基于PIC单片机的线路警示装置系统设计

摘 要 基于PIC单片机的线路警示装置系统，为了实现对线路的警示作用并实现能源的可持续利用，该系统共由太阳能智能充电部分、遥控开关、光敏采集信号开关，热释电红外传感器检测与反馈、超声波测距、报警电路部分和单片机控制器组成。报警电路部分由声音报警、光报警、以及智能语音报警组成。对信号的采集进行实时的检测反馈并输出报警，并通过传感器组跟特定的安装方式达到全方位检测的效果，在线路警示方面取得了良好的效果。

【关键词】PIC单片机 警示装置 太阳能 全方位

1 引言

电力输配电导线（含电缆）、杆塔及户外变压装置由于其分布范围广、环境复杂，特别是架空线、塔杆、变压装置等在人员密集区或城乡结合部极易造成人员、施工机械或超高车辆的刮蹭和触电。

目前，电力塔杆、变压装置等电力系统均安装了警示标志，并且已取得了比较好的效果。但是，电力架空线路过路部分并没有任何的警示标志，基于此我们研制了电力线路架空线过路警示装置。

2 系统组成和工作原理

2.1系统安装结构

整体系统共有三组传感器检测电路组成，利用传感器的角度范围和安装工艺，避免死区的出现，达到全方位覆盖检测的效果，系统传感器安装图如图1所示。

2.2 电路系统结构

线路警示装置电路系统由太阳能及锂电池蓄电部分、光敏电阻模块，红外传感器模块、超声波传感器模块、微控制器、LED警示部分、声音报警部分、蜂鸣器报警部分和单片机控制器构成，系统结构如图2所示。

系统选用系列传感器传感器采集现场数据，微控制器PIC单片机对传感器采集过来的数据进行分析和处理，当环境中的不同变量到达或超过预警值时，微控制器智能响应不同的警示电路以提醒人或者物体远离线路。当传感器数据回复正常时，关闭报警器。达到保护线路免遭破坏和人民的生命财产安全不受到伤害。

3 系统硬件设计

系统硬件设计包括太阳能电源模块设计，超声波传感器模块设计，红外传感器模块设计等几个部分。

3.1 主控模块芯片选择

系统微控制器选用美国Microchip（微星）公司的PICl6F1503单片机。PIC单片机是一种用来开发的去控制设备的可编程集成电路，它是采用了精简指令集（RISC）结构和Harvard双总线结构的嵌入式微控制器，其高速度、低电压、低功耗、大电流LCD驱动能力和低价位OTP技术等都体现出单片机新的技术趋势。PICl6F1503单片机内置看门狗（Watchdog）定时器，提高了程序运行的可靠性。

3.2 太阳能电源模块设计

基于太阳能供电，环保节能。选择无记忆性的锂电池作为蓄电池，实现太阳能有效利用，保护环境，节约能源。 为高压，为特定环境应用报警装置不易更换电源提供了良好的解决方案。通过智能电源管理芯片，对锂电池电池短路、过充、欠充有较好的保护作用。延长了蓄电池的使用寿命，并充分保证系统稳定工作。太阳能电源模块电路图如图3所示。

3.3超声波传感器模块设计

超声波传感器：超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是指频率高于20kHz的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。超声波传感器模块设计电路图如图4所示。

3.4 红外传感器模块设计

热释电红外传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件，在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。有探测元件将探测并接受到的红外辐射转变成为微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出，人体辐射的红外线中心波长为9-10um，而探测元件的波长灵敏度灵敏度在0.2-20um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端装上滤光镜，这个滤光片可通过光的波长范围是7-10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其他的波长红外线由滤光片予以吸收，从而实现对人的检测作用。红外传感器模块电路如图5所示。

5 结束语

本系统把可持续利用能源太阳能以及传感器检测与报警跟工程应用良好的结合起来，为架空线路的防护提供了更好的保障，通过传感器对信号的采集，实时的对线路环境进行检测，并通过单片机软硬件的结合处理，使得系统的信号干扰更小，实验测试证明，本设计安全可靠、保护环境，节约能源，具有一定的推广价值。

参考文献

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作者单位

1.郑州航空工业管理学院 河南省郑州市 450015

2.郑州市供电公司 河南省郑州市 450000