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淺談基于GSM的配電室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與產(chǎn)品選型

更新時(shí)間:2023-06-26 點(diǎn)擊次數(shù): 401次

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:利用GSM無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣泛、使用可靠等優(yōu)點(diǎn),本文研究了采用短信消息(SMS)對(duì)配電室濕度、漏水及煙氣等指標(biāo)的異常進(jìn)行報(bào)警的智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能及時(shí)通過(guò)SMS技術(shù)將異?,F(xiàn)象傳到中控室的計(jì)算機(jī)及值班人員手機(jī)上,并能作出顯示異常發(fā)生地點(diǎn)、時(shí)間及語(yǔ)音提示等動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人監(jiān)控。相比傳統(tǒng)監(jiān)控方式,該系統(tǒng)具有成本低、可擴(kuò)展性好的優(yōu)點(diǎn),具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞:GSM短信消息SMS配電

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

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

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圖1配電室環(huán)境傳感器布局圖

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(chǎn)生大量的水蒸氣,會(huì)使配電柜內(nèi)部器件出現(xiàn)短路問(wèn)題。(2)漏水,房頂漏水從配電柜頂部流入到配電柜里,使配電柜內(nèi)部器件短路損壞。(3)煙氣,配電柜內(nèi)電路設(shè)備可能會(huì)因老化問(wèn)題出現(xiàn)短路甚至火災(zāi)問(wèn)題,該現(xiàn)象可能會(huì)伴有火花、氣體等現(xiàn)象發(fā)生。

本監(jiān)控系統(tǒng)主要由環(huán)境傳感器(濕度傳感器、漏水傳感器、煙霧傳感器及溫度傳感器)、總線控制器監(jiān)控分站、SMS報(bào)警模塊及中控計(jì)算機(jī)組成。如圖2所示。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)如下功能有:

(1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電室濕度、漏水、煙氣、溫度等環(huán)境指標(biāo)。

(2)當(dāng)出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí),能及時(shí)將信息發(fā)送給中控計(jì)算機(jī)及自己。

(3)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。

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圖2監(jiān)控系統(tǒng)原理圖

2軟硬件設(shè)計(jì)

2.1硬件設(shè)計(jì)

濕度監(jiān)測(cè)主要是為監(jiān)測(cè)冬天暖氣跑出水蒸氣引起配電柜內(nèi)部電路短路的問(wèn)題。濕度情況采集系統(tǒng)選用Honeywell公司的HH3610相對(duì)濕度濕度傳感器,該傳感器是線性的頻率輸出濕度檢測(cè)模塊,且可以實(shí)現(xiàn)一總線通信,使用十分便捷。

漏水檢測(cè)主要是針對(duì)房頂是否存在漏水從配電柜頂部流入配電柜的問(wèn)題,可采用漏水繩作為采集傳感器,在實(shí)際檢測(cè)中設(shè)定一個(gè)*低報(bào)警值,用戶可以根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)定。

煙氣傳感器是火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)中的傳感器,也是火災(zāi)發(fā)生的重要信息。系統(tǒng)選用DS250TH傳感器,該傳感器采用紅外光電衰減式監(jiān)測(cè)原理且為差分輸出信號(hào),能有效消除外界雜散光的干擾。

溫度傳感器主要要實(shí)現(xiàn)配電室現(xiàn)場(chǎng)的溫度與溫度變化速率的采集。該系統(tǒng)選用了DALLAS公司的數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20,該芯片具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)需外接電路即可實(shí)現(xiàn)據(jù)準(zhǔn)確可靠測(cè)量。

監(jiān)控分站由MCUat89c52控制模塊[3]、GSM通信模塊及RS-232接口電路及手動(dòng)脫扣構(gòu)成,利用串口轉(zhuǎn)換器,將串口轉(zhuǎn)換成RS-485電平與各個(gè)傳感器模塊進(jìn)行通信,將濕度傳感器模塊、漏水傳感器模塊、氣體傳感器模塊、煙霧傳感器模塊和溫度傳感器模塊的信號(hào)進(jìn)行處理,將采集來(lái)的數(shù)據(jù)與預(yù)定閥值對(duì)比判斷,若超過(guò)則通過(guò)SMS短信平臺(tái)將報(bào)信息傳送給中控計(jì)算機(jī)及監(jiān)控人員手機(jī)中,同時(shí)可通過(guò)系統(tǒng)反饋信息控制脫扣電路切斷電路,從而保證現(xiàn)場(chǎng)安全。下圖4為脫扣控制電路框圖。

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圖3脫扣控制電路

系統(tǒng)GSM通信模塊采用Siemens公司的新一代無(wú)線通信模塊TC35i[4],該模塊可以提供穩(wěn)定可靠的短消息服務(wù)(shortMessageService)。GSM模塊正常工作頻段為900MHz和1800MHz兩個(gè)頻段,對(duì)應(yīng)頻段功耗分別為2W和1W。模塊有AT命令集接口,支持文本短消息。通過(guò)40引腳的ZIF連接器與外界連接,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(jì)算機(jī)主要用于接收監(jiān)控分站發(fā)送來(lái)的異常狀況,并根據(jù)事前對(duì)各個(gè)配電室分配的編號(hào),能準(zhǔn)確判斷出異常的來(lái)源地,然后將相關(guān)的信息進(jìn)行報(bào)警顯示和語(yǔ)音提示,同時(shí)將該異常的發(fā)生時(shí)間地點(diǎn)等信息進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.2軟件設(shè)計(jì)

2.2.1軟件流程

監(jiān)控分站上電自檢、初始化以后,程序首先開始采集濕度傳感器、漏水傳感器、煙氣傳感器及溫度傳感器數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)信號(hào)處理以后,將所獲取的參數(shù)與預(yù)設(shè)閥值進(jìn)行比較判斷。如果能判斷出現(xiàn)異常狀況,則驅(qū)動(dòng)GSM模塊向中控計(jì)算機(jī)和手機(jī)發(fā)出SMS信息,并等待中控計(jì)算機(jī)反饋,如獲得指示信息,則驅(qū)動(dòng)脫扣控制電路切斷配電室電源;如果未獲得動(dòng)作信息則繼續(xù)監(jiān)控環(huán)境參數(shù),并間隔預(yù)設(shè)時(shí)間發(fā)送SMS信息直到異常狀況消失或工作人員復(fù)位。

2.2.2SMS短信處理策略

當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到異常狀況時(shí),將自動(dòng)根據(jù)預(yù)設(shè)定聯(lián)系信息,向自己和中控計(jì)算機(jī)發(fā)送相應(yīng)SMS信息,以便及時(shí)解決異常狀況。

strMsgH.Format(_S(“當(dāng)前濕度傳感器報(bào)警"),s);

}

elseif(l>l_max)

{bNormalL=FALSE;

strMsgL.Format(_S(“當(dāng)前漏水傳感器報(bào)警"),s);

}

elseif(s>s_max)

{bNormalS=FALSE;

strMsgS.Format(_S(“當(dāng)前煙霧傳感器報(bào)警"),s);

}

elseif(t>t_max)

{bNormalT=FALSE;

strMsgT.Format(_S(“當(dāng)前溫度傳感器報(bào)警"),s);

}

if(CtestApp::Messagenum1==0)

{//調(diào)用sendSMS()函數(shù)發(fā)送報(bào)警信息

For(i=0,i<1000,i++);

Intret=sendSMS(CTestApp,CTestApp::ListNums,buf2);

CTestApp::Messagenum1++;}

3安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

3.1概述

配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏、通訊管理機(jī)、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)(云臺(tái)球機(jī)、槍機(jī))、環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)(溫度、濕度、水浸、煙感)、控制子系統(tǒng)(燈光、空調(diào)、除濕機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵)、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)(讀卡器、開門按鈕、磁力鎖)、安防監(jiān)控子系統(tǒng)(雙鑒檢測(cè)器)。

3.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于軌道交通,工業(yè),建筑,學(xué)校,商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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3.4系統(tǒng)功能

3.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

能夠顯示配電室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電室環(huán)境參數(shù)信息,實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。

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3.4.2數(shù)據(jù)查詢

在人機(jī)界面中,可以直接查看配電室中各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

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(yùn)行報(bào)表

查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表。

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3.4.5實(shí)時(shí)告警

具有實(shí)時(shí)告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟取穸?、有害氣體、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

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3.4.6歷史事件查詢

能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。 

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3.4.7用戶權(quán)限管理

設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能,可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

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3.4.8網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

支持實(shí)時(shí)監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài),能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

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3.4.9遙控功能

可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

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3.5系統(tǒng)硬件配置

名稱

型號(hào)

圖片

功能

系統(tǒng)

ACREL-2000E

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Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、母線及電纜測(cè)溫監(jiān)測(cè)、環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、有害氣體監(jiān)測(cè)、安防監(jiān)控,可對(duì)燈光、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。實(shí)現(xiàn)動(dòng)力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測(cè)與設(shè)備控制,優(yōu)化動(dòng)力環(huán)境,避免運(yùn)行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運(yùn)行故障,保證維護(hù)人員安全,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,實(shí)現(xiàn)配電動(dòng)力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理。

智能通信管理機(jī)

Anet-2E4SM

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通用網(wǎng)關(guān),2路網(wǎng)口,4路RS485,可選配1路LORA,帶電告警功能,支持485,4G從模塊擴(kuò)展。

主機(jī)

Acrel-2000E/A

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數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、報(bào)警事件記錄查詢,可以根據(jù)采集到的設(shè)備數(shù)據(jù)或狀態(tài)聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)、聲光報(bào)警器、空調(diào)、水泵等設(shè)備。

Acrel-2000E/B

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參數(shù)設(shè)置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控和回放、報(bào)警事件記錄查詢、報(bào)警圖片和視頻查詢功能。

Acrel-2000E/M

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參數(shù)設(shè)置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控和回放、報(bào)警事件記錄查詢、報(bào)警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝。

Acrel-2000E/G

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參數(shù)設(shè)置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控和回放、報(bào)警事件記錄查詢、報(bào)警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝

環(huán)境監(jiān)測(cè)硬件

RS-WS-NO1-8

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用于配電房溫度和濕度。工作電源:AC/DC85~265V工作溫度:-40。0℃~99。9℃工作濕度:0%RH~99%RH

BRJ-307

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光電式煙霧傳感;電源正極(DC12V):+12V,繼電器輸出:常開觸點(diǎn)

RS-SJ-N01R01-2

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接觸式水浸傳感器,監(jiān)測(cè)變電所、電纜溝、控制室等場(chǎng)所積水情況,工作電源:DC10-30V工作溫度:-20℃~+60℃工作濕度:0%RH~80%RH響應(yīng)時(shí)間:1s繼電器輸出:常開觸點(diǎn)

環(huán)境監(jiān)測(cè)硬件

T35-II-5。6

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風(fēng)量4800,帶溫控器,帶消聲段,電機(jī)變頻

AT8002

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常開型;感應(yīng)距離:30-50mm材質(zhì):鋅合金,銀灰色電度干接點(diǎn)輸出

DS-2DC6120BY-A

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視頻監(jiān)控

ARTU-KJ8

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8路開關(guān)量輸入,8路繼電器輸出

4結(jié)語(yǔ)

經(jīng)實(shí)際測(cè)試,該配電室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)達(dá)到預(yù)定的功能要求,能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)并及時(shí)的發(fā)送報(bào)警信息,能夠可靠穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能監(jiān)測(cè),大大節(jié)省了配電室運(yùn)營(yíng)成本,為提高企業(yè)配電系統(tǒng)的管理水平起到積極作用。由于該系統(tǒng)采用嵌入式模塊化設(shè)計(jì)模式,具有可擴(kuò)展性強(qiáng),智能化程度高,因此非常具有實(shí)用意義。

參考文獻(xiàn):

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[6]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.

作者簡(jiǎn)介:

劉細(xì)鳳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事配電室在線監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及應(yīng)用。


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