音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统的制作方法

    专利2022-07-09  86


    本发明涉及音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统,属于智能控制、电子检测、查找装置技术领域。

    当前用电设施越来越多,地下电线电缆也越来越多,当遇到大雨,电线会被雨水覆盖,一旦发生漏电,后果不堪设想,并且当今科技越来越发达,大型音乐喷泉、造浪池等大型的水电设施越来越多。例如,音乐喷泉下的潜水泵的额定电压一般为380v,一旦漏电危害巨大,并且因为水中的电气设施较多,以当前的技术不能尽快找到漏电点而花费大量人力物力,并且效率极低。针对此问题,设计了音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统,此系统能够尽快找到漏电点位置,立刻切断漏电电源总开关,并发送给后台人员漏电点位置,同时提醒路人该位置处存在漏电危险。所设计的音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统具有较好的稳定性和可靠性,能够测出漏电点位置,实用性强。该系统将涉及单片机技术、检测技术、数字信号处理、模拟电子技术、数字电子技术和通信技术等知识背景。



    技术实现要素:

    本发明根据音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统的具体技术特点,实现水中漏电点位置检测及二次保护系统的高效性、准确性以及所获信息的可靠性、实时性。利用水中漏电点位置检测系统获取对应信息,通过信号处理与控制系统,快速计算出漏电点的相对位置,并对信号执行系统和报警系统进行控制,实现报警、水中漏电点位置检测、切断漏电电源总开关等功能。从提高系统可靠性、实用性以及降低经济成本的角度出发,以检测漏电点位置、及时切断漏电电源总开关并及时报警为目的,设计了音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统。

    为实现上述目的,发明了音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统。水中漏电点位置检测是基于漏电点在水中产生的等电势线是呈圆形分布且距漏电点越远电势越小的物理规律,通过所设计的装置与计算方法巧妙地获取漏电点位置,通过信号处理与控制系统对报警系统和信号执行系统进行控制,使其完成水中漏电点位置检测,漏电报警等无人操作的各项功能,其特征包括水中漏电点位置检测系统、信号处理与控制系统、信号执行系统和报警系统:

    所述的水中漏电点位置检测系统包括2个圆形电压检测装置(1),信号收集模块(2),其中每个圆形电压检测装置(1)包括16个电压检测器(11);

    其中16个电压检测器(11)组成一个圆形电压检测装置(1),且两个完全相同的圆形电压检测装置(1)相隔一定距离,信号收集模块(2)的输入端分别与两个圆形电压检测装置(1)的输出端相连;

    所述的信号处理与控制系统包括信号处理模块(3),系统主控板(4);

    其中信号处理模块(3)的输出端与系统主控板(4)的输入端相连;

    所述的信号执行系统包括漏电点位置无线发送模块(5),维修后台的客户端(6),无线断路器子电路(7),液晶显示模块(8);

    其中漏电点位置无线发送模块(5)的输入端与系统主控板(4)的输出端相连,漏电点位置无线发送模块(5)发出漏电点位置信号,由维修后台的客户端(6)和无线断路器子电路(7)接收,无线断路器子电路(7)安装在音乐喷泉的总线上,液晶显示模块(8)的输入端与系统主控板(4)的输出端相连;

    所述的报警系统包括led报警闪光灯电路(9),蜂鸣器开关电路(10);

    其中系统主控板(4)的输出端分别与led报警闪光灯电路(9)和蜂鸣器开关电路(10)的输入端相连。

    与现有寻找漏电点位置的技术,本发明可以提高很大的效率:

    在音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统中,通过所设计的水中漏电点位置检测系统,准确快速地把信号传输到信号处理与控制系统。信号处理与控制系统将从水中漏电点位置检测系统获取的信号进行对比、运算迅速地分析出漏电点的相对位置,通过系统主控板,完成漏电报警、水中漏电点位置检测与发送、切断漏电电源总开关等功能。整个系统在漏电点位置检测与发送、漏电报警、切断漏电电源总开关、实现一体化、自动化,系统测试点易于安装,操作简单,可行性高且实用性强。

    附图说明

    图1为本发明所述的音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统结构图。

    图2为本发明所述的由16个电压检测器(11)组成的圆形电压检测装置(1)结构图。

    图3为基于圆形电压检测装置(1)的水中漏电点位置检测系统结构图。

    图4为水中漏电点位置的确定方法流程图。

    具体实施方式

    本发明基于电压检测器设计的一种音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统,主要应用于水中电气设备漏电点位置检测及二次保护,根据附图叙述本发明的具体实施方式。

    图1为本发明所述的音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统结构图。如图1,图2,图3,图4所示,本发明的硬件电路具体实施方式如下:

    本发明基于电压检测器设计的一种音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统,较佳实施方案中包括:水中漏电点位置检测系统、信号处理与控制系统、信号执行系统和报警系统。

    所述的水中漏电点位置检测系统包括2个圆形电压检测装置(1),信号收集模块(2),其中每个圆形电压检测装置(1)包括16个电压检测器(11);

    其中16个电压检测器(11)组成一个圆形电压检测装置(1),且两个完全相同的圆形电压检测装置(1)相隔一定距离,信号收集模块(2)的输入端分别与两个圆形电压检测装置(1)的输出端相连;

    所述的信号处理与控制系统包括信号处理模块(3),系统主控板(4);

    其中信号处理模块(3)的输出端与系统主控板(4)的输入端相连;

    所述的信号执行系统包括漏电点位置无线发送模块(5),维修后台的客户端(6),无线断路器子电路(7),液晶显示模块(8);

    其中漏电点位置无线发送模块(5)的输入端与系统主控板(4)的输出端相连,漏电点位置无线发送模块(5)发出漏电点位置信号,由维修后台的客户端(6)和无线断路器子电路(7)接收,无线断路器子电路(7)安装在音乐喷泉的总线上,液晶显示模块(8)的输入端与系统主控板(4)的输出端相连;

    所述的报警系统包括led报警闪光灯电路(9),蜂鸣器开关电路(10);

    其中系统主控板(4)的输出端分别与led报警闪光灯电路(9)和蜂鸣器开关电路(10)的输入端相连。

    如图3所示,音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统中所述的水中漏电点位置检测系统的具体实施方式如下:

    相隔一定距离的两个圆形电压检测装置(1)能检测出在其圆心p、q附近各个方向相距直径距离d的水中漏电电压,并分别把测出的电压经过信号收集模块(2)传输到信号处理模块(3)。

    具体来说:系统有两个圆形电压检测装置(1),如图3,其两圆心p、q相距一定距离,每个圆形电压检测装置(1)由圆形均匀排列的16个电压检测器(11)组成,如图2,其中每个电压检测器(11)的两极都相距直径d。每个圆形电压检测装置(1)能检测出在圆心附近各个方向相距直径距离d的水中漏电电压,并分别把测出的所有水中漏电电压值经过信号收集模块(2)传输到信号处理模块(3)。

    如图4所示,音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统中所述的信号处理与控制系统,在获取水中漏电点位置检测系统的电压信号后的具体实施方式如下:信号收集模块(2)接收到两个圆形电压检测装置(1)的信号传输到信号处理模块(3),通过信号处理模块(3)处理完后送到系统主控板(4),系统主控板(4)接收到信号经过处理后,传输到警报系统和信号执行系统进行控制。

    其原理为:根据漏电点在水中产生的等电势线是呈圆形分布且距漏电点越远电势越小的物理特性,可知所设计的圆形电压检测装置(1)检测到的最大的电压所对应的电压检测器(11)的两极所确定的直线通过漏电点,而由这两极中电势较小的一极指向电势较大的一极的方向即为漏电点相对圆形电压检测装置(1)的方向。

    具体步骤为:

    步骤一:检测接收所有电压检测器(11)所测得的电压大小;

    步骤二:在信号处理与控制系统中,先检测两组每组16个的电压值,两组中的每组电压检测器(11)的电压值分别进行比较运算,得出每组最大的电压检测器(11)两极电压值

    步骤三:判断电压是否为零,为零则重复步骤一,不为零则进行步骤四;

    步骤四:通过对应的电压检测器(11)确定漏电点相对圆形电压检测装置(1)圆心的方向,再计算出这两个方向与两圆心p、q所确定线段的夹角

    步骤五:由正弦定理可计算出由漏电点o和两个圆形电压检测装置(1)的圆心p、q所确定三角形opq中的op边的长度

    式中,α与β分别为三角形opq中的角度,为三角形opq中pq的长度;

    步骤六:输出,即把以为极轴、以p点为极坐标原点的极坐标系的坐标点输出到漏电点位置无线发送模块(5)和液晶显示模块(8),进而可通过手机或电脑客户端和液晶显示器了解到漏电点位置,同时,无线断路器子电路(7)收到信号后立刻切断漏电电源总开关起到二次保护的作用。

    如图1所示,本发明在中所述的信号执行系统和报警系统具体实施方式如下:

    系统主控板(4)把获取的信号经过运算处理后,把传输到信号执行模块,并控制报警系统工作。

    具体来说,系统主控板(4)把获取的信号经过运算处理后,把漏电点位置信号传输到液晶显示模块(8)使其显示出漏电点在极坐标的位置,并由无线发送模块(5)通过无线传输把漏电点位置信号传输到维修后台的客户端(6)及无线断路器子电路(7)。同时,系统主控板(4)控制led报警闪光灯电路(9)和蜂鸣器开关电路(10)的打开与工作。


    技术特征:

    1.音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统,所述的音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统是基于电压检测器,利用圆形电压检测装置,测得一定距离的两个圆心各个方向电压,通过信息处理后获取漏电点位置信号,再利用信号处理与控制系统,对液晶显示模块、无线传输模块和报警系统进行控制,使路人及维修人员快速掌握漏电情况和漏电点的位置,并辅助无线断路器给与系统实现二次保护功能,其特征包括水中漏电点位置检测系统、信号处理与控制系统、信号执行系统和报警系统:

    所述的水中漏电点位置检测系统包括2个圆形电压检测装置(1),1个信号收集模块(2),其中每个圆形电压检测装置(1)包括16个电压检测器(11);

    其中16个电压检测器(11)组成一个圆形电压检测装置(1),且两个完全相同的圆形电压检测装置(1)相隔一定距离,信号收集模块(2)的输入端分别与两个圆形电压检测装置(1)的输出端相连;

    所述的信号处理与控制系统包括信号处理模块(3),系统主控板(4);

    其中信号处理模块(3)的输出端与系统主控板(4)的输入端相连;

    所述的信号执行系统包括漏电点位置无线发送模块(5),维修后台的客户端(6),无线断路器子电路(7),液晶显示模块(8);

    其中漏电点位置无线发送模块(5)的输入端与系统主控板(4)的输出端相连,漏电点位置无线发送模块(5)发出漏电点位置信号,由维修后台的客户端(6)和无线断路器子电路(7)接收,无线断路器子电路(7)安装在音乐喷泉的总线上,液晶显示模块(8)的输入端与系统主控板(4)的输出端相连;

    所述的报警系统包括led报警闪光灯电路(9),蜂鸣器开关电路(10);

    其中系统主控板(4)的输出端分别与led报警闪光灯电路(9)和蜂鸣器开关电路(10)的输入端相连。

    2.根据权利要求1所述的音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统,其特征在于,水中漏电点位置检测系统,此系统有两个圆形电压检测装置(1),其两圆心p、q相隔一定距离,每个圆形电压检测装置(1)由圆形均匀排列的16个电压检测器(11)组成,其每一极代表着一个方向,其中每个电压检测器的两极都相距直径d,每个圆形电压检测装置(1)能检测出在圆心附近各个方向相距直径距离d的水中漏电电压,并分别把测出的电压经过信号收集模块(2)传输到信号处理与控制系统,其信号处理与控制系统对漏电点位置确定的具体步骤为:

    步骤一:检测接收所有电压检测器(11)所测得的电压大小;

    步骤二:在信号处理与控制系统中,先检测两组每组16个的电压值,两组中的每组电压检测器(11)的电压值分别进行比较运算,得出每组最大的电压检测器(11)两极电压

    步骤三:判断电压是否为零,为零则重复步骤一,不为零则进行步骤四;

    步骤四:通过对应的电压检测器(11)确定漏电点相对圆形电压检测装置(1)圆心的方向,再计算出这两个方向与两圆心p、q所确定线段的夹角

    步骤五:由正弦定理可计算出由漏电点o和两个圆形电压检测装置(1)的圆心p、q所确定三角形opq中的op边的长度

    式中,α与β分别为三角形opq中的角度,为三角形opq中pq的长度;

    步骤六:输出,即把以为极轴、以p点为极坐标原点的极坐标系的坐标点输出到漏电点位置无线发送模块(5)和液晶显示模块(8),进而可通过手机或电脑客户端和液晶显示器检测到漏电点位置,同时,无线断路器子电路(7)收到信号后立刻切断漏电电源总开关起到二次保护的作用。

    技术总结
    本发明公开了音乐喷泉水中漏电点位置检测及二次保护系统,包括水中漏电点位置检测系统、信号处理与控制系统、信号执行系统和报警系统;其中水中漏电点位置检测系统通过两个圆形电压检测装置,完成相隔一定距离的两点各个方向电压检测;信号处理与控制系统把接收到的电压检测信号进行运算处理,完成漏电点位置确定,并传输到信号执行系统和报警系统;信号执行系统通过无线传输方式将获取的漏电检测信息传递到无线断路器,实现对无线断路器的远程控制和漏电保护,并将该信息分别传输至液晶显示屏及维修后台的客户端;报警系统在发生漏电后报警灯和蜂鸣器同时打开,完成对漏电的警报;从而实现水中漏电点位置检测和二次保护。

    技术研发人员:曾志辉;王文杰;崔书杰;卢贞如;岳辰云;鹿顺航;于阳晓
    受保护的技术使用者:河南理工大学
    技术研发日:2020.10.21
    技术公布日:2021.03.12

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