专利名称：电气智能语音播报器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电气设备的安全智能装置，特别是涉及一种用在电气开关间隔(箱、柜)和操作机构箱、端子箱等内的语音提示的电气智能语音播报器。
背景技术：
配电柜、主控室集控台、开关控制柜、操作机构箱、手车、端子箱及各类电气箱柜(以下简称箱柜)等常见电气设备，在电力行业和其它的企事单位中广泛应用。在实际电气工作中，经常需要电气倒闸操作，由于现场安全警示不足及工作人员有时注意力不集中等诸多因素，常会发生走错电气间隔(包括开错箱柜)和电气操作失误，专业上讲就是误入间隔和电气误操作，造成恶性电气事故，会给职工生命、电气设备、国民经济带来巨大损失。传统的防事故方法只凭单一的视觉观察和判断，而肉眼是很难或者无法观察电气设备的工作状态(如断路器是否断开)，电气误操作事故就在所难免。在误操作事故中，往往是发生在对设备的电气状态�：磺宓那榭鱿陆写砦蟛僮鞫斐傻�。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种能主动、准确地播报电气间隔(箱、柜)内断路器和隔离开关工作状态的电气智能语音播报器。
为达到上述目的，本实用新型的解决方案是本实用新型是一种电气智能语音播报器，它包括信号输入电路、智能电路、数字电路、语音电路和音频电路。信号输入电路的输出端连接智能电路的输入端，智能电路输出端连接数字电路输入端，数字电路输出端连接语音电路的输入端，语音电路的输出端连接音频功放电路的输入端；信号输入电路向智能电路传送输入信号，智能电路根据输入端口的电压高低变化，经过智能运算输出相应电位信号，数字电路选择性触发对应的语音电路，再经音频电路功放推动扬声器。
所述的智能电路采用PIC16C54型的单片机。
所述的信号输入电路是由断路器、隔离刀闸、接地刀闸的辅助开关及电气设备二次回路的控制信号、门碰开关和人工按钮开关组成；断路器、隔离刀闸、接地刀闸的辅助开关、门碰开关和人工按钮开关分别连接单片机上相应的输入端口，通过这些开关的断开、闭合，向单片机传送输入信号。
所述的语音电路是由多块ISD1820语音集成电路模块构成，该多块ISD1820语音集成电路�？榉直鹆拥テ嘤Φ氖涑龆丝�。
本实用新型是由嵌入式单片机组成智能化电路，通过电气设备的辅助开关输入的信号数据进行智能化分析计算，电路在外界因素(如红外线、触模、人工按钮)感应、触动下，能启动核对电器电路，用语音播报出电气设备所处的工作状态。从而使工作人员可从听觉上核实电气设备状态，以弥补视觉上的不足，达到提醒、核对的作用。因语音播报电路的内容是固化的，所以反复使用都不会报错设备状态，为准备一下步电气工作事先做出正确判断，它等于自动多了一条安全措施，保证电气安全工作，使电路做出相对应的反应，电路可自动、人工手动方式用语音播出断路器、隔离开关的电气状态，提醒和核对设备电气工作状态。
本实用新型具有以下特点(1)用智能化方法把电气设备所处的工作状态，以专业述语形式用语音表达出来。(2)采用单片机工作方式，电气工作现场联接更方便，所反映电气状态更精确。(3)能解决实际中多种电路开关、刀闸组合一断路器双刀闸和断路器多刀闸形式。(4)具有人性化警示功能，根据电气状态及危险程度，用语言告诫工作人员可以工作、严禁入内、必须认真检查等。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型的方框原理图；图2为本实用新型的主电路原理图；图3为本实用新型语音集成电路图；图4为本实用新型的第一种实施方式；图5为本实用新型的第二种实施方式；图6为本实用新型对双母线多刀闸形式外接形式图；图7为本实用新型的第三种实施方式；图8为本实用新型的数字电路图；图9为本实用新型从断路器的二次回路取信号电路图；图10为本实用新型从电动刀闸的二次回路取信号电路图。
具体实施方式
本实用新型具有多种实施方式，取典型的三种为例一、图4为单母线双刀闸形式，是本实用新型的第一种实施方式。图4为现场的电气一次结线图，图中的1是各电气设备对应的辅助开关，接到主电路图2。图4中的7是下隔离刀闸、8是下接地刀闸，10是断路器，12是上隔离刀闸、9是上接地刀闸，11是母线；这些都是工作现场所固有的电气设备。在该实施例中，本实用新型的主电路(如图2所示)包括信号输入电路1、智能电路2、数字选择电路3、数字逻辑控制电路4、语音电路5和音频功放电路6。
所述的智能电路2为集成电路IC1是采用PIC16C54型单片机；数字选择电路3采用数字集成电路IC2，IC2是数字选择器，型号是CD4051；数字逻辑控制电路4采用数字集成电路IC3，型号是CD4025。
所述的信号输入电路1是由断路器10、上隔离刀闸12、下隔离刀闸7的辅助开关KL、KS、KX，上接地刀闸9、下接地刀闸8的辅助开关KDS、KDX，门碰开关KM和人工按钮开关KI组成。若电气设备无接地刀闸，用接地线的，可以通过接地电磁锁，如DSW(W)-J型，从其辅助开关1上获取接地线状态信号。本实施实例是单母线双刀闸形式，即一个断路器带上、下二把隔离刀闸，其中KS、KX分别是上、下刀闸的常闭辅助开关；KL是断路器常闭辅助开关；KDS、KDX是上、下接地刀闸的�？ㄖ�。通过这些辅助开关的断开、闭合，向智能电路2传送输入信号，其工作原理如下1、当现场的电气设备断路器10，上隔离刀闸12、下隔离刀闸7闭合，上接地刀闸9，下接地刀闸8断开，电气设备是处在运行状态；对应断路器、上、下隔离刀闸的常闭辅助开关KL、KS、KX断开，上、下接地刀闸的常开辅助KDS、KDX断开。通过辅助开关1断开、闭合信号，即KL、KS、KX、KDS、KDX开关全断开，RA1、RA2、RA3、RB0、RB3的电位为“11111”，输入到智能电路IC1进行分析，输出对应的信号到下个电路。
2、当现场的电气设备断路器10断开、而上、下隔离开关12、7闭合，上、下接地刀闸9、8断开，电气设备是处在热备用状态；对应断路器常闭辅助开关KL闭合，上、下隔离刀闸常闭辅助开关KS、KX断开，接地刀闸的�？ㄖ豄DS、KDX断开。即KL闭合，KS、KX、KDS、KDX开关是断开，RA1、RA2、RA3、RB0、RB3的电位为“01111”，输入到智能电路IC1进行分析，输出对应的信号到下个电路。
3、当现场的电气设备断路器10，上、下隔离开关12、7，上、下接地刀闸9、8断开，电气设备是处在冷备用状态；对应断路器、上、下隔离刀闸的常闭辅助开关KL、KS、KX闭合，接地刀闸的常开辅助KDS、KDX断开。即KL、KS、KX开关闭合，KDS、KDX开关断开，RA1、RA2、RA3、RB0、RB3的电位为“00011”，输入到智能电路IC1进行分析，输出对应的信号到下个电路。
4、当现场的电气设备断路器10、上，下隔离开关断开12、7，上、下接地刀闸9、8闭合，电气设备是处在检修状态；对应断路器、上隔离刀闸、下隔离刀闸的常闭辅助开关KL、KS、KX闭合，上、下接地刀闸的�？ㄖ鶮DS、KDX闭合。即KL、KS、KX、KDS、KDX开关全闭合，RA1、RA2、RA3、RB0、RB3的电位为“00000”，输入到智能电路IC1进行分析，输出对应的信号到下个电路。
5、当现场的电气设备断路器10，上、下隔离开关12、7，上、下接地刀闸9、8的断开闭合状态，不同于以上四种状态，电气设备属于不稳定状态；对应断路器、上、下隔离刀闸的常闭辅助开关KL、KS、KX，和上、下接地刀闸的�？ㄖ鶮DS、KDX，也是通过各辅助开关1的断开、闭合，得到的高低电平信号输入到智能电路IC1，智能电路进行分析，输出对应的信号给电路IC2。
以上五种具体关系，开关与电气状态列表如下
注“0”是低电平，“1”是高电平，输入到单片机。
KM连接单片机的RA0脚，是外界输入开关，作为自动开关输入信号。可以是安装在门上的行程开关或干簧管开关之类的触碰开关，也可以是感应式红外开关，经过触动、感应给IC1电路一个输入电平信号，起自动开启电路作用。KI是人工按钮开关，接单片机的RB1脚，供人工启动和关闭之用，具有开启、实验和消除播报器电路功能。智能电路2是由单片机IC1组成，RA0、RA1、RA2、RA3、RB0、RB3、RB1作为输入接口，分别接KM、KL、KS、KX、KDS、KDX、KI。RB2、RB4备用；RB5、RB6、RB7作为输出端口，将信号输出给集成电路IC2、IC3。
IC2、IC3是数字集成电路，IC2是数字选择器，型号是CD4051，其作用是根据从IC1接收的电平信号，选择性地接通对应的语音电路IC4、IC5、IC6、IC7、IC8，使语音电路受电工作。IC2的集成电路原理可见图8的3，以下是IC2的真值表，表中的#表示空，无输出，INH是IC2的电路使能端。
IC3是3输入端的三或非门电路，集成电路接线原理见图8的4。控制IC2的使能端和功放电路IC9，起开启与关闭作用。当IC1的RB5、RB6、RB7同时为0输出时，IC3中的一或非门输出为1，传输给IC2的使能端，使IC2无输出；另外两个或非门输出为0(低电平)，音频电路关闭。当IC1输出其它状态时，IC3的一或非门输出为0，IC3接通对应电路；IC3的另外两个或非门输出为1(高电平)，音频电路开启，IC1、IC2、IC3各集成电路接法见图2。
图2中的5由IC4、IC5、IC6、IC7、IC8组成，是五块语音集成电路，采用同一型号的语音集成电路1S0180型，如图3所示。它是永久记忆性语音录放电路，录放时间可在8-16秒之间调整，适合现场使用，本实例中取10秒。图3中所标的AN1按钮是供录音用，能反复使用，方便在工作现场录入有关内容。可将电气工作设备状态(用专业术语表达)、设备名称、号码录入芯片内。图2中的集成块IC4的具体语音内容可以是“电气设备名称、编号+本没备正在运行状态，严禁入内”；IC5的语音内容是“电气没备名称、编号斗本设备处于热备用状态，请核对”；IC6的语音内容是“电气没备处在不稳定状态，必须认真检查”；IC7的语音内容是“电气设备名称+设备处于冷备用状态，请核对”；IC8的语音内容是“电气设备名称、编号+设备处于检修状态，可以工作”；现场录音完毕，可将电路调为循环放音状态，语音集成电路ISDI820具体接法见图3，现场录音按下AN1，录音完毕断开AN1、合上K键开关。智能电路2是通过辅助开关开启、闭合使输入端口的电压高低变化，经过单片机IC1的智能运算，输出相应电位信号，触发对应的语音电路3，再经音频电路4功放推动扬声器SP，IC9选用型号集成电路LM386。
单片机IC1的设计是设置端口、系统初始化，具体程序内容见详见源主程序(见表1)。
二、图5为双母线多刀闸形式，是本实用新型的第二种实施方式。刀闸的常闭开关也相应增加一只，将KS1、KS2替换KS，具体连接方法见图6，主电路接法和源程序均不变。
三、图7为自动接地隔离刀闸形式，是本实用新型的第三种实施方式。这里的刀闸采用双击式旋转隔离刀闸形式，即隔离刀闸断开后自动接地；当隔离刀闸合上后自动断开接地，该一次电气结线形式取消了接地刀闸。电气状态也就不存在冷备用，只有其它四种状态运行、热备用、检修和不稳定状态，将图2的电路作以下改动辅助开关KDS、KDX取消，源程序也作相应变化。
四、信号输入电路除采用以上的辅助开关形式获取外，还可以从电气设备的二次控制电路中引出，见图9。通过断电器引出接点，反映到智能电路中。以下是电路的具体原理图9中的13是断路器的位置信号电路，其中SA是控制开关(万能转换开关)，HG是指示灯，1L、L是小母线，Q1是断路器常锁辅助开关；这些元件和电路都是电气二次回路所固有的。KM1是中间断电器，型号DZS-115，取KM1的一�？サ憧亟尤胫悄苁淙氲缏返腞A1，即KL。当断路器闭全，常闭触点开关Q1断开，KM1失电，触点开关KL断开。当断路器断开，Q1闭合，KM1得电，触点开关KL闭合。
图10中的14是电动刀闸的合分闸指示原理图，CJ7A型号。H1、H2分别是合、分闸的指示灯，SP1、SP2是电动刀闸的合、分闸的行程开关。这些元件和电路都是刀闸电动机构电气回路所固有的。图中粗虚线增加更改部分，KM2、KM3是中间断电器，型号DZB-115，取KM2、KM3的触点开关，按串联形式接入，同智能输入电路中的开关KS，即图9中的15。当刀闸处于合闸状态时，行程开关SP1接通，指示灯H1亮；KM2得电，常闭触点开关KM2断开，由于行程开关SP2未接通，KM3失电，�？サ憧豄M3断开，KS断开。当刀闸处于断开状态时，由于行程开关SP1未接通，KM2失电，常闭触点开关KM2闭合；行程开关SP2接通，指示灯H2亮，KM3得电，�？サ憧豄M3闭合，KS闭合。
经过继电器KM1、KM2、KM3的触点开关断开、闭合，向智能电路IC2输入高低电平信号，达到从电气二次回路取电平信号的目的。KX的电路接法、原理与KS相同。
本实用新型工作原理(如图1、图2所示)。本实用新型电气智能语音播报器包括信号输入电路1、智能电路2、数字选择电路3、数字逻辑控制电路4、语音电路5和音频功放电路6。所述的信号输入电路1的输出端连接智能电路2的输入端，智能电路2输出端连接数字选择电路3的输入端和数字逻辑控制电路4的输入端，语音电路5的输出端连接音频功放电路6的输入端。本实用新型根据电气设备的辅助开关的开启、闭合位置，获取设备状态数据，经信号采集后输入智能电路2，智能电路2根据输入端口的电压高低变化，经过智能运算，输出相应电位信号，触发对应的语音电路5中的不同语音集成电路IC4、IC5、IC6、IC7、IC8，再经音频功放电路6推动扬声器，扬声器根据电气设备的不同状态以专业用语形式语音播出相应的内容。
表1源主程序。
<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[START CLRFFLAG XH CLRFPORTA MOVLW B′00001111′ TRISPORTA CLRFPORTB MOVLW B′00011111′ TRISPORTB MOVLW 07H OPTION ；定时器256分频 CLRFCOUNT0 CLRFCOUNT1 CLRFTEMP MAIN CLRWDT BTFSS KM GOTODOORCHK BCF FLAG，0 BTFSC FLAG，2 CLRFPORTB BCF FLAG，2 KEYCHK BTFSC KIGOTODISP CALLDELAY20ms BTFSC KI GOTODISP CLRWDT BTFSS KI ；等待KI键抬起 GOTO$-2 BCF FLAG，2 CALLCHECK ANDWF PORTB，1 NOP XORWF PORTB，1 NOP DISP CLRWDT MOVFPORTB，0 ANDLW B′11100000′ BTFSC STATUS，Z GOTOXH CALLTOCHK BTFSC FLAG，3；chang GOTOXG BTFSS FLAG，1 GOTOMAIN CLRFPORTB BCF FLAG，1 GOTOXH �。�------------------------------------------- DOORCHKBTFSC FLAG，0 GOTOKEYCHK CALLDELAY20ms BTFSC KM GOTOKEYCHK BSF FLAG，0 BSF FLAG，2 CALLCHECK MOVWF PORTB NOP GOTOKEYCHKXG CLRWDT CALLCHECK SUBWF PORTB，1 BTFSS STATUS，Z MOVWF PORTB NOP BCF FLAG，3 BCF FLAG，1 GOTOMAIN ；******************************************** END]]></pre>
权利要求1.一种电气智能语音播报器，其特征在于它包括信号输入电路、智能电路、数字电路、语音电路和音频功放电路；信号输入电路的输出端连接智能电路的输入端，智能电路输出端连接数字电路输入端，数字电路输出端连接语音电路的输入端，语音电路的输出端连接音频功放电路的输入端；信号输入电路向智能电路传送输入信号，智能电路根据输入端口的电压高低变化，经过智能运算输出相应电位信号，经数字电路选择性触发对应的语音电路，再经音频电路功放推动扬声器。
2.根据权利要求1所述的电气智能语音播报器，其特征在于所述的信号输入电路是由断路器、隔离刀闸、信号输入电路、门碰开关和人工按钮开关组成；断路器、隔离刀闸、接地刀闸的辅助开关、及从电气设备二次回路的控制电路中引出电信号电路，门碰开关和人工按钮开关分别连接单片机上相应的输入端口，通过这些开关的断开、闭合，向单片机传送输入信号。
3.根据权利要求2所述的电气智能语音播报器，其特征在于所述的信号输入电路是接地刀闸的辅助开关。
4.根据权利要求2所述的电气智能语音播报器，其特征在于所述的信号输入电路是从电气设备二次回路的控制电路中引出电信号电路。
5.根据权利要求1所述的电气智能语音播报器，其特征在于所述的语音电路是由多块ISD1820语音集成电路�？楣钩桑枚嗫镮SD1820语音集成电路�？榉直鹆邮值缏废嘤Φ氖涑龆丝�。
专利摘要本实用新型公开了一种电气智能语音播报器，它包括信号输入电路、智能电路、数字电路、语音电路和音频电路。信号输入电路将采集的信号输入智能电路，智能电路根据输入端口的电压高低变化，经运算输出相应电位信号给数字电路，数字电路选择性触发对应的语音电路，再经音频电路功放推动扬声器。本实用新型是由嵌入式单片机组成智能化电路，通过电气设备的辅助开关输入的信号数据进行智能化分析计算，电路在外界因素(如红外线、触模、人工按钮)感应或者人为触动下，能启动核对电器电路，用语音播报出电气间隔上设备所处的工作状态。从而使工作人员可从听觉上核实电气设备状态，以弥补视觉上的不足。
文档编号G01R19/00GK2692680SQ20032012450
公开日2005年4月13日 申请日期2003年11月11日 优先权日2003年1月6日
发明者李金雄 申请人:李金雄
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
