一种智能接地线管控系统及其工作方法与流程

1.本发明涉及电力设备技术领域，具体涉及一种智能接地线管控系统及其工作方法。


背景技术：

2.中国专利201910233703.01公开了一种基于物联网的配网接地线在线全过程管控系统及其方法，通过在接地桩和接地钩上设置检测单元实现施工工程中接地线状态的监管。但这种方法中，接地钩的挂接检测是通过压力传感器实现的，仅能确保接地钩可靠挂接在接地环上，而不能判断接地钩是挂接在接地环的导体部分、还是挂接在接地环的绝缘层部分。因此，若出现挂接在接地环绝缘层的情况，故障电缆不能实现接地，将危及操作人员的生命安全。
3.另一方面，接地线管控装置用于在电力施工过程中管控接地线的挂接状态，在施工过程中必须全程正常运行。现有技术中，施工过程中接地线管控装置是否电量充足、管控装置状态是否正常以及管控装置的使用时间和使用者信息等得不到监管，存在管控装置施工中途断电、操作人员忘记使用管控装置、管控装置误取误放等情况，造成极大的安全隐患。
4.因此，如何确保故障电缆可靠接地、确保施工前管控装置状态正常且电量充足，并对管控装置的使用信息进行有效管理，成为亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明针对以上问题，提供了一种能够在施工过程对接地线进行可靠监测的管控装置，以及对管控装置进行无线充电、状态监测及使用信息管理的智能接电线管控系统及其工作方法。
6.本发明的技术方案为：一种智能接电线管控系统，包括设备柜和设备箱，所述设备箱内设有用于管控接地线的管控装置，所述接地线包括导线，所述导线的两端分别连接接地极和挂接钩；所述设备柜包括柜体，所述柜体内设有至少一个容置所述设备箱的设备箱槽，所述设备柜内设有设备柜处理芯片、设备柜充电单元和设备柜无线通信单元；所述设备柜处理芯片连接所述设备柜充电单元和设备柜无线通信单元；所述设备柜充电单元用于给设备箱充电，所述设备柜无线通信单元用于与设备箱通信连接；所述设备箱包括箱体，所述箱体内设有容置所述管控装置的装置槽，所述设备箱内设有设备箱处理芯片、设备箱无线充电单元、设备箱无线通信单元和自检报警单元；所述设备箱处理芯片连接所述设备箱无线充电单元、设备箱无线通信单元和自检报警单元；
所述设备箱无线充电单元用于给管控装置充电；所述设备箱无线通信单元用于设备箱与设备柜、以及设备箱与管控装置通信连接；所述自检报警单元包括采集电路和语音电路，所述采集电路用于检测所述管控装置的状态，所述语音电路用于语音报警；所述管控装置包括接地端检测设备、挂接端检测设备、挂接检测电极和通讯线；所述接地端检测设备连接所述接地极，所述挂接端检测设备连接所述挂接钩的钩把、挂接检测电极连接挂接钩的钩头，所述通讯线连接所述挂接端检测设备和挂接检测电极；所述接地端检测设备上设有单片机一，所述单片机一连接有限位检测开关、激光测距传感器、lora通信模块、gprs通信模块和语音报警模块；所述单片机一用于管控功能实现，所述限位检测开关用于判断接地极是否插入规定深度，所述激光测距传感器用于测量插入深度，所述lora通信模块用于管控装置之间以及管控装置与设备箱之间通信，所述gprs通信模块用于与后台管理系统通信，所述语音报警模块用于操作提示；所述挂接端检测设备上设有单片机二，所述单片机二连接有rfid模块、gps定位传感器、高度传感器、lora通信模块和语音报警模块；所述单片机二用于管控功能实现，所述rfid模块用于读取接地环的标签信息，所述gps定位传感器用于检测挂接位置，所述高度传感器用于检测挂接顺序，所述lora通信模块用于管控装置之间以及管控装置与设备箱之间通信，所述语音报警模块用于操作提示；所述挂接检测电极上设有电阻测量传感器，用于判断挂接钩是否正确挂接于所述接地环上。
7.进一步地，所述限位检测开关设于所述接地端检测设备的底部。
8.进一步地，所述挂接检测电极的底缘与所述挂接钩的钩头挂接面平齐。
9.进一步地，所述设备柜还设有出入库管理单元，用于管控所述设备箱的出入库。
10.进一步地，所述设备柜和/或设备箱还设有指纹锁单元，用于使用者授权管理。
11.进一步地，所述设备箱上还设有无线路由器单元，用于所述接地端检测设备和挂接端检测设备通信连接。
12.进一步地，所述箱体包括铰接连接的箱底和箱盖。
13.进一步地，所述设备柜处理芯片和/或设备箱处理芯片采用stm32f103芯片。
14.进一步地，所述设备柜无线通信单元和/或设备箱无线通信单元采用lora通信模块。
15.一种智能接地线管控系统的工作方法，包括以下步骤：s1：操作人员打开设备柜，取出指定设备箱，设备箱记录取用时间；s2：到达施工地点，操作人员打开设备箱，取出管控装置；s3：将接地极与挂接钩用导线连接；在接地极上安装接地端检测设备，在挂接钩上安装挂接端检测设备和挂接检测电极，并将挂接检测电极用通讯线连接至挂接端检测设备；s4：将接地极插入土地至规定深度，如否，接地端检测设备的语音报警模块发出报警信号；
s5：将挂接钩挂接到指定位置的接地环，读取接地环标签信息并传送至接地端检测设备；如未正确挂接，挂接端检测设备的语音报警模块发出报警信号；s6：施工过程中，接地端检测设备实时上传施工信息至后台管理系统，如有异常，接地线相应端的语音报警模块发出报警信号；s7：施工完成后，先按序取下挂接钩，再取出接地极；s8：拆卸管控装置并收入设备箱，设备箱为管控装置充电，并记录管控装置结束使用时间；s9：将设备箱收回至设备柜，设备柜为设备箱充电，并读取设备箱的记录信息。
16.本发明的一种智能接地线管控系统中，管控装置通过设置在挂接钩上的挂接检测电极，对挂接钩是否挂接在接地环的导体部分进行识别，避免挂接钩误挂至接地环的绝缘层上，导致故障电缆接地无效；设备箱通过无线充电单元对接地线管控装置进行自动充电，确保管控装置在施工前处于满电状态，防止施工过程中管控装置断电失效、影响施工人员安全。
17.本发明还通过设置自检报警单元对管控装置进行状态监测，在管控装置状态异常时语音报警，提示施工人员及时更换维护管控装置，避免管控装置“带病工作”，引发安全隐患，确保使用过程中管控装置的各项功能正常。同时，本发明的指纹锁单元还能够授权并登记使用者信息，实现施工详细信息的追根溯源。
附图说明
18.图1是本发明的框形结构示意图，图2是本发明中设备柜的结构示意图，图3是本发明中设备箱的结构示意图，图4是本发明中设备柜充电单元的电路图，图5是本发明中出入库管理单元的电路图，图6是本发明中设备箱无线充电单元的电路图，图7是本发明中自检报警单元的采集电路的电路图，图8是本发明中自检报警单元的语音电路的电路图，图9是本发明中指纹识别芯片的电路图，图10是本发明中stm32f103芯片的电路图，图11是本发明中lora通信模块的电路图，图12是本发明中挂接钩的结构示意图，图13是本发明中接地极的结构示意图，图14是本发明中激光测距传感器的电路图，图15是本发明中gprs通信模块的电路图，图16是本发明中gps定位传感器的电路图，图17是本发明中高度传感器的电路图，图18是本发明中电阻测量传感器的电路图。
19.图中：1-设备箱，11-接地端检测设备，110-限位检测开关，12-通讯线，13-挂接端检测设备，130-指示灯，14-挂接检测电极；2-设备柜，20-设备箱槽；3-挂接钩；4-接地极。
20.具体实施方式
21.以下结合附图1-18，进一步说明本发明。
22.本发明的一种智能接电线管控系统，包括设备柜2和设备箱1，设备箱1内设有用于管控接地线的管控装置，接地线包括导线，导线的两端分别连接接地极4和挂接钩3；设备柜2包括柜体，柜体连接电源，柜体内设有至少一个容置设备箱1的设备箱槽20，设备箱槽20内设有多路触点，当设备箱1放入设备柜2内时、触点接通，设备柜2自动读取设备箱1的信息、并给设备箱1充电；设备柜2内设有设备柜处理芯片、设备柜充电单元和设备柜无线通信单元；设备柜处理芯片连接设备柜充电单元和设备柜无线通信单元；设备柜充电单元用于给设备箱1充电，设备柜无线通信单元用于与设备箱1通信连接；设备箱1包括箱体，箱体内设有容置管控装置的装置槽，设备箱1内设有设备箱处理芯片、设备箱无线充电单元、设备箱无线通信单元和自检报警单元；设备箱处理芯片连接设备箱无线充电单元、设备箱无线通信单元和自检报警单元；设备箱无线充电单元用于给管控装置中的接地端检测设备11和挂接端检测设备13充电；设备箱无线通信单元用于设备箱1与设备柜2、以及设备箱1与管控装置通信连接；自检报警单元包括采集电路和语音电路，采集电路用于检测管控装置的状态，语音电路用于语音报警；自检报警单元在管控装置状态异常（如电量不足）、管控装置非法取出、或设备箱1出柜后设定时间内未打开时语音报警。
23.管控装置包括接地端检测设备11、挂接端检测设备13、挂接检测电极14和通讯线12；接地端检测设备11连接接地极4，挂接端检测设备13连接挂接钩3的钩把、挂接检测电极14连接挂接钩3的钩头，通讯线12连接挂接端检测设备13和挂接检测电极14；接地端检测设备11上设有单片机一，单片机一连接有限位检测开关110、激光测距传感器、lora通信模块、gprs通信模块和语音报警模块；单片机一用于接地端检测设备11的管控功能实现，限位检测开关110用于判断接地极4是否插入规定深度，激光测距传感器采用vl53l0x芯片，用于测量接地极4的插入深度；lora通信模块用于管控装置之间以及管控装置与设备箱1之间通信，gprs通信模块采用wh-lte-7s4模块，用于与后台管理系统通信；语音报警模块用于操作提示；挂接端检测设备13上设有单片机二，单片机二连接有rfid模块、gps定位传感器、高度传感器、lora通信模块和语音报警模块；单片机二用于挂接端检测设备13的管控功能实现，rfid模块用于读取接地环的标签信息；gps定位传感器选用atk-neo-6m模块，用于检测挂接位置；高度传感器采用bm270气压高度模块，用于检测挂接顺序；lora通信模块用于管控装置之间以及管控装置与设备箱1之间通信，语音报警模块用于操作提示；
挂接检测电极14上设有电阻测量传感器，用于判断挂接钩3是否正确挂接于接地环上；如挂接钩3误挂至接地环的绝缘层上，语音报警模块发出报警信号。本发明中管控系统的处理芯片、单片机及各单元的组成部件均采用市售普通产品，属于现有技术，具体组成不再赘述。
24.限位检测开关110设于接地端检测设备11的底部，在接地极4插入土地达到规定深度时，触发限位检测开关110。
25.挂接检测电极14的底缘与挂接钩3的钩头挂接面平齐，使得挂接钩3挂接于接地环上时，挂接检测电极14接触挂接处的接地环表面，用于判断挂接处为导体还是绝缘层。
26.设备柜2还设有出入库管理单元，出入库管理单元主要包括读取电路，用于管控设备箱1的出入库。
27.设备柜2和/或设备箱1还设有指纹锁单元，指纹锁单元包括指纹识别芯片，用于设备柜2和/或设备箱1使用者的身份授权和信息管理；本发明中的指纹识别技术还可相关替换为人脸识别或其他生物识别技术。
28.设备箱1上还设有无线路由器单元，无线路由器单元为管控装置提供无线通信信号，用于接地端检测设备11和挂接端检测设备13通信连接。
29.箱体包括铰接连接的箱底和箱盖；箱体内设有海绵，海绵上设有适配管控装置的装置槽，用于管控装置的可靠固定。
30.设备柜处理芯片和/或设备箱处理芯片采用stm32f103芯片。
31.设备柜无线通信单元和/或设备箱无线通信单元采用lora通信模块。
32.一种智能接地线管控系统的工作方法，包括以下步骤：s1：操作人员打开设备柜，取出指定设备箱，设备箱记录取用时间；s2：到达施工地点，操作人员打开设备箱，取出管控装置；s3：将接地极与挂接钩用导线连接；在接地极上安装接地端检测设备，在挂接钩上安装挂接端检测设备和挂接检测电极，并将挂接检测电极用通讯线连接至挂接端检测设备；s4：将接地极插入土地至规定深度，如否，接地端检测设备的语音报警模块发出报警信号；s5：将挂接钩挂接到指定位置的接地环，读取接地环标签信息并传送至接地端检测设备；如未正确挂接，挂接端检测设备的语音报警模块发出报警信号；s6：施工过程中，接地端检测设备实时上传施工信息至后台管理系统，如有异常，接地线相应端的语音报警模块发出报警信号；s7：施工完成后，先按序取下挂接钩，再取出接地极；s8：拆卸管控装置并收入设备箱，设备箱为管控装置充电，并记录管控装置结束使用时间；s9：将设备箱收回至设备柜，设备柜为设备箱充电，并读取设备箱的记录信息。
33.对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：（1）、本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；（2）、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以
得到新的实施例；以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本领域技术人员根据本案所公开的内容，对其中某些技术特征作出的变换均应在本案保护范围内。