè)中央，柜體內(nèi)部的四個(gè)頂角上安裝分別安裝有數(shù)字?jǐn)z像頭;數(shù)字?jǐn)z像頭與通信單元通過(guò)通信線連接;通信單元為長(zhǎng)方體形狀;通信單元表面安裝有數(shù)字?jǐn)z像頭顯示屏和觸摸板，數(shù)字?jǐn)z像頭安裝在通信單元的前側(cè)頂端，顯示屏安裝在數(shù)字?jǐn)z像頭的下側(cè)，觸摸板安裝在通信單元的前側(cè)低端。

進(jìn)一步優(yōu)化方案，所用到的通信單元內(nèi)部包括單片機(jī)單元、A/D轉(zhuǎn)換模塊、語(yǔ)音識(shí)別模塊、通信接口、整流調(diào)壓模塊和D/A轉(zhuǎn)換模塊;通信接口一側(cè)連接在MCU單元的串口上，通信接口另一側(cè)連接有Zigbee模塊;語(yǔ)音識(shí)別模塊的輸出端和觸摸板的輸出端連接在 A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接在MCU單元的I/O口上，語(yǔ)音識(shí)別模塊的輸入端安裝有話筒;D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接控制有指示燈和揚(yáng)聲器;D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接在MCU單元的I/O口上;MCU單元一側(cè)連接數(shù)字?jǐn)z像頭，MCU單元另一側(cè)連接有顯示屏和存儲(chǔ)器。

整流調(diào)壓模塊的輸入端連接電氣工程柜電源輸入端，整流調(diào)壓模塊的輸出端分別連接MCU單元的電源腳、A/D轉(zhuǎn)換模塊的電源腳和D/A轉(zhuǎn)換模塊的電源腳;

再進(jìn)一步優(yōu)化方案，本文設(shè)計(jì)中的通信單元通過(guò)Zigbee模塊連接Zigbee節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)， Zigbee節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)交互連接，Internet網(wǎng)絡(luò)的另一側(cè)和交互連接有GPRS網(wǎng)絡(luò)，GPRS網(wǎng)絡(luò)另一側(cè)連接有遠(yuǎn)程通訊手機(jī)，Internet網(wǎng)絡(luò)上連接有遠(yuǎn)程通訊平臺(tái)。

除以上之外，為進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，本設(shè)計(jì)中所涉及到的通信單元和柜體之間安裝有橡膠隔電介質(zhì)。

3 總結(jié)

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本文所設(shè)計(jì)的電氣柜具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、使用單片機(jī)系統(tǒng)作為主控單元，集成了較大容量的存儲(chǔ)器和豐富強(qiáng)大的硬件接口電路，具有極高性能價(jià)格比，價(jià)格低廉實(shí)惠，適用于普遍推廣，使本系統(tǒng)具有較大的擴(kuò)充性，用戶可根據(jù)喜好添加所需功能;2、 整體結(jié)構(gòu)布線少、控制方式簡(jiǎn)單有效，并采用電氣工程柜自供電，系統(tǒng)環(huán)保節(jié)能;3、使用微軟小娜、小米等語(yǔ)音助手實(shí)現(xiàn)通信功能的喚醒，智能方便。

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