一种基于泛在电力物联网的变电站设备防小动物系统的制作方法

本实用新型涉及变电站电气安全技术领域，具体涉及一种基于泛在电力物联网的变电站设备防小动物系统。

背景技术：

变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所。变电站内的电气设备分为一次设备和二次设备。一次设备指直接生产、输送、分配和使用电能的设备，主要包括变压器、高压断路器、隔离开关、母线、避雷器、电容器、电抗器等。二次设备是指对一次设备和系统的运行工况进行测量、监视、控制和保护的设备，它主要由包括继电保护装置、自动装置、测控装置（电流互感器、电压互感器）、计量装置、自动化系统以及为二次设备提供电源的直流设备。这些二次设备，特别是开关室内密布着带点设备及二次线，若有小动物误入带电间隔或破坏二次线，后果非常严重。为了保护变电站室内设备不受小动物破坏，一般都采用在门口安装挡板加放置扑鼠器的组合来保证变电站室内设备的安全运行。但是，在检修及巡视过程中，固定安装的挡板阻碍着人员的正常进出，甚至存在一定的安全风险。室内放置的捕鼠器也只能被动捕鼠，收效甚微。

中国专利cn108402024a，公开日2018年8月17日，变电站防小动物侵入装置，涉及变电站电气安全管控技术领域。沿变电站配电室的墙体内侧至少布置有分别与直流电的正极、负极连接的两圈导体，导体的下部通过绝缘物质进行隔离，保证大地不与其接触；小动物穿过墙体并进入配电室内导致触电受伤或身亡，达到使其不能继续在配电室活动的目的。与直流电的正极或负极连接的导体上串接有一个电流型信号继电器的线圈。变电站配电室的门上安装有行程开关sq，行程开关sq可以控制导体与直流电连接的通断。装置整体造价成本低，对操作人员安全，能够有效防止小动物侵入变电站。但其布置范围有限，不能有效保证变电站的安全。此外，其对从变电站室内电缆沟道、电缆封堵等地方进入的小动物无法防治，变电站室内设备仍存在被小动物破坏的风险。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：目前缺乏同时兼顾效果和便捷性的变电站防小动物装置的技术问题。提出了一种进出方便且能够有效防止小动物进入的基于泛在电力物联网的变电站设备防小动物系统。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：一种基于泛在电力物联网的变电站设备防小动物系统，包括若干个感应装置、防小动物侵入装置、解锁开关、服务器和智能终端，若干个所述的感应装置分布在变电站区域内，所述感应装置包括红外传感器、mcu、无线通信模块和电池，所述红外传感器以及无线通信摸块均与mcu连接，电池为红外传感器、mcu和无线通信模块供电，所述防小动物侵入装置安装在变电站的门口，所述无线通信模块与智能终端连接，所述智能终端与服务器通信连接，所述解锁开关安装在防小动物侵入装置前方，当解锁开关被踩踏时，解锁开关导通，解锁开关与防小动物侵入装置连接。防小动物侵入装置能够防止小动物侵入变电站，避免变电站故障风险，服务器收集感应装置的数据，能够获得变电站室内小动物分布情况，为工作人员主动防治小动物提供依据。当解锁开关被踩踏时，能够确认人员到达足够靠近门口的距离，而后控制防小动物侵入装置开启和关闭，能够避免过早的开启防小动物侵入装置，带来小动物闯入的风险。

作为优选，所述防小动物侵入装置包括上传感器、下传感器、挡板、挡板升降装置、左立柱、右立柱、上微动开关、下微动开关、通信模块和控制器，所述左立柱固定在变电站门左侧，所述右立柱固定在变电站门右侧，所述左立柱以及右立柱均加工有用于卡接挡板的卡槽，所述挡板升降装置安装在挡板下方，所述上传感器安装在变电站入口上方，检测靠近入口的生物体，所述下传感器安装在挡板上部，检测靠近挡板的物体，所述上微动开关以及下微动开关安装在左立柱或右立柱上，所述上微动开关位于挡板行程上止点，所述下微动开关位于挡板行程下止点，所述挡板升降装置、上微动开关、下微动开关以及通信模块均为控制器连接，所述通信模块与智能终端连接；所述上传感器为红外感应器，所述下传感器为微波感应器。本方案的工作过程为：挡板卡在左立柱和右立柱之前，能够上下滑动，通过挡板升降装置控制挡板的升降。通过红外、微波双触发的形式，提高了挡板工作的可靠性，可以有效防止挡板误开启，挡板收入地面下，能够方便人员的进出，通过上微动开关和下微动开关，能够检测挡板是否移动到位，当挡板发生故障时能够及时发现并报警。

作为优选，所述挡板包括左挡板、右挡板和锁紧装置，所述左挡板与右挡板卡接，所述左挡板卡接部加工有凸起，所述右挡板卡接部加工有与所述凸起匹配的滑槽，所述锁紧装置安装在左挡板上且与右挡板抵接。左挡板和右挡板之间的距离可以调整，使得二者组合形成的挡板宽度可调，适应不同宽度的变电站门的防护。

作为优选，所述锁紧装置包括螺钉和锁紧块，所述左挡板的凸起靠近右端加工有缺口，所述左挡板在缺口上方加工有通孔，所述锁紧块与所述缺口活动卡接，所述锁紧块加工有螺纹孔，所述螺钉拧入所述螺纹孔中。拧紧螺钉能够将锁紧块压紧右挡板，使左挡板和右挡板形成固定连接，构成一个整体。

作为优选，所述挡板升降装置包括左螺母、右螺母、左螺柱、右螺柱和驱动装置，所述左螺柱安装在左挡板下方，所述右螺柱安装在右挡板下方，所述左挡板加工有容纳所述左螺柱的盲孔，所述右挡板加工有容纳所述右螺柱的盲孔，所述左螺母固定安装在左挡板的盲孔内，所述右螺母固定安装在右挡板的盲孔内，所述左螺母与左螺柱螺纹连接，所述右螺母与右螺柱螺纹连接，所述驱动装置驱动所述左螺柱和右螺柱。通过左螺柱与左螺母、右螺柱与右螺母，实现左挡板以及右挡板的升降，能够使升降过程中左挡板和右挡板的运动基本同步，避免挡板卡顿或卡死。当红外感应器和微波感应器同时检测到物体时，控制左挡板以及右挡板下降，当当红外感应器和微波感应器中至少有一个未检测到物体时，控制电动机反转，带动左挡板以及右挡板上升直至左挡板以及右挡板到达形成上止点。

作为优选，所述挡板升降装置包括左螺母、右螺母、连接杆、左螺柱、右螺柱、左弹簧、右弹簧、左上解锁器、左下解锁器、右上解锁器、右下解锁器和驱动装置，所述下微动开关包括左微动开关和右微动开关，所述左螺柱安装在左挡板下方，所述右螺柱安装在右挡板下方，所述左挡板加工有容纳左螺柱及左弹簧的盲孔，所述右挡板加工有容纳右螺柱及右弹簧的盲孔，所述左螺母与左螺柱螺纹连接，所述右螺母与右螺柱螺纹连接，所述左螺母通过连接杆与右螺母固定连接，左微动开关和右微动开关分别安装在左螺母和右螺母行程下止点处，当左螺母及右螺母到达行程下止点时，左微动开关和右微动开关分别被触发，左弹簧套在左螺柱上且位于左螺母和左挡板之间，左弹簧两端分别与左挡板和左螺母固定连接，右弹簧套在右螺柱上且位于右螺母和右挡板之间，右弹簧两端分别与右挡板和右螺母固定连接，左上解锁器以及左下解锁器分别安装在左挡板的上部和下部，右上解锁器以及右下解锁器分别安装在右挡板的上部和下部，所述左挡板以及右挡板上部均加工有锁定孔，所述解锁器与所述锁定孔匹配，所述驱动装置驱动所述左螺柱和右螺柱。

本优选方案的控制方法为：当红外感应器和微波感应器同时感应到物体时，左上解锁器以及右上解锁器闭锁，使挡板锁定，同时电动机正转，带动左螺母和右螺母下降，左螺母以及右螺母拉动左弹簧以及右弹簧，使左弹簧以及右弹簧拉长蓄能；当左螺母以及右螺母到达行程下止点时，左微动开关及右微动开关被触发，控制器控制左上解锁器以及右上解锁器解锁，在左弹簧及右弹簧的作用下，左挡板以及右挡板迅速下降到地面下，方便人员进出，同时左下解锁器以及右下解锁器闭锁；同时电动机反转，带动左螺母以及右螺母上升，进而挤压左弹簧以及右弹簧，使两个弹簧蓄能，到达设定时间后，电动机停转，此时左螺母以及右螺母位于其行程中间；当红外感应器感应不到物体时，延迟设定时间后，左下解锁器以及右下解锁器解锁，在左弹簧以及右弹簧带动下，左挡板以及右挡板迅速上升到一定的高度，迅速恢复阻挡功能，而后电动机继续反转，带动左挡板和右挡板到达行程上止点，上微动传感器触发，电动机停转。本优选方案能够在不使用高速电机的情况下，实现快速的开启和关闭，高速电机会带来执行机构磨损剧烈、润滑要求高且容易卡住的问题，在不影响人员进出的前提下，缩短挡板开启持续的时间，从而实现当人员距离门口足够近时，才打开挡板，避免人员距离门口较远，人员对小动物的驱赶作用尚未充分发挥，先行打开挡板可能会导致附近小动物因突然发现人员靠近，无意间闯入变电站的问题。本优选方案中，挡板开启速度快，使得人员足够靠近门口，人员本身足够驱赶附近的小动物时，再打开挡板，保证了变电站的安全。人员进入前，先行挤压两个弹簧，人员进入后，能够迅速形成一定的防护能力，同样能够避免小动物的突然闯入。

作为优选，所述驱动装置包括电动机、主动轮、两个从动轮和同步带，两个所述从动轮分别与左螺柱以及右螺柱固定连接，电动机固定安装在左螺柱和右螺柱之间，主动轮固定安装在电动机输出端，所述主动轮通过同步带与两个所述从动轮连接。同步带和同步轮能够提高左螺柱和右螺柱的同步性。

作为优选，所述解锁开关包括上壳体、下壳体、解锁微动开关、左连接柱、右连接柱和承重弹簧，所述上壳体与下壳体套接并存在间隙，所述左连接柱以及右连接柱第一端均与上壳体固定连接，下壳体加工有与左连接柱及右连接柱第二端活动连接的通孔，所述左连接柱以及右连接柱第二端膨大，所述承重弹簧有两个并分别套接在左连接柱和右连接柱上，承重弹簧两端分别与上壳体以及下壳体抵接，所述解锁微动开关固定安装在下壳体的上部，当上壳体向下运动设定距离时所述解锁开关导通，所述解锁微动开关与控制器连接。

作为优选，所述承重弹簧被挤压并产生大于设定阈值的推力。该设定阈值为区分成人与儿童重量差别的阈值，如60kg对应重力值作为设定阈值。本优选方案具有的有益效果为，能够避免儿童进入变电站。

作为优选，所述左上解锁器包括左上电磁铁和左上销钉，所述左下解锁器包括左下电磁铁和左下销钉，所述右上解锁器包括右上电磁铁和右上销钉，所述右下解锁器包括右下电磁铁和右下销钉，所述左上销钉以及左下销钉分别活动卡接在左挡板上部及下部，所述右上销钉以及右下销钉分别活动卡接在右挡板上部及下部，所述左上销钉、左下销钉、右上销钉以及右下销钉第二端均与锁定孔匹配，所述左上销钉、左下销钉、右上销钉以及右下销钉第一端具有磁性，所述左上解锁器以及左下解锁器分别固定安装在左挡板上部及下部，所述右上解锁器以及右下解锁器分别固定安装在右挡板上部及下部，所述左上电磁铁、左下电磁铁、右上电磁铁以及右下电磁铁均与控制器连接。左上电磁铁产生与左上销钉相吸的电磁场时，能够控制左上解锁器解锁，左上电磁铁产生与左上销钉相斥的电磁场时，能够控制左上解锁器解锁，其余解锁器控制方式相同。

本实用新型的实质性效果是：通过红外、微波双触发的形式，提高了挡板工作的可靠性，可以有效防止挡板误开启，能够实时监测防小动物挡板工作状态，出现故障及时报警，感应装置能够检测变电站室内小动物分布情况，为工作人员主动防治小动物提供依据；可伸缩挡板能够适应不同宽度的变电站门；本实用新型充分利用电网现有的信息内网设备，基于泛在电力物联网技术，降低了部署成本，经济效益更高。

附图说明

图1为实施例一系统模块连接示意图。

图2为实施例一结构示意图。

图3为实施例一内部结构示意图。

图4为实施例一剖面结构示意图。

图5、6为实施例一开启过程示意图。

图7为实施例一关闭过程示意图。

图8为实施例一挡板结构示意图。

图9为实施例一锁紧装置结构示意图。

图10为实施例一解锁开关结构示意图。

其中：1、墙壁，2、门框，3、左立柱，4、左挡板，5、解锁开关，6、上传感器，7、下传感器，8、右立柱，9、右挡板，10、左上解锁器，11、左下解锁器，12、左弹簧，13、左螺母，14、左微动开关，15、左螺柱，16、上微动开关，17、右弹簧，18、右螺母，19、右微动开关，20、同步带，21、右螺柱，22、从动轮，23、主动轮，24、电动机，25、左上销钉，26、左上电磁铁，27、左下电磁铁，28、左下销钉，29、右上电磁铁，30、右上销钉，31、右下电磁铁，32、右下销钉，33、锁定孔，34、滑槽，35、锁紧块，36、凸起，37、螺钉，38、上壳体，39、解锁微动开关，40、下壳体，41、左连接柱，42、承重弹簧，43、右连接柱，100、服务器，200、感应装置，300、智能终端，400、防小动物侵入装置。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种基于泛在电力物联网的变电站设备防小动物系统，如图1所示，本实施例包括若干个感应装置200、若干个防小动物侵入装置400、服务器100和若干个智能终端300，本实施例能够覆盖多个变电站，每个变电站均部署一个智能终端300，每个智能终端300连接若干个感应装置200和若干个防小动物侵入装置400，防小动物侵入装置400布置在变电站门口处，防小动物侵入装置400覆盖变电站入口的门框2的范围，防小动物侵入装置400的数量与变电站入口匹配。若干个感应装置200分布在变电站区域内，安装于变电站门口、电缆沟缝隙或电缆封堵等小动物易侵入处，感应装置200包括红外感应器、mcu、无线通信模块和电池，红外感应器以及无线通信摸块均与mcu连接，电池为红外感应器、mcu和无线通信模块供电，无线通信模块与智能终端300连接，无线通信模块为zigbee通信模块，智能终端300与服务器100通信连接。为防止飞蛾或老鼠等单个红外或移动信号导致挡板误动作，防小动物侵入装置400只有在同时接收到安装于门框顶部的红外感应器（9）及安装于挡板顶部的微波感应器（10）触发信号后，才会将挡板打开缩到地下，在信号消失或只有单个信号时，挡板保持闭合状态。分布式泛在电力物联网的服务器100用于接收各变电站分布式感应装置200及防小动物侵入装置400的实时信号，排除挡板正常打开后人员进入变电站室内工作对分布式感应装置200产生的干扰后，生成变电站室内小动物活动分布图；在收到挡板未在行程开关正确位置时，发出故障报警信号；将变电站室内小动物活动分布图及报警信号通过电网信息内网光纤实时发送给控制中心，特别紧急的故障信号可直接通过短信信号发送给相应变电站的运维负责人；控制中心可以是台式电脑、笔记本电脑、led显示屏或智能手机；工作人员可以通过控制中心实时查看到当前各变电站室内小动物分布图及挡板故障信号，当小动物泛滥或挡板故障时控制中心还会发出警报，为变电站主动防治小动物提供依据；控制中心发出的实时控制信号可通过泛在电力物联网服务器及智能终端传给防小动物侵入装置400，用于远程测试挡板是否正常工作。

如图2、3、4所示，防小动物侵入装置400包括上传感器6、下传感器7、挡板、挡板升降装置、左立柱3、右立柱8、上微动开关16、下微动开关、通信模块和控制器，左立柱3固定在变电站门左侧地面上，右立柱8固定在变电站门右侧地面上，左立柱3以及右立柱8均加工有用于卡接挡板的卡槽，上传感器6安装在变电站入口上方，检测靠近入口的生物体，下传感器7安装在挡板上部，检测靠近挡板的物体。左立柱3、右立柱8均设有与变电站墙壁1抵接的延伸部。延伸部用于填充左立柱3、右立柱8与墙壁1之间的间隙，避免小动物入侵。如图8、9所示，挡板包括左挡板4、右挡板9和锁紧装置，左挡板4与右挡板9卡接，左挡板4卡接部加工有凸起36，右挡板9卡接部加工有与凸起36匹配的滑槽34，锁紧装置安装在左挡板4上且与右挡板9抵接。锁紧装置包括螺钉37和锁紧块35，左挡板4的凸起36靠近右端加工有缺口，左挡板4在缺口上方加工有通孔，锁紧块35与缺口活动卡接，锁紧块35与右挡板9抵接，锁紧块35与右挡板9抵接的面分布有锥形凸点，锁紧块35加工有螺纹孔，螺钉37拧入螺纹孔中，螺钉37为内六角螺钉。左挡板4和右挡板9之间的距离可以调整，使得二者组合形成的挡板宽度可调，适应不同宽度的变电站门的防护。拧紧螺钉37能够将锁紧块35压紧右挡板9，使左挡板4和右挡板9形成固定连接，构成一个整体。

挡板升降装置包括左螺母13、右螺母18、连接杆、左螺柱15、右螺柱21、左弹簧12、右弹簧17、左上解锁器10、左下解锁器11、右上解锁器、右下解锁器、电动机24、主动轮23、两个从动轮22和同步带20，两个从动轮22分别与左螺柱15以及右螺柱21固定连接，电动机24固定安装在左螺柱15和右螺柱21之间，主动轮23固定安装在电动机24输出端，主动轮23通过同步带20与两个从动轮22连接。上微动开关16以及下微动开关安装在左立柱3或右立柱8上，上微动开关16位于挡板行程上止点，挡板在位于其行程下止点时，挡板的上表面与地面平齐或略低于地面，下微动开关包括左微动开关14和右微动开关19，左螺柱15安装在左挡板4下方，右螺柱21安装在右挡板9下方，左挡板4加工有容纳左螺柱15及左弹簧12的盲孔，右挡板9加工有容纳右螺柱21及右弹簧17的盲孔，左螺母13与左螺柱15螺纹连接，右螺母18与右螺柱21螺纹连接，左螺母13通过连接杆与右螺母18固定连接，左微动开关14和右微动开关19分别安装在左螺母13和右螺母18行程下止点处，当左螺母13及右螺母18到达行程下止点时，左微动开关14和右微动开关19分别被触发，左弹簧12套在左螺柱15上且位于左螺母13和左挡板4之间，左弹簧12两端分别与左挡板4和左螺母13固定连接，右弹簧17套在右螺柱21上且位于右螺母18和右挡板9之间，右弹簧17两端分别与右挡板9和右螺母18固定连接，左上解锁器10以及左下解锁器11分别安装在左挡板4的上部和下部，右上解锁器以及右下解锁器分别安装在右挡板9的上部和下部，左挡板4以及右挡板9上部均加工有锁定孔33，解锁器与锁定孔33匹配，驱动装置驱动左螺柱15和右螺柱21。

左上解锁器10包括左上电磁铁26和左上销钉25，左下解锁器11包括左下电磁铁27和左下销钉28，右上解锁器包括右上电磁铁29和右上销钉30，右下解锁器包括右下电磁铁31和右下销钉32，左上销钉25以及左下销钉28分别活动卡接在左挡板4上部及下部，右上销钉30以及右下销钉32分别活动卡接在右挡板9上部及下部，左上销钉25、左下销钉28、右上销钉30以及右下销钉32第二端均与锁定孔33匹配，锁定孔33为锥形孔，锥形孔能够形成紧密抵接，避免间隙。左上销钉25、左下销钉28、右上销钉30以及右下销钉32第一端具有磁性，左上解锁器10以及左下解锁器11分别固定安装在左挡板4上部及下部，右上解锁器以及右下解锁器分别固定安装在右挡板9上部及下部，左上电磁铁26、左下电磁铁27、右上电磁铁29以及右下电磁铁31均与控制器连接。左上电磁铁26产生与左上销钉25相吸的电磁场时，能够控制左上解锁器10解锁，左上电磁铁26产生与左上销钉25相斥的电磁场时，能够控制左上解锁器10解锁，其余解锁器控制方式相同。

如图10所示，解锁开关5安装在防小动物侵入装置400前方，解锁开关5包括上壳体38、下壳体40、解锁微动开关39、左连接柱41、右连接柱43和承重弹簧42，上壳体38与下壳体40套接并存在间隙，左连接柱41以及右连接柱43第一端均与上壳体38固定连接，下壳体40加工有与左连接柱41及右连接柱43第二端活动连接的通孔，左连接柱41以及右连接柱43第二端膨大，承重弹簧42有两个并分别套接在左连接柱41和右连接柱43上，承重弹簧42两端分别与上壳体38以及下壳体40抵接，承重弹簧42被挤压并产生大于设定阈值的推力，该设定阈值为60kg对应重力值，能够避免儿童进入变电站。解锁微动开关39固定安装在下壳体40的上部，当上壳体38向下运动设定距离时解锁开关5导通，解锁微动开关39、电动机24、上微动开关16、下微动开关以及通信模块均为控制器连接，通信模块与智能终端300连接，智能终端300连接将收集到的数据传送给服务器100。当解锁开关5被踩踏时，能够确认人员到达足够靠近门口的距离，相比于前述以固定延迟的方式而言，本优选方案具有更高的安全性。

如图5、6、7所示，本实施例的控制方法为：当红外感应器和微波感应器同时感应到物体时，左上解锁器10以及右上解锁器闭锁，使挡板锁定，同时电动机24正转，带动左螺母13和右螺母18下降，左螺母13以及右螺母18拉动左弹簧12以及右弹簧17，使左弹簧12以及右弹簧17拉长蓄能；当左螺母13以及右螺母18到达行程下止点时，左微动开关14及右微动开关19被触发，电动机24停转；当解锁开关5被触发时，控制器控制左上解锁器10以及右上解锁器解锁，在左弹簧12及右弹簧17的作用下，左挡板4以及右挡板9迅速下降到地面下，同时左下解锁器11以及右下解锁器闭锁；电动机24反转，带动左螺母13以及右螺母18上升，进而挤压左弹簧12以及右弹簧17，使两个弹簧蓄能，到达设定时间后，电动机24停转；当红外感应器感应不到物体时，延迟设定时间后，左下解锁器11以及右下解锁器解锁，在左弹簧12以及右弹簧17带动下，左挡板4以及右挡板9迅速上升到一定的高度，电动机24继续反转，带动左挡板4和右挡板9到达行程上止点，上微动传感器触发，电动机24停转。

本实施例具有以下有益效果：不使用高速电机的情况下，实现快速的开启和关闭，高速电机会带来执行机构磨损剧烈、润滑要求高且容易卡住的问题，在不影响人员进出的前提下，缩短挡板开启持续的时间，从而实现当人员距离门口足够近时，才打开挡板，避免人员距离门口较远，人员对小动物的驱赶作用尚未充分发挥，先行打开挡板可能会导致附近小动物因突然发现人员靠近，无意间闯入变电站的问题。本优选方案中，挡板开启速度快，使得人员足够靠近门口，人员本身足够驱赶附近的小动物时，再打开挡板，保证了变电站的安全。人员进入前，先行挤压两个弹簧，人员进入后，能够迅速形成一定的防护能力，同样能够避免小动物的突然闯入。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

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