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一种激光摇摆式智能防外力破坏装置的结构设计

2024-08-07 24 上传者：管理员

摘要：设计了一种激光摇摆式智能防外力破坏装置，该装置能够及时发现周围环境的异常状况，并针对异常状况开启激光器；可以多角度在天空中呈现出警示标语，并通过喇叭向周围播放警告语音，最终达到使待驱赶对象离开的目的。可见，该装置对配网线路的电力线路供电具有一定的应用价值。

关键词：
摇摆结构
智能
激光器
配电网
防外力破坏装置
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配电网中最重要的部分是配电线路，它承担着供电的任务。随着社会经济的不断发展，电已经渗入到人们的生活中，是人们生活中最重要的能源。但是在日常生活中，在市政施工或者项目开发时，机动车、高吊机等的撞击都会给配电网架空线路带来很大的安全隐患，导致配电网遭受外力破坏，特别是城市密集的架空线路一旦被刮断，还会造成人员伤亡、财产损失以及部分电力的瘫痪[1]。而在郊外山区靠近鱼塘、水库上方的架空线路，也时有垂钓人员不听相关禁钓警示，特别是对于爱好夜钓的人员可能会发生触电伤亡事故，给供电公司及相关人员造成不必要的法律纠纷和经济损失。

为了能提醒路过的车辆、架空导线下垂钓人员、现场施工人员远离导线下方，以保证人员以及电力设施的安全，本文专为配网线路研发设计了一款激光摇摆式智能防外力破坏装置，能及时发现配电线路周围异常情况，发出声光报警，从而达到驱使相关车辆、人或动物离开的目的。

1、智能防外力破坏装置的构型设计及分析

本文提出的智能防外力破坏装置的构型设计如图1所示，该智能防外力破坏装置包括抱箍、固定支架、设备壳体、太阳能板及控制系统。其控制系统组成框图见图2,主要包括控制单元、蓄电池、激光控制驱动模块、激光器[2]、摇摆机构、时控模块[3]、声控模块[4]、喇叭、电池监测模块[5]和通信模块。

如图1所示，该设备壳体安装在固定支架上，固定支架上设有安装孔，并通过抱箍抱紧安装于距离电杆约50 m的位置处，电杆设定位置处还同步固定安装有太阳能板，太阳能板与蓄电池电连接，为蓄电池供电。

如图2所示，设备壳体内安装有控制单元、蓄电池、声控模块、喇叭、激光控制驱动模块、摇摆机构、激光器和通信模块。摇摆机构安装有激光器，可以带动激光器按照多个设定角度摆动。其中，控制单元与电池监测模块、蓄电池、通信模块、声控模块、激光控制驱动模块和时控模块电连接。电池监测模块与蓄电池电连接，监测蓄电池的电量；蓄电池还与太阳能板、通信模块、声控模块、激光控制驱动模块和时控模块电连接，为控制单元、太阳能板、通信模块、声控模块、激光控制驱动模块、摇摆机构和时控模块实时供电。激光控制驱动模块与激光器和时控模块电连接，启动控制器开启或关闭。时控模块还与通信模块电连接，以控制激光器按照设定时间开启或关闭。

图1防外力破坏装置的结构示意图

当控制单元确定设置范围内存在异常时，可以根据出现异常所属的时间范围确定是否驱动激光控制驱动模块开启激光器，且在确定需要开启激光器的情况下，控制激光控制驱动模块开启激光器以使激光通过透光区域在天空中显示警告信息，同时控制声控模块通过喇叭向周围播放警告语音，以驱使相关车辆、人或者动物离开。

1.1时控模块的设计

时控模块被设置成按照设定工作时间触发控制单元控制激光控制驱动模块启动。由于白天视野好，因此可以将白天工作时间段设置成定时关闭，即不触发控制单元控制激光控制驱动模块启动；而夜晚视野差，可以将夜晚工作时间段设置成开启，即触发控制单元控制激光控制驱动模块启动。具体实现方式如下：

时控模块根据实际时间段设置时间点，如当时控模块显示的时间点处于设定的白天工作时间段时，时控模块处于静默状态；当时控模块显示的时间点处于设定的夜晚工作时间段时，时控模块向控制单元发送触发激光控制驱动模块启动的启动信息，控制单元根据启动信息控制激光控制驱动模块启动，激光控制驱动模块触发激光器启动，激光器透过通光孔射出激光，激光在夜空中显示用于警告的定制字体，以起到文字警告作用。若遇到阴雨天气，还可以重置时控模块的设定工作时间段，以保证智能防外力破坏装置的正常运行。这样，仅在夜晚时间段启动激光器工作，大大节约了蓄电池的使用压力和使用持久度。特别是在长期的阴雨天，更能保证设备的正常运行。

图2控制系统的组成结构框图

1.2激光器的设计

激光器的镜片需要进行特殊定制，即在激光器的镜片上雕刻需要显示的警告标语，激光器发射的激光透过刻有警告标语所属镜片后，便可在高空中显示警告标语，用于警告相关人员远离此处，以提示危险。

为了使得人员容易注意到警告标语，控制该装置的摇摆机构带动激光器分别以15°、30°、45°、65°和90°等多个角度显示警告标语。

1.3通信模块的设计

通信模块可安装SIM卡，使得该智能防外力破坏装置实现“三遥”,即实现遥信、遥控和遥测功能，可以让工作人员远程观测智能防外力破坏装置是否在线、是否能远程控制、蓄电池实时的电池健康情况等。通信模块通过SIM卡与远程监控设备无线通信连接，当智能防外力破坏装置运行时，工作人员可以通过远程监控设备的系统平台实时监控智能防外力破坏装置运行状况。另外，在夜晚，可以利用远程监控设备通过通信模块远程控制电源开关开启，进而触发该智能防外力破坏装置开启，也可以通过通信模块控制电源开关关闭，停止该智能防外力破坏装置运行。相应地，也可以通过远程监控设备控制控制单元更改时控模块的工作时间段设置。

1.4声控模块的设计

声控模块内置设定的警告语音内容，并通过外置喇叭外放相关警告语音，以使相关人员可以远远听到，从而起到警示作用，保护电力设备，防止外力破坏的发生。

另外，该智能防外力破坏装置还可以安装摄像头，摄像头与控制单元电连接。当摄像头拍摄到设定范围内存在人员或车辆等异常信息时，则向控制单元反馈相关异常信息，控制单元在接收到该异常信息后，控制声控模块通过外置喇叭外放相关警告语音，以驱赶周边的人员或者经过的车辆离开。

2、结论

本文设计的智能防外力破坏装置，其内设激光器，在镜片雕刻定制警告字体可进行高空放射显示，从而实现在高空中显示警告标语的效果；该装置设有摇摆机构，可以控制激光器射出的激光以15°、30°、45°、65°、90°多个角度进行显示，使得经过的人员以及车辆远远看到激光器射出的警告标语；该装置设有联动通信模块，工作人员可以通过远程监控设备控制该装置，即使在夜晚也能实现该智能防外力破坏装置的“三遥”,即遥信、遥控、遥测功能；并设有电池监测模块，能实时监测蓄电池的剩余电量和电池健康情况；设有时控模块，可以按照设定工作时间段运作，可根据具体情况定时开启或者关闭，大大减轻了蓄电池的使用压力，提高了其使用持久度。

本装置对配网线路的供电具有一定的应用价值。

参考文献:

[1]张扬.农村配电网工程施工现场安全管理探究[J].技术与市场,2021,28(4):168-169.

[2]江超,程愿应,王又青,等.一种新型激光驱鸟器的研究[J].激光杂志,2002(4):62-65.

[3]胡关良,韩令夺.利用时控开关控制挤出机定时加温[J].电世界,2019,60(3):54-55.

[4]聂茹.声控开关电路的设计与实现[J].信息技术,2014(10):175-177.

[5]田状,张立辉.基于STC32G单片机的电源监测预警系统设计[J].技术与市场,2023,30(8):15-18.

文章来源:刘国柱.一种激光摇摆式智能防外力破坏装置的结构设计[J].机械工程与自动化,2024,(04):199-200.