郝玉東

摘要：開閉所、環(huán)網(wǎng)柜的工作環(huán)境要求滿足一定的條件，其中溫、濕度水平要達(dá)到一定的條件，否則將導(dǎo)致各種電力事故發(fā)生。針對(duì)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)手段單一，開閉所、環(huán)網(wǎng)柜煙霧、溫濕度24小時(shí)監(jiān)測(cè)困難等問題，利用遠(yuǎn)程無線傳輸技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種基于GPRS（通用分組無線服務(wù)）通信技術(shù)的開閉所、環(huán)網(wǎng)柜煙霧、溫濕度環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)開閉所、環(huán)網(wǎng)柜煙霧、溫濕度變化。經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證該系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)精度高、運(yùn)行可靠穩(wěn)定、使用方便。

關(guān)鍵詞：開閉所;環(huán)網(wǎng)柜;煙霧溫濕度監(jiān)測(cè);GPRS通信

中圖分類號(hào)：TP31

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）04-0289-02

收稿日期：2019-11-21

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，社會(huì)化生產(chǎn)生活用電量逐步擴(kuò)大，對(duì)各類開閉所、環(huán)網(wǎng)柜設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制對(duì)保證供電穩(wěn)定性具有重要作用。近些年開閉所、環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用較多，各類電氣設(shè)備布設(shè)密度更加緊湊，容易導(dǎo)致諸多安全事故發(fā)生，所以當(dāng)前對(duì)開閉所、環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行環(huán)境的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

1 需求分析

最近幾年，因?yàn)殚_閉所、環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)設(shè)備環(huán)境差（發(fā)生受潮、產(chǎn)生凝露）而導(dǎo)致的電力事故經(jīng)常出現(xiàn)，隨著新技術(shù)的應(yīng)用，開閉所、環(huán)網(wǎng)柜等電力設(shè)備應(yīng)用越來越廣泛，柜體內(nèi)設(shè)備間距越來越小，這樣對(duì)柜內(nèi)的環(huán)境要求也越來越高。針對(duì)某省殼體需求情況，先將需求分析結(jié)果列表如下：

1.1 針對(duì)地下室（開閉所、環(huán)網(wǎng)柜）潮濕度比較嚴(yán)重，如何處理和監(jiān)控？

1.2 監(jiān)控用的傳感器要求

溫濕度、煙感傳感器具體需求如下：

1）外觀設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)便于安裝，最好溫濕度、煙感傳感器是一個(gè)整體，電池為自備。

2）設(shè)備與主站傳輸方案宜采用窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NarrowBandInternet of Things，NB-IoT），此方案低功耗，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定。主站采集的數(shù)據(jù)2-3個(gè)小時(shí)主動(dòng)上報(bào)，這樣可以降低電池電量的過快的損耗。采集的數(shù)據(jù)要顯示時(shí)間。

3）主站功能模塊有：

（1）設(shè)備列表：包含設(shè)備具體數(shù)據(jù)、設(shè)備-周數(shù)據(jù)曲線圖、設(shè)備一月數(shù)據(jù)曲線圖。

（2）設(shè)備位置：以地圖形式展示設(shè)備的具體位置，方便當(dāng)?shù)鼐S護(hù)人員及時(shí)找到設(shè)備。

（3）天氣預(yù)報(bào)：展示當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r。

（4）權(quán)限設(shè)置：以市縣為單位，按輸電線路劃分權(quán)限?？h局主任可以查看整個(gè)縣城的整體設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，線路維護(hù)人員只能查看本線路的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。

4）手機(jī)、電腦同時(shí)可以查看數(shù)據(jù)，手機(jī)最好以微信公眾賬號(hào)或小程序?qū)崿F(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)警短信通知。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)加裝控制器

控制除濕設(shè)備和消防滅火設(shè)備，除濕設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)智能控制（在一定的數(shù)值范圍內(nèi)設(shè)備運(yùn)行，范圍外設(shè)備停止運(yùn)行）;消防滅火設(shè)備可以在設(shè)備發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)啟動(dòng)以確保安全。此項(xiàng)為附加項(xiàng)，如果能夠?qū)崿F(xiàn)不僅可以作為單獨(dú)的一項(xiàng)業(yè)務(wù)開展工作，而且為公司的殼體業(yè)務(wù)增加更大的附加值。

2 設(shè)備選型

根據(jù)上面的需求分析，要求煙霧溫度濕度一體傳感器，傳感器分為煙霧傳感器、煙霧溫濕度傳感器、煙霧紅外入侵傳感器。在此選擇了無線一體化煙霧溫濕度傳感器，該傳感器可以進(jìn)行煙霧、溫濕度、入侵信號(hào)的采集，采集數(shù)據(jù)通過無線LoRa模式傳輸?shù)浇邮罩鳈C(jī)或傳送到上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，其中Lo-Ra設(shè)備具有功耗低、容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

無線一體化煙霧溫濕度傳感器的技術(shù)參數(shù)：煙霧測(cè)量：0（正常），1（報(bào)警）、輸出方式：聲光報(bào)警/485/無線（可選）、溫度測(cè)量：-40～150C（可選）、濕度測(cè)量：0～99%RH（可選）、紅外入侵：0（無），1（有）（可選）、供電電壓：DC 12V～24V或2.5V～3.6V、最大功率：0.3W、傳輸距離：5KM、工作溫度：-40～1259、工作濕度：《95%RH、檢測(cè)面積：20ni、外殼尺寸：φ 105mm* 50mm和安裝方式：吸頂式。

3 監(jiān)控系統(tǒng)主要功能實(shí)現(xiàn)

本監(jiān)控系統(tǒng)有數(shù)據(jù)采集模塊、一體傳感器與上位機(jī)通信模塊、上位機(jī)管理程序模塊、上位機(jī)與GPRS通信模塊、上位機(jī)控制溫濕度設(shè)備模塊、GPRS與監(jiān)控中心通信模塊、監(jiān)控中心管理程序模塊、手機(jī)APP程序模塊、微信公眾號(hào)或小程序模塊。開閉所、環(huán)網(wǎng)柜環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)集顯示、處理、報(bào)警等多功能于一身，可以采集、分析和保存各種重要數(shù)據(jù)，顯示各種報(bào)表。下面主要介紹一下幾個(gè)重要模塊：

3.1 一體傳感器與上位機(jī)通信模塊

通過485總線實(shí)時(shí)上傳煙霧溫濕度數(shù)據(jù)到上位機(jī)，上位主機(jī)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的煙霧溫濕度數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)置的閾值進(jìn)行對(duì)溫度濕度控制設(shè)備進(jìn)行開關(guān)和關(guān)停。上位機(jī)并將報(bào)警數(shù)據(jù)和一些重要數(shù)據(jù)通過GPRS模塊傳給監(jiān)控中心主機(jī)，客戶也可以通過監(jiān)控中心客戶端設(shè)置各種控制參數(shù)閾值;上位機(jī)和一體傳感器通信采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議，可以開放給用戶連接至自有設(shè)備或客戶端。

3.2 上位機(jī)與GPRS通信模塊

使用GPRS模塊組建無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，用戶無須關(guān)心GPRS無線通信與互聯(lián)網(wǎng)交換技術(shù)，只需擁有以前所熟悉的串口通信知識(shí)就足夠了。GPRS模塊組成的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，上位機(jī)可以是①串口設(shè)備終端（如PLC）、②計(jì)算機(jī)（不能上網(wǎng)的也行），當(dāng)監(jiān)控到煙霧或溫濕度異常時(shí)，可以主動(dòng)向管理人員通過短信發(fā)送異常情況和具體位置。開閉所、環(huán)網(wǎng)柜環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)與監(jiān)控中心通信，采用GPRS分組交換技術(shù)，這種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無線IP連接。廣泛用在電力等領(lǐng)域，用于監(jiān)測(cè)和記錄環(huán)境的煙霧溫濕度數(shù)據(jù)，配套監(jiān)控中心客戶機(jī)軟件，手機(jī)APP，能夠直接清晰的查看和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與導(dǎo)出功能。

3.3 上位機(jī)控制溫濕度設(shè)備模塊

上位機(jī)檢測(cè)到溫濕度越過閾值時(shí)，就要通過串口向溫濕度控制器發(fā)送啟動(dòng)或關(guān)停指令，溫濕度控制器采用PID控制方法來控制調(diào)節(jié)溫濕度，PID控制應(yīng)該算是應(yīng)用非常廣泛的控制算法了。它可應(yīng)用到一個(gè)元件的溫度調(diào)節(jié)控制，直至調(diào)節(jié)控制無人機(jī)的飛行姿態(tài)和飛行速度等等，都可以使用PID控制。有關(guān)軟件的開發(fā)在這里略。

這里的各功能模塊的實(shí)現(xiàn)就不再贅述了。

手機(jī)APP軟件的開發(fā)可以使用JAVA或Python，上位機(jī)的軟件可以采用目前比較流行的Python或者C Sharp開發(fā)工具，集中監(jiān)控中心軟件可以使用。

4 結(jié)論

由于開閉所、環(huán)網(wǎng)柜環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)采用煙霧溫濕度一體的傳感器精度高.工業(yè)級(jí)。運(yùn)用PID算法控制調(diào)節(jié)溫度，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)控制溫濕，省電，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命。實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)成本較低，系統(tǒng)速度快，工作穩(wěn)定，可靠性高，真正解決了開閉所、環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)的濕氣問題。同時(shí)安裝簡(jiǎn)單、快捷，改善供電設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，提高供電可靠性。通過實(shí)踐驗(yàn)證，此系統(tǒng)具有良好的性能指標(biāo)，降低人工費(fèi)用成本，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理目標(biāo)?？梢詮V泛應(yīng)用于對(duì)煙霧、溫度和濕度要求嚴(yán)格的地方，主要用于電力系統(tǒng)中的開閉所、環(huán)網(wǎng)柜環(huán)境監(jiān)測(cè)控制。

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[通聯(lián)編輯：梁書]