架空輸電線路夜視照明裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提出的是用于高壓架空線路夜間照明應(yīng)用的架空輸電線路夜視照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 進入21世紀以來，隨著社會的發(fā)展，我國國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，用電量持續(xù)增 加，由于了智能化控制的產(chǎn)生，導(dǎo)致了員工的減少，以至于很難保障每一條輸電線路都正常 工作。為了提高輸電線路的保護與人民的安全，安裝夜間照明裝置對輸電線路的維修有著 很大的幫助，因此急需設(shè)計和開發(fā)一種夜間照明裝置。
[0003] 目前，在輸電線路上都沒有夜間照明裝置，當夜晚來臨時，輸電線路上就會變成一 片漆黑，一旦輸電線路出現(xiàn)異?；蚴鹿剩蜔o法通過快速有效的照明來查看線路。目前的線 路維護依然由巡視人員在漆黑的夜晚，靠著手電的光線來辨別方向和查找事故點。這樣不 僅效率非常低而且由于手電的照明光線較弱，無法進行有效的查探。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服目前輸電線路夜間維修存在的缺點，本發(fā)明提出了架空輸電線路夜視照 明裝置。該裝置通過太陽能電池板發(fā)電，通過LED照明燈照明，并通過遙控操作，解決架空 高壓輸電線路夜間照明的技術(shù)問題。
[0005] 本發(fā)明解決技術(shù)問題多采用的方案是： 太陽能電池板通過BUCK電路為蓄電池充電，并通過逆變器為LED照明燈供電；與太陽 能電池板連接的BUCK電路通過MOSFTE驅(qū)動電路和PWM輸出為MCU系統(tǒng)提供電源；太陽能電 池板發(fā)出的電流經(jīng)過電流信號采集和電壓信號采集后，通過太陽能電池板電壓檢測、太陽 能電池板電流檢測、太陽能電池板光照檢測和無線遙控信號為MCU系統(tǒng)提供電信號；從蓄 電池輸出線路電池電壓檢測信號和電池電流檢測信號分別為MCU系統(tǒng)提供信號；由太陽能 電池板采集的電流與電壓信號和從蓄電池中采集的電流與電壓信號共同為云臺提供信號； 在發(fā)電與照明系統(tǒng)中，配備有地面手持遙控器，其中一側(cè)與無線模塊連接，另一端通過云臺 用于遙控太陽電池板實現(xiàn)上、下、左和右的轉(zhuǎn)動。
[0006] 積極效果，本發(fā)明利用太陽能電池板發(fā)電，經(jīng)過儲電和電路轉(zhuǎn)換為LED照明燈供 電，解決了高壓輸電線路夜間維修照明的問題，而且能夠?qū)崿F(xiàn)遙控。具有無外用電源，可控 性好和使用方便以及節(jié)能的優(yōu)點。適宜作為架空高壓輸電線路夜間維修照明的裝置應(yīng)用。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)構(gòu)成圖 圖中，1.無線模塊，2.地面手持遙控器，3.太陽能電池板，4. BUCK電路，5. MOSFTE驅(qū)動 電路，6.PWM輸出，7.MCU系統(tǒng)，8.電池電壓檢測，9.電池電流檢測，10.太陽能電池板電壓 檢測，11.太陽能電池板電流檢測，12.太陽能電池板光照檢測，13.無線遙控，14.蓄電池， 15.逆變電路，16.云臺，17. LED照明燈。
【具體實施方式】
[0008] 據(jù)圖1所示，太陽能電池板3通過BUCK電路4為蓄電池14充電，并通過逆變器15 為LED照明燈17供電； 與太陽能電池板連接的BUCK電路通過MOSFTE驅(qū)動電路5和PWM輸出6為MCU系統(tǒng)7 提供電源； 太陽能電池板發(fā)出的電流經(jīng)過電流信號采集和電壓信號采集后，通過太陽能電池板電 壓檢測10、太陽能電池板電流檢測11、太陽能電池板光照檢測12和無線遙控信號13為MCU 系統(tǒng)提供電信號； 從蓄電池輸出線路電池電壓檢測8信號和電池電流檢測9信號分別為MCU系統(tǒng)提供信 號； 由太陽能電池板采集的電流與電壓信號和從蓄電池中采集的電流與電壓信號共同為 云臺16提供信號； 在發(fā)電與照明系統(tǒng)中，配備有地面手持遙控器2,其中一側(cè)與無線模塊1連接，另一端 通過云臺用于遙控太陽電池板實現(xiàn)上、下、左和右的轉(zhuǎn)動。
[0009] 本發(fā)明分為太陽能發(fā)電部分、單片機最小系統(tǒng)電路部分、光伏充電控制電路部分、 云臺控制電路部分、充放控制電部分、電壓電流采集電路部分、無線遙控電路部分以及電壓 電流采集電路、照明部分和旋轉(zhuǎn)裝置部分組成。
[0010] 1、太陽能發(fā)電部分： 1)、太陽能發(fā)電：由于系統(tǒng)受到地理條件影響，并且需要安裝在架空的線路上，因此無 法運用正常的家庭電路進行供電，可以采用小型的光伏發(fā)電系統(tǒng)或者風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，但考 慮到該地區(qū)的自然條件環(huán)境和有風(fēng)的天氣并不多，而且風(fēng)力發(fā)電的成本較高，所以該系統(tǒng) 不采用小型的風(fēng)力進行發(fā)電，擬采用光伏電池板發(fā)電，光伏發(fā)電與其他形式的發(fā)電裝置相 比對地區(qū)的外部環(huán)境和地質(zhì)條件要求較小，本系統(tǒng)采用100W光伏電池板。
[0011] 2)儲能部分：系統(tǒng)的儲能部分擬采用常見的蓄電池，蓄電池采用膠體免維護蓄電 池，具有容量大，使用方便，壽命長等優(yōu)點，容量擬采用76AH，12V蓄電池。
[0012] 3)充放電控制：系統(tǒng)的充放電控制器采用12V，20A太陽能充放電控制器。該控制 器能夠自動識別系統(tǒng)的蓄電池電壓，光伏電池板電壓和當前光線條件，當光線強度達到蓄 電池充電要求時，此沖放電控制器對蓄電池進行充電。充電方式采用三段充電方式，當夜晚 降臨時，該充放電控制器切換放電模式，給負載進行照明供電，并且具有過流保護和過放保 護功能。當系統(tǒng)回路短路或過流時，系統(tǒng)自動斷開回路以達到保護作用。另外當蓄電池因放 電過多，導(dǎo)致蓄電池兩端電壓過低時，該控制器會切斷回路，以防止蓄電池發(fā)生過放現(xiàn)象。
[0013] 4)桿塔照明裝置：照明裝置采用LED燈為桿塔上的照明裝置。該照明裝置具有光 線集中、亮度高、節(jié)能等優(yōu)點，可以照到更遠的距離。該探照燈僅在人員巡視時或夜間維修 時開啟，白天保持關(guān)閉，以達到節(jié)能狀態(tài)。
[0014] 5)旋轉(zhuǎn)遙控裝置：系統(tǒng)的動作機構(gòu)采用云臺來改變照明方向和角度，使之能實現(xiàn) 全方位照明無死角。本系統(tǒng)采用PTS303電動云臺。通過單片機控制云臺機構(gòu)旋轉(zhuǎn)。系統(tǒng) 加裝了無線遙控設(shè)備，能夠讓人員在塔下就能遠距離遙控設(shè)備工作。
[0015] 2、單片機最小系統(tǒng)電路： 單片機芯片作為控制系統(tǒng)的核心部件，它除了具備通用微機CPU的數(shù)值計算功能外， 還必須具有靈活、強大的控制功能，以便實時監(jiān)測系統(tǒng)的輸入量、控制系統(tǒng)的輸出量，實現(xiàn) 自動控制。由于單片機主要面向工業(yè)控制，工作環(huán)境比較惡劣，該裝置安裝在供電線路的鐵 塔上、因此必須具有抗強電磁干擾，耐高溫和低溫的特點。
[0016] 本系統(tǒng)采用STC12C5A60S2單片機來控制系統(tǒng)的運行，該單片機是宏晶科技生產(chǎn) 的單片機，具有高速，低功耗，抗強干擾的功能，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051單片機，速 度比傳統(tǒng)51單片機快8-12倍，內(nèi)部集成2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換器。該單片機在 電子行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。采用STC12C5A60S2單片機最小系統(tǒng)。
[0017] 3、光伏充電控制電路： 當系統(tǒng)處在白天時，太陽能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能并且通過系統(tǒng)中的充電電路來給 蓄電池進行充電，該充電電路以BUCK降壓電路為核心，設(shè)計并使用了新的智能充電技術(shù)： 三階段充電法。
[0018] 三階段充電法的優(yōu)勢在于：既能提高了蓄電池充電的效率，同時又保護了電池容 量和壽命，充電曲線近似于馬斯最佳充電曲線。當蓄電池處于電量不足時，首先進入第一階 段，在第一階段對光伏電池板進行最大功率點跟蹤（MPPT)充電，使之處于最大效率進行充 電，這個階段充電電流比較大，電池的大部分電能將會在這一階段恢復(fù)。之后進入第二階 段，第二階段為恒壓充電，在第二階段系統(tǒng)由單片機產(chǎn)生PWM信號控制MOSFET使蓄電池兩 端處于恒壓狀態(tài)充電，將補充剩余的電量。恒壓充電結(jié)束后，充電方式應(yīng)自動轉(zhuǎn)入第三階 段，即浮充電的過程。根據(jù)電池的自放電特性，浮充電速率很低，充電器將給電池補充電荷， 這樣蓄電池就可以處于充足電狀態(tài)。蓄電池的電壓首先逐漸升高，之后保持恒定，而充電電 流隨著階段的變化，首先保持最高，之后隨著電壓的升高而逐漸減小。
[0019] 當白天光照充足時，電池板將對蓄電池進行充電，系統(tǒng)首先通過兩電阻分壓，實現(xiàn) 對當前光伏電池板、蓄電池的電壓采集，然后由電壓值判斷當前的充電階段，選擇適當?shù)某?電方式。
[0020] BUCK降壓電路的輸出電壓為： ^OUT = ^ 其中D為輸出PWM的占空比，通過STC12C5A60S2產(chǎn)生PWM進行控制，PWM首先通過 6N137高速光耦光電隔離，之后在經(jīng)過UCC37321單通道MOSFET驅(qū)動芯片控制MOSFET開關(guān) 管導(dǎo)通和關(guān)斷控制當前充電電壓和電流。
[0021] 4、云臺控制電路： 云臺是一種安裝在探照燈支撐物上的工作平臺，用于探照燈與支撐物之間的連接