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淺談基於GSM的配電室環境監測係統的設計與產品選型

更新時間:2023-06-29  |  點擊率:624

王丹丹

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摘要:利用GSM無線通信網絡覆蓋廣泛、使用可靠等優(you) 點,本文研究了采用短信消息(SMS)對配電室濕度、漏水及煙氣等指標的異常進行報警的智能監控係統。該係統能及時通過SMS技術將異常現象傳(chuan) 到中控室的計算機及值班人員手機上,並能作出顯示異常發生地點、時間及語音提示等動作,從(cong) 而實現無人監控。相比傳(chuan) 統監控方式,該係統具有成本低、可擴展性好的優(you) 點,具有良好的應用前景。


關(guan) 鍵詞:GSM短信消息SMS配電


1係統總體(ti) 設計


如圖1所示為(wei) 配電室環境傳(chuan) 感器布局圖。該配電室分布了濕度傳(chuan) 感器、漏水傳(chuan) 感器、煙氣傳(chuan) 感器和溫度傳(chuan)


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圖1配電室環境傳(chuan) 感器布局圖


感器,主要是考慮到影響配電室正常工作的主要因素有:(1)濕度,冬天暖氣跑水產(chan) 生大量的水蒸氣,會(hui) 使配電櫃內(nei) 部器件出現短路問題。(2)漏水,房頂漏水從(cong) 配電櫃頂部流入到配電櫃裏,使配電櫃內(nei) 部器件短路損壞。(3)煙氣,配電櫃內(nei) 電路設備可能會(hui) 因老化問題出現短路甚至火災問題,該現象可能會(hui) 伴有火花、氣體(ti) 等現象發生。


本監控係統主要由環境傳(chuan) 感器(濕度傳(chuan) 感器、漏水傳(chuan) 感器、煙霧傳(chuan) 感器及溫度傳(chuan) 感器)、總線控製器監控分站、SMS報警模塊及中控計算機組成。如圖2所示。係統主要實現如下功能有:


(1)實時監測配電室濕度、漏水、煙氣、溫度等環境指標。


(2)當出現異常狀態時,能及時將信息發送給中控計算機


(3)進行語音報警。

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圖2監控係統原理圖


2軟硬件設計


2.1硬件設計


濕度監測主要是為(wei) 監測冬天暖氣跑出水蒸氣引起配電櫃內(nei) 部電路短路的問題。濕度情況采集係統選用Honeywell公司的HH3610相對濕度濕度傳(chuan) 感器,該傳(chuan) 感器是線性的頻率輸出濕度檢測模塊,且可以實現一總線通信,使用十分便捷。


漏水檢測主要是針對房頂是否存在漏水從(cong) 配電櫃頂部流入配電櫃的問題,可采用漏水繩作為(wei) 采集傳(chuan) 感器,在實際檢測中設定一個(ge) *低報警值,用戶可以根據實際情況自行設定。


煙氣傳(chuan) 感器是火災報警監控係統中的傳(chuan) 感器,也是火災發生的重要信息。係統選用DS250TH傳(chuan) 感器,該傳(chuan) 感器采用紅外光電衰減式監測原理且為(wei) 差分輸出信號,能有效消除外界雜散光的幹擾。


溫度傳(chuan) 感器主要要實現配電室現場的溫度與(yu) 溫度變化速率的采集。該係統選用了DALLAS公司的數字式集成溫度傳(chuan) 感器DS18B20,該芯片具有硬件結構簡單,無需外接電路即可實現據準確可靠測量。


監控分站由MCUat89c52控製模塊[3]、GSM通信模塊及RS-232接口電路及手動脫扣構成,利用串口轉換器,將串口轉換成RS-485電平與(yu) 各個(ge) 傳(chuan) 感器模塊進行通信,將濕度傳(chuan) 感器模塊、漏水傳(chuan) 感器模塊、氣體(ti) 傳(chuan) 感器模塊、煙霧傳(chuan) 感器模塊和溫度傳(chuan) 感器模塊的信號進行處理,將采集來的數據與(yu) 預定閥值對比判斷,若超過則通過SMS短信平台將報信息傳(chuan) 送給中控計算機及監控人員手機中,同時可通過係統反饋信息控製脫扣電路切斷電路,從(cong) 而保證現場安全。下圖4為(wei) 脫扣控製電路框圖。


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圖3脫扣控製電路


係統GSM通信模塊采用Siemens公司的新一代無線通信模塊TC35i[4],該模塊可以提供穩定可靠的短消息服務(shortMessageService)。GSM模塊正常工作頻段為(wei) 900MHz和1800MHz兩(liang) 個(ge) 頻段,對應頻段功耗分別為(wei) 2W和1W。模塊有AT命令集接口,支持文本短消息。通過40引腳的ZIF連接器與(yu) 外界連接,另有50Ω天線連接器連接天線。GSM通信模塊的組成框圖如圖4所示。


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圖4GSM通信模塊組成框圖


中控計算機主要用於(yu) 接收監控分站發送來的異常狀況,並根據事前對各個(ge) 配電室分配的編號,能準確判斷出異常的來源地,然後將相關(guan) 的信息進行報警顯示和語音提示,同時將該異常的發生時間地點等信息進行存儲(chu) 。


2.2軟件設計


2.2.1軟件流程


監控分站上電自檢、初始化以後,程序首先開始采集濕度傳(chuan) 感器、漏水傳(chuan) 感器、煙氣傳(chuan) 感器及溫度傳(chuan) 感器數據,經過信號處理以後,將所獲取的參數與(yu) 預設閥值進行比較判斷。如果能判斷出現異常狀況,則驅動GSM模塊向中控計算機和發出SMS信息,並等待中控計算機反饋,如獲得指示信息,則驅動脫扣控製電路切斷配電室電源;如果未獲得動作信息則繼續監控環境參數,並間隔預設時間發送SMS信息直到異常狀況消失或工作人員複位。


2.2.2SMS短信處理策略


當係統監測到異常狀況時,將自動根據預設定聯係信息,向相關(guan) 人員和中控計算機發送相應SMS信息,以便及時解決(jue) 異常狀況。


3安科瑞配電室環境監控係統


3.1概述


配電室綜合監控係統包括智能監控係統屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監控子係統(雲(yun) 台球機、槍機)、環境監測子係統(溫度、濕度、水浸、煙感)、控製子係統(燈光、空調、除濕機、風機、水泵)、門禁監控子係統(讀卡器、開門按鈕、磁力鎖)、安防監控子係統(雙鑒檢測器)。


3.2應用場所


適用於(yu) 軌道交通,工業(ye) ,建築,學校,商業(ye) 綜合體(ti) 等35kV及以下用戶端供配電自動化係統工程設計、施工和運行維護。


3.3係統結構


3.4係統功能


3.4.1實時監測


能夠顯示配電室設備的運行狀態,實時監測配電室環境參數信息,實時顯示有關(guan) 故障、告警等信息。


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3.4.2數據查詢


在人機界麵中,可以直接查看配電室中各個(ge) 設備的運行數據。


3.4.3曲線查詢


可以直接查看各電參量曲線。


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3.4.4運行報表


查詢配電室內(nei) 設備的運行數據報表。


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3.4.5實時告警


具有實時告警功能,係統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體(ti) 、設備故障或通信故障等事件發出告警。

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3.4.6曆史事件查詢


能夠對產(chan) 生的所有事件記錄進行存儲(chu) 和管理,方便用戶對係統事件和進行曆史追溯、查詢統計、事故分析。 


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3.4.7用戶權限管理


設置了用戶權限管理功能,可以定義(yi) 不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。


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3.4.8網絡拓撲圖


支持實時監視並診斷各設備的通訊狀態,能夠完整的顯示整個(ge) 係統網絡結構。


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3.4.9遙控功能


可以對整個(ge) 配電係統範圍內(nei) 的設備進行遠程遙控操作。


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3.5係統硬件配置


4結語


經實際測試,該配電室環境監測係統達到預定的功能要求,能夠實時的監測並及時的發送報警信息,能夠可靠穩定地實現遠程智能監測,大大節省了配電室運營成本,為(wei) 提高企業(ye) 配電係統的管理水平起到積極作用。由於(yu) 該係統采用嵌入式模塊化設計模式,具有可擴展性強,智能化程度高,因此非常具有實用意義(yi) 。