变电站智能防小动物挡板研究

变电站智能防小动物挡板研究

李瑾刘栖盛兴隆刘鹏

（贵州电网有限责任公司贵阳供电局贵州贵阳550001）

摘要：变电站主控室为了防止老鼠、蛇、或其它小动物误入造成电气设备事故，通常要在房间的门口设置挡板，在使用中给运行检修人员带来了极大的不便。

本文结合实际问题，提出了一种变电站防小动物的智能门禁装置，该装置基于红外感应模块来判断旋转门附近是否有人，来选择旋转门的开闭，既防止了小动物进入室内，又给变电运行和检修人员出入工作提供了方便，

关键词：变电站；防小动物挡板；智能门禁

1.变电站防鼠挡板的研究背景

目前，变电站的主控室、配电装置室、电缆室、继保室等等重要的气室进门处都设置有一块被称为防鼠挡板，其目的就是为了防止蛇、老鼠、猫、狗等小动物进入变电站主控室运行间隔，从而导致电气设备发生事故。

2.基本研究构架

相对于传统的防鼠挡板，此项目加入了一些智能控制，即一款基于单片机的自动门控制系统。采用单片机为控制核心、红外反射式光电传感器来感应是否有人靠近，并且采用步进电机来带动门的开启与关闭。

另外，在自动门的设计上，将会增加一个手动模式，手动控制自动门的状态。此项设计的目的在于：若需要搬运设备的时候，将自动门手动控制成常开状态，使搬运人员在搬运设备的时候出入方便。

3.智能挡板控制原理

变电站防小动物的智能门禁装置，包括单片机、图像识别模块、红外感应模块、电机以及语音播报器。本设计主要通过红外感应模块来识别旋转门附近是否有人，如果有人在通过图像识别模块来判断进入旋转门内的人的身份是否合法，身份得到确认后旋转门则自动打开，当工作人员进入旋转门内，且红外感应模块没有感应的门附近有人时，旋转门此时关闭，这样便可避免老鼠、蛇等小动物进入变电站运行间隔，造成运行设备发生故障，同时也方便人变电站工作人员例行巡检工作。

智能化防小动物挡板工作原理：变电站防小动物的智能门禁装置的结构示意图如图1及图2所示，包括单片机1、图像识别模块2、红外感应模块3、电机4以及语音播报器6。所述的单片机1通过数据线分别与图像识别模块2、红外感应模块3、电机4以及语音播报器6连接，电机4的主轴与减速器5的输入轴连接，减速器5的输出轴通过联轴器7与旋转门8的旋转轴连接，所述的红外感应模块3以及语音播报器6安装在旋转门8内，图像识别模块2安装在旋转门旁离地面155cm的墙上。所述的单片机1为AT89S51单片机。

当有工作人员人走到旋转门8附近时，红外感应模块3能够感应到工作人员，并将感应信号传送给单片机1，此时单片机1通过图像识别模块2扫描工作人员安全帽或者工作牌上logo图像，并对该图像信息进行分析和处理，如果所采集的logo图像与预设的图像相近或者相同，单片机1则发出开门控制信号给电机4，电机4正向旋转并将门打开，同时启动语音播报器6，通过语音播报器6播报的信息提醒现场工作人员在进入开关气室时是否严格执行安规，戴有安全帽，并且提示工作人员在工作时注意安全，减少了事故的发生率。当工作人员进入旋转门8内后，红外感应模块3没有感应的旋转门8附近有人时，单片机1则发出关门控制信号给电机4，电机4反向旋转并将旋转门8关闭。

除了红外感应自动开闭门禁，内外门框旁还设置有按键开关，如遇到紧急情况或者智能门禁装置维护时，可以使用按键开关来开闭门。使用按键开关配合红外感应装置，可实现门禁的灵活运用。

4.智能挡鼠板硬件设计

4.1图像识别模块

该设计加入人像识别功能。人像识别技术以人脸信息为基础，其包括人像检测、人像跟踪、人像比对三个部分，可以实现人像的静态检索、人像的动态比对，实现人脸结合人体的人像应用。通过在数据库里设置标准作业图片（正确佩戴安全帽，着南网工装，携带工作牌等）与现实扑捉到的图像比对，来判断是否开门。

4.2红外感应模块

普通人会发出的特定波长红外线，用专门设计的红外线热释电传感器就可以有针对性的检测这种红外线存在与否，当人体红外线照射到传感器上后，因热释电效应将向外释放负荷，后续电路经过检测处理后就能发出控制信号，这种专门设计的探头只对波长为10um左右的红外辐射敏感，所以除人体外，其他物体不能引发探头动作。红外线感应模块采用具有体积小、使用方便、工作可靠、检测灵敏、探测角度大、感应距离远等一系列的独特优异功能。

对人体的敏感程度还和人的运动方向有很大的关系，红外线热释电传感器对于径向移动反应对不敏感，而对于横切方向（即与半径横切方向）移动则最为敏感，所以在现场选择的安装位置是避免红外探头误报，求得最佳灵敏度的极为重要的一环。

4.3单片机

该设计采用AT89S51单片机，它具有功耗低高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，集诸多优点于一身。AT89S51单片机作为整个系统的控制核心，原理简单，功能强大，可造作性强，可根据不同的需要实现不同的功能。

4.4步进电机

步进电机是纯粹的数字控制电动机，它将电脉冲信号专变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此适合于单片机控制。步进电机的角位移与脉冲数严格成正比具有良好的跟随性。以由步进电机与驱动电路组成的开环数控系统，即非常简单、廉价，又非常可靠。

5.智能化挡板创新点

5.1智能化管理。变电站防小动物的智能门禁装置，实时记录变电站重要气室进出人员及相应事件，同时储存相应数据以备查询。

5.2人像识别功能，规范着装。图像识别模块通过对工作人员实际着装情况与系统预设规范的图像进行对比分析，相似或者相同才可开门，这样可以通过对预设图片的规范设置，让工作人员在变电站内工作更为规范。

5.3语音播报，安全提醒。可以通过语音播报功能提醒现场作业人员是否严格执行安规，起到安全提醒作用。

6.结语

该智能化小动物挡板可广泛运用于发电厂、变电站、加油站、粮库单位，不仅可以防止小动物误入室内造成电气设备事故，而且也为变电运行及检修人员工作提供了方便。

目前智能门禁的使用已经越来越广泛，自动感应门技术也越来越成熟。将这一技术运用于变电站中，通过调试和实践，可以使变电站防小动物的措施更加的方便。与此同时，在以后不断实践和创新改进的过程中，可考虑增加室内温湿度报警装置、SF6超标报警装置等，并与语音播报系统配合，不断提升变电站智能化、自动化的管理水平。

参考文献：

{1}王建中.变电站防小动物工作存在问题分析及规范方法[J].机电信息，2014（21）

{2}吴智刚、黄宏盛、李峰辉.变电站智能门禁系统的研究与实践研究[J].能源电力.2015.02

{3}宣俊楠、王天安.变电站智能化防小动物挡板研究[J].电力技术.2015年12月下