(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 210090692 U(45)授权公告日 2020.02.18
(21)申请号 201921174166.X(22)申请日 2019.07.24
(73)专利权人 西安丰树电子科技发展有限公司
地址 710077 陕西省西安市高新区丈八街
办丈八五路二号现代企业1号楼10402室(72)发明人 徐苍博 梁斌 康凯
(74)专利代理机构 西安弘理专利事务所 61214
代理人 杜娟(51)Int.Cl.
G01V 3/02(2006.01)G01R 31/54(2020.01)G05B 19/042(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图2页
(54)实用新型名称
临边防护状态检测及报警装置(57)摘要
本实用新型公开的一种临边防护状态检测及报警装置，临边护栏由多组护栏隔挡而成，每组护栏由横杆及立杆固定连接而成；沿所有的立杆依次缠绕有铜丝线，铜丝线一端连接在检测模块的P1端口，铜丝线另一端连接在检测模块的P2端口，检测模块还与蓄电池连接。本实用新型的装置采用蓄电池供电，具有防拆除功能，当固定的检测模块被拆除，系统会发出报警；装置采用铜丝线断路检测原理，铜丝线将多块护栏连接，装置检测到临边护栏存在安全隐患，输出报警信号；一个检测模块可同时检测多片护栏的状态，适用于临边护栏的组件拼装结构，装置成本低，安装使用方便。
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权 利 要 求 书
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1.一种临边防护状态检测及报警装置，其特征在于：临边护栏由多组护栏隔挡而成，每组护栏由横杆(2)及立杆(3)固定连接而成；沿所有的立杆(3)依次缠绕有铜丝线(4)，铜丝线(4)一端连接在检测模块(1)的P1端口，铜丝线(4)另一端连接在检测模块(1)的P2端口，检测模块(1)还与蓄电池连接。
2.根据权利要求1所述的临边防护状态检测及报警装置，其特征在于：所述的检测模块(1)包括ARM芯片(5)，ARM芯片(5)设置有供电端口，其中VCC端口与+3.3V电源连接，Vss端口接地；
ARM芯片(5)还设置有晶振电路和复位电路，ARM芯片(5)的PB.0端口设置有报警控制电路，报警控制电路结构是，PB.0端口一路通过电阻R13接地，另一路通过电阻R14接入场效应管二(10)的端口1中；场效应管二(10)的端口2接地，场效应管二(10)的端口3接入晶体管光耦二(9)的端口2中；晶体管光耦二(9)的端口1通过电阻R15与+3.3V电源连接，晶体管光耦二(9)的端口3和端口4同时与蜂鸣器连接；
ARM芯片(5)的PC.13端口和PA.0端口一起连接有断线检测电路，PC.13端口属于I/O输出端口，PA.0端口属于I/O输入端口，断线检测电路的结构是，PC.13端口一路通过电阻R6接地，另一路通过电阻R5接入场效应管三(11)的端口1，场效应管三(11)的端口2接地，场效应管三(11)的端口3一路与场效应管一(7)的端口1连接，场效应管三(11)的端口3另一路通过电阻R7与场效应管一(7)的端口2连接，场效应管一(7)的端口2与+3.3V电源连接；场效应管一(7)的端口3第一路通过电阻R10和电阻R11接地，场效应管一(7)的端口3第二路接入低功率放大器(8)的端口5中，低功率放大器(8)的端口2直接接地，低功率放大器(8)的端口3通过电阻R11接地，低功率放大器(8)的端口1通过电阻R8与三极管(12)连接，低功率放大器(8)的端口4和三极管(12)的输出端共同通过电阻R12接地，三极管(12)的另一输出端连接有电阻R9，电阻R9的另一端称为P1端口；场效应管一(7)的端口3第三路接入晶体管光耦一(6)的端口1，晶体管光耦一(6)的端口3直接接地，晶体管光耦一(6)的端口2一路通过电容C4接地，晶体管光耦一(6)的端口2另一路连接有电阻R4，电阻R4的另一端称为P2端口；晶体管光耦一(6)的端口4通过电阻R2接入PA.0端口，晶体管光耦一(6)的端口4另外通过电阻R3与+3.3V电源连接。
3.根据权利要求2所述的临边防护状态检测及报警装置，其特征在于：所述的ARM芯片(5)的晶振电路结构是，其中OSC-IN端口通过电容C1接地，OSC-OUT端口通过电容C2接地，OSC-IN端口与OSC-OUT端口之间短接有晶振X1。
4.根据权利要求2所述的临边防护状态检测及报警装置，其特征在于：所述的ARM芯片(5)的复位电路结构是，Reset端口通过并联的按钮S1和电容C3接地，Reset端口另外通过电阻R1与+3.3V电源连接。
5.根据权利要求2所述的临边防护状态检测及报警装置，其特征在于：所述的ARM芯片(5)型号为STM32L051C8，晶体管光耦一(6)型号为TLP281，场效应管一(7)型号为AO3401，低功率放大器(8)型号为MCP6001，晶体管光耦二(9)型号为TLP281，场效应管二(10)型号为AO3400，场效应管三(11)型号为AO3400，三极管(12)型号为SP013。
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说 明 书
临边防护状态检测及报警装置
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技术领域
[0001]本实用新型属于防护自动检测技术领域，涉及一种临边防护状态检测及报警装置。
背景技术
[0002]建筑施工现场有很多临边洞口，比如建筑物边的阳台周边、基坑周边、还有施工过程中的电梯井周边。临边洞口是施工现场重要危险源之一，施工过程中，经常在临边洞口发生高处坠落事故。为了避免出现此类安全事故，施工现场一般会在这些临边洞口临时加装安全护栏，防止人员靠近。但在实际生产过程，施工人员经常图方便，人为挪动护栏或倾翻，难以避免事故。[0003]目前，出现了建筑工地临边护栏检测系统(电子围栏)，是在临边安装红外对射系统，当有人员通过临边监控位置，如果红外线被遮挡，监测系统就会发出报警。但是，这种临边护栏检测系统不能检测临边护栏是否处于安装防护状态，只有当人越过危险临边才会产生报警，不能起到提前安全预防的作用。实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种临边防护状态检测及报警装置，解决了现有电子围栏系统不能检测临边护栏状态，不能实现对安全隐患提前报警的问题。[0005]本实用新型所采用的技术方案是，一种临边防护状态检测及报警装置，临边护栏由多组护栏隔挡而成，每组护栏由横杆及立杆固定连接而成；沿所有的立杆依次缠绕有铜丝线，铜丝线一端连接在检测模块的P1端口，铜丝线另一端连接在检测模块的P2端口，检测模块还与蓄电池连接。
[0006]本实用新型的临边防护状态检测及报警装置，其特征还在于：[0007]所述的检测模块包括ARM芯片，ARM芯片设置有供电端口，其中VCC端口与+3.3V电源连接，Vss端口接地；
[0008]ARM芯片还设置有晶振电路和复位电路，[0009]ARM芯片的PB.0端口设置有报警控制电路，报警控制电路结构是，PB.0端口一路通过电阻R13接地，另一路通过电阻R14接入场效应管二的端口1中；场效应管二的端口2接地，场效应管二的端口3接入晶体管光耦二的端口2中；晶体管光耦二的端口1通过电阻R15与+3.3V电源连接，晶体管光耦二的端口3和端口4同时与蜂鸣器连接；[0010]ARM芯片的PC.13端口和PA.0端口一起连接有断线检测电路，PC.13端口属于I/O输出端口，PA.0端口属于I/O输入端口，断线检测电路的结构是，PC.13端口一路通过电阻R6接地，另一路通过电阻R5接入场效应管三的端口1，场效应管三的端口2接地，场效应管三的端口3一路与场效应管一的端口1连接，场效应管三的端口3另一路通过电阻R7与场效应管一的端口2连接，场效应管一的端口2与+3.3V电源连接；场效应管一的端口3第一路通过电阻R10和电阻R11接地，场效应管一的端口3第二路接入低功率放大器的端口5中，低功率放大
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器的端口2直接接地，低功率放大器的端口3通过电阻R11接地，低功率放大器的端口1通过电阻R8与三极管连接，低功率放大器的端口4和三极管的输出端共同通过电阻R12接地，三极管的另一输出端连接有电阻R9，电阻R9的另一端称为P1端口；场效应管一的端口3第三路接入晶体管光耦一的端口1，晶体管光耦一的端口3直接接地，晶体管光耦一的端口2一路通过电容C4接地，晶体管光耦一的端口2另一路连接有电阻R4，电阻R4的另一端称为P2端口；晶体管光耦一的端口4通过电阻R2接入PA.0端口，晶体管光耦一的端口4另外通过电阻R3与+3.3V电源连接。
[0011]所述的ARM芯片的晶振电路结构是，其中OSC-IN端口通过电容C1接地，OSC-OUT端口通过电容C2接地，OSC-IN端口与OSC-OUT端口之间短接有晶振X1。[0012]所述的ARM芯片的复位电路结构是，Reset端口通过并联的按钮S1和电容C3接地，Reset端口另外通过电阻R1与+3.3V电源连接。[0013]所述的ARM芯片型号为STM32L051C8，晶体管光耦一型号为TLP281，场效应管一型号为AO3401，低功率放大器型号为MCP6001，晶体管光耦二型号为TLP281，场效应管二型号为AO3400，场效应管三型号为AO3400，三极管型号为SP013。[0014]本实用新型的有益效果是，通过铜丝线将多块护栏连接，采用铜丝线的断路检测，适用于临边护栏的组件拼装结构，一个检测模块可以检测多片护栏的状态，检测系统成本低；装置采用蓄电池供电，可解决施工现场临边洞口的供电问题，安装使用方便；具有防拆除功能，当固定的检测模块被拆除，系统会发出报警；装置检测到临边护栏存在安全隐患，输出报警信号。
附图说明
[0015]图1是本实用新型装置的安装示意图；
[0016]图2是本实用新型装置中的检测模块电路框图；[0017]图3是本实用新型中的检测模块控制流程框图。[0018]图中，1.检测模块，2.横杆，3.立杆，4.铜丝线，5.ARM芯片，6.晶体管光耦一，7.场效应管一，8.低功率放大器，9.晶体管光耦二，10.场效应管二，11.场效应管三，12.三极管。具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。[0020]参照图1，是本实用新型装置在现场的实施例安装示意图，施工现场的临边护栏一般是根据现场缺口或洞口状况由多组护栏隔挡而成，每组护栏由横杆2及立杆3固定连接而成；沿所有的立杆3依次缠绕有铜丝线4，铜丝线4的两端分别与检测模块1连接，检测模块1还与蓄电池连接。铜丝线4一端连接在检测模块1的P1端口，铜丝线4另一端连接在检测模块1的P2端口，铜丝线4从P1端口引出后顺序缠绕各护栏的立杆3，然后返回连接到检测模块4的P2端口上。检测模块1固定在临边护栏最近的墙面上或支架上，采用蓄电池供电解决施工现场临边洞口的供电。
[0021]本实用新型装置采用断线检测原理，检测模块1从P1端口周期性发送信号，信号通过铜丝线4回到检测模块1的P2端口，检测模块1通过检测P2端口是否有返回信号。根据图1的安装方式，如果检测模块1从P2端口无法接收到周期性的返回信号，则可以断定用于信号
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传输的铜丝线4发生折断，进一步推断，临边护栏被破坏则铜丝线4就会被折断，由此可以检测临边护栏的状态。当检测模块1判定临边护栏被折断，则发出报警信号。[0022]参照图2，是检测模块1的电路框图，检测模块1属于一个嵌入式系统。该检测模块1以ARM芯片5为主，ARM芯片5(型号为STM32L051C8)作为主处理器，ARM芯片5设置有供电端口，其中VCC端口与+3.3V电源连接，Vss端口接地；ARM芯片5设置有晶振电路和复位电路，[0023]ARM芯片5的晶振电路结构是，其中OSC-IN端口通过电容C1接地，OSC-OUT端口通过电容C2接地，OSC-IN端口与OSC-OUT端口之间短接有晶振X1，其中的电容C1为22pf，C2为22pf，晶振X1的频率为4MHz；
[0024]ARM芯片5的复位电路结构是，Reset端口通过并联的按钮S1和电容C3接地，Reset端口另外通过电阻R1与+3.3V电源连接，其中电容C3为0.1uf，电阻R1为120K；[0025]ARM芯片5的PB.0端口设置有报警控制电路，报警控制电路结构是，PB.0端口一路通过电阻R13接地，另一路通过电阻R14接入场效应管二10(型号为AO3400)的端口1中；场效应管二10的端口2接地，场效应管二10的端口3接入晶体管光耦二9(型号为TLP281)的端口2中；晶体管光耦二9的端口1通过电阻R15与+3.3V电源连接，晶体管光耦二9的端口3和端口4同时与蜂鸣器连接；其中电阻R13为10K，电阻R14为120K，电阻R15为1.2K；[0026]ARM芯片5的输出报警信号经场效应管二10放大后从端口3输出，再进入晶体管光耦二9的端口2，信号隔离后从晶体管光耦二9的端口4和3输出，通过蜂鸣器进行报警。该报警控制电路一方面可以驱动外接报警器，同时还可以隔离外接报警器的干扰。[0027]ARM芯片5的PC.13端口和PA.0端口一起连接有断线检测电路，PC.13端口属于I/O输出端口，PA.0端口属于I/O输入端口，断线检测电路的结构是，PC.13端口一路通过电阻R6接地，另一路通过电阻R5接入场效应管三11(型号为AO3400)的端口1，场效应管三11的端口2接地，场效应管三11的端口3一路与场效应管一7(型号为AO3401)的端口1连接，场效应管三11的端口3另一路通过电阻R7与场效应管一7的端口2连接，场效应管一7的端口2与+3.3V电源连接；场效应管一7的端口3第一路通过电阻R10和电阻R11接地，场效应管一7的端口3第二路接入低功率放大器8(型号为MCP6001)的端口5中，低功率放大器8的端口2直接接地，低功率放大器8的端口3通过电阻R11接地，低功率放大器8的端口1通过电阻R8与三极管12(型号为SP013)连接，低功率放大器8的端口4和三极管12的输出端共同通过电阻R12接地，三极管12的另一输出端连接有电阻R9，电阻R9的另一端称为P1端口(前述称为OUT端口)；场效应管一7的端口3第三路接入晶体管光耦一6(型号为TLP281)的端口1，晶体管光耦一6的端口3直接接地，晶体管光耦一6的端口2一路通过电容C4接地，晶体管光耦一6的端口2另一路连接有电阻R4，电阻R4的另一端称为P2端口(前述称为IN端口)；晶体管光耦一6的端口4通过电阻R2接入PA.0端口，晶体管光耦一6的端口4另外通过电阻R3与+3.3V电源连接；其中电阻R2为1.2K，电阻R3为120K，电阻R4为330K，电阻R5为10K，电阻R6为120K，电阻R7为120K，电阻R8为1.2K，电阻R9为330K；
[0028]端口PC.13输出的断线检测信号经过上拉电阻R6和输入电阻R5后，再经场效应管三11以及场效应管一7，从场效应管一7的端口3输出电流信号；该电流信号经过低功率放大器8放大，最后通过三极管12输出检测电流，即检测模块1的P1端口输出。[0029]断线检测的电流信号经过铜丝线4输出后，从检测模块1的P2端口输入，信号经电阻R4，输入晶体管光耦一6的端口2，经过隔离后，信号经过电阻R2以及上拉电阻R3输入ARM
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芯片5的PA.0端口，于是检测信号返回ARM芯片5中。[0030]参照图3，是本实用新型装置检测工作流程示意图，本实用新型装置工作在省电模式，通过对端口施行周期性检测，步骤如下：[0031]步骤1：本实用新型装置上电后，主程序首先对系统的各个外设初始化(包括串口、IO、远程模块等)，串口采用9600波特率；[0032]步骤2：启动定时器；定时时间到，置标志位F-T＝1；[0033]步骤3：如果定时时间到，系统启动检测，从I/O端口PC.13输出检测信号，同时检测PA.0端口是否接收到信号；[0034]步骤4：如果PA.0端口有正常回复信号，说明通道正常铜丝线4完好，临边护栏没有受到非法触碰或破坏，清定时标志F-T＝0；[0035]如果PA.0端口没有正常回复信号，说明通道断开，铜丝线4被折断，临边护栏受到了非法触碰或破坏，ARM芯片5及时发送报警信号，蜂鸣器发出报警声音，同时清定时标志F-T＝0；
[0036]步骤5：系统返回步骤3，等待重新定时。
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说 明 书 附 图
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