CN102129261B - 一种基于变电站视频监控平台的现场温度调控系统 - Google Patents

Abstract

一种基于变电站视频监控平台的现场温度调控系统。涉及远程温度控制。设有遥控指令器，遥控指令器通过视频监控系统的信号传输线路与站端主控制器相连；其内设有根据遥控器的遥控信号码进行学习，并根据主控制器的指令信号生成能指令空调器工作的自学习及还原电路，自学习及还原电路包括单片机、学习电路、调制电路和信号码发射电路；视频监控系统通过串口与所述单片机相连，从而使单片机能接收所述站端主控制器的指令信号；学习电路上设有接受现场所述遥控器所发出信号的接收器，学习电路与单片机相连；调制电路连接单片机和信号码发射电路。本发明大大减轻了维护人员的劳动强度，调整及时、准确，确保了变电站内设备始终处于最佳环境温度中工作。

Description

一种基于变电站视频监控平台的现场温度调控系统

技术领域

本发明涉及一种变电站的温度调节系统，尤其涉及一种基于变电站视频监控平台的现场温度控制系统。

背景技术

很多变电站都实现了无人值守，使得对变电站室内环境温度缺少实时的了解，难以准确控制现场的环境温度。人员手动启动空调的时机随意性比较大，空调启动早了，将浪费大量能源，空调启动晚了室内环境温度过高将不利于室内设备运行。特别在盛夏高温季节，由于环境温度本身就较高，再加上室内各电器部件发热，使得室内环境温度较高，从而使设备超高温运行。如果设备长时间运行在超高温状态下，容易发生的事故，且加速设备的老化，缩短设备的使用寿命。因此，为了保证变电站室内设备的安全稳定的运行，必须确保室内温度总是处在正常范围内。而变电站室内的空调是必须人员到现场启/停，这项工作简单却很重要，但是由于人员少变电站多，且相距又远，使得这项工作变得烦琐。

目前，电力技术人员在变电站视频监控系统的基础上，增设了温度监控器(温度感应器)，能将现场的环境温度，实时传输到远方的站端主控制器上，使主控人员及时掌握各变电站室内的环境温度。但对各变电站室内的环境温度进行调节，则还需要通知该处的工作人员，前去操作空调的遥控器来实现。

此外，变电站内可能有多台品牌、型号不一的空调(温度调节器)；各变电站之间的空调品牌型号也不一致，使得远方如何对上述不同型号、品牌进行分别控制成为一个技术上的瓶颈。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种能够从远方对各点的温度调节器进行分别操控，从而使各点的环境温度符合节能要求的基于变电站视频监控平台的现场温度调控系统。

本发明的技术方案是：所述变电站内设有与站端主控制器相连的视频监控系统、温度感应器和至少一台环境温度调节器，各环境温度调节器分别具有其匹配的遥控器，所述温度感应器接入所述的视频监控系统，并通过视频监控系统的信号传输线路将现场温度数据信号传输给设置在远方的站端主控制器，在变电站内还设有温度调节器的遥控指令器，所述遥控指令器与所述视频监控系统相连，进而通过所述视频监控系统的信号传输线路与站端主控制器相连；所述遥控指令器内设有根据所述遥控器的遥控信号码进行学习，并根据站端主控制器的指令信号生成能指令所述环境温度调节器工作的自学习及还原电路，所述自学习及还原电路包括单片机、学习电路、调制电路和信号码发射电路；所述视频监控系统通过串口与所述单片机相连，从而使单片机能接收所述站端主控制器的指令信号；所述学习电路上设有接受现场所述遥控器所发出信号的接收器，学习电路与单片机相连；所述调制电路连接单片机和信号码发射电路。

所述调制电路为38kHz调制脉冲电路。

所述遥控指令器内还设记载有固定温度值、将现场温度与所述固定温度值比较、进而指令所述自学习及还原电路工作与否的存储器。

为了使有限的人员精力投入到更重要的生产过程中，使他们从这项简单而烦琐的工作中脱离，本发明结合现有的远程视频监控系统(RVU)，并利用视频监控统一平台，形成一套环境温度在线监测及控制系统。首先，在各变电站室内设置了一个环境温度感应器，它通过视频监控系统的线路将现场的环境温度数据传输给远方总控室(站端主控制器)；其次，在各变电站内的视频监控系统的视频头上设置了一个遥控指令器，它可收总控室的指令，对该变电站内的空调进行遥控，改变空调的工作状态，如进行开/关机、温度调节等；再次，各变电站室所使用的空调品牌和型号上有所区别，甚至在同一所变电站内的空调也有所差异，造成同功能的指令IR码各不相同，如果将不同厂家及不同型号的所有控制指令通过后台软件写入到数据库显然繁琐，而且不利于日后便捷管理，则要求本发明中的遥控指令器具有红外指令学习，可学习不同厂家的红外指令，通过红外接口实现对空调遥控器的指令学习，学习完成后可以模拟空调遥控器完成所有功能。此外，本发明还考虑到了各站自身的自我温度调整功能，即在该遥控指令器内存储一自应变程序，一旦环境温度超过该存储器内记载的固定的温度值，立即发出温度调节(工作)指令。

本发明大大减轻了维护人员的劳动强度，调整及时、准确，确保了变电站内设备始终处于最佳环境温度中工作。

附图说明

图1是本发明的原理图

图2是本发明应用状态参考图

图中1是遥控指令器，2是温度感应器。

图3是本发明中可能接受的IR码型一的码型示意图

图4是本发明中可能接受的IR码型二的码型示意图

图5是本发明中的自学习及还原电路调制IR码的原理图

图6是本发明中自学习及还原电路的电路原理图

具体实施方式

本发明如图1-6所示，所述变电站内设有与站端主控制器相连的视频监控系统、温度感应器2和至少一台环境温度调节器，各环境温度调节器分别具有其匹配的遥控器，所述温度感应器2接入所述的视频监控系统，并通过视频监控系统的信号传输线路将现场温度数据信号传输给设置在远方的站端主控制器，在变电站内还设有温度调节器的遥控指令器1，所述遥控指令器1与所述视频监控系统相连，进而通过所述视频监控系统的信号传输线路与站端主控制器相连；所述遥控指令器1内设有根据所述遥控器的遥控信号码进行学习，并根据站端主控制器的指令信号生成能指令所述环境温度调节器工作的自学习及还原电路，所述自学习及还原电路包括单片机、学习电路、调制电路和信号码发射电路；所述视频监控系统通过串口与所述单片机相连，从而使单片机能接收所述站端主控制器的指令信号；所述学习电路上设有接受现场所述遥控器所发出信号的接收器，学习电路与单片机相连；所述调制电路连接单片机和信号码发射电路。调制电路为38kHz调制脉冲电路。

本附加技术手段主要是考虑由站内独立进行温度的调控。具体技术手段是：遥控指令器内还设记载有固定温度值、将现场温度与所述固定温度值比较、进而指令所述自学习及还原电路工作与否的存储器。

温度调节器的遥控指令器为红外信号遥控器，它设置在视频监控系统的探头上，所述遥控指令器面向所述温度调节器设置。

图1的原理表示在一个站所内有N台环境温度调节器(空调器)的情况，它有各自的遥控器，应用时，先将各遥控器信号进行自学习，将各空调器指令信号记载存储在自学习还原电路内；根据现场温度感应器2的数据确定需要工作时，一是从远端的站端主控制器通过视频监控系统的线路向本发明中的遥控指令器1发出指令信号，指令遥控指令器1工作，发射电路即能根据指令向各空调器分别或同时发出能为各空调器所接收的红外信号。二是“本地控制”模式，即前述附加技术手段来进行现场的温度调控。

图2是表示本发明系统应用在M个站所的情况，能对相互原理的M个站所内的若干空调器分别进行控制。

下面结合具体实施过程进一步说明本发明：

1.设计依据

大部分变电站都安装了视频监控系统，江苏省电力公司也颁发了《电力远程视频监控技术规范》，因此原有的视频监控统一平台为环境温度监测及控制提供了一个可靠的技术支撑。通过视频监控统一平台实时监测变电站室内的环境温度，并且可以远程启/停现场的空调。

2.设计目标

基于视频监控系统，在扬州市区部分变电所试点实现变电所室内环境温度监控，使得环境温度满足设备运行需求。

3.设计思想

研制环境温度监测与控制设备(简称温度监控器，将温度感应器、遥控指令器合二为一)，通过远程监视环境温度，同时远程控制现场空调设备，最终使得环境达到一个适宜的温度。

温度监控器接入变电站视频监控系统(RVU)，监控中心通过现有的视频监控统一平台软件实现远程监控重要场所的环境温度，同时远程手动或者自动控制现场空调设备。温度监控器的控制方式遵循《电力远程视频监控技术规范》。

环境的温度监控器将监测环境的温度，同时可以模拟空调的遥控器实现对空调的启/停、运行模式、设定温度等控制。

变电站室所使用的空调品牌和型号上有所区别，甚至在同一所变电站内的空调也有所差异。造成同功能的指令各不相同，如果将不同厂家及不同型号的所有控制指令通过后台软件写入到数据库显然繁琐，而且不利于日后便捷管理，则要求本系统控制设备具有红外指令学习，可学习不同厂家的红外指令，环境温度监控器通过红外接口实现对空调遥控器的指令学习，学习完成后可以模拟空调遥控器完成所有功能。环境温度监控器通过串口并提供开放的协议实现与变电站视频监控系统的互联。

环境温度监控器内遥控指令器上的自学习及还原电路的设计、工作原理如下：

1.系统结构

我们采用集中控制空调的方式。集中控制空调的方法是首先对各空调的红外遥控信号进行识别并存储(自学习)，然后在需要时进行还原。图1、2中由站端主控制器发送设备号及控制命令号至红外遥控信号自学习及还原电路，再由自学习及还原电路恢复对应的红外遥控信号，并发射出去控制指定的红外遥控空调动作。

温度监控器接通过串口接入变电站视频监控系统(RVU)，监控中心通过视频监控统一平台软件实现远程监控重要场所的环境温度，同时远程控制现场空调设备。

环境的温度监控器装置在实施时主要由一个主控机(RVU/7188)监控和温度监控器组成。主控机负责命令发送、数据接收与处理、访问接口等操作。温度监控器负责访问命令接收、数据采集和发送、访问接口等操作。同时编写服务器端与客户机端程序，实现主控机与温度监控器的传输及其控制或监控等功能。

2.温度监控器原理

通常，红外遥控器是将遥控信号(二进制脉冲码)调制在38KHz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，转化为红外信号发射出去的。二进制脉冲码的形式有多种，其中最为常用的是PWM码(脉冲宽度调制码)和PPM码(脉冲位置调制码)。前者以宽脉冲表示1，窄脉冲表示0，如图3所示。后者脉冲宽度一样，但是码位的宽度不一样，码位宽的代表1，码位窄的代表0。如图4所示。

遥控编码脉冲信号(以PPM码为例)通常由引导码、系统码、系统反码、功能码、功能反码等信号组成，如图5所示。引导码也叫起始码，由宽度为9ms的高电平和宽度为4.5ms的低电平组成(不同的遥控系统在高低电平的宽度上有一定区别)，用来标志遥控编码脉冲信号的开始。系统码也叫识别码，它用来指示遥控系统的种类，以区别其它遥控系统，防止各遥控系统的误动作。功能码也叫指令码，它代表了相应的控制功能，接收机中的微控制器可根据功能码的数值去完成各种功能操作。系统反码与功能反码分别是系统码与功能码的反码，反码的加入是为了能在接收端校对传输过程中是否产生差错。为了提高抗干扰性能和降低电源消耗，将上述的遥控编码脉冲对频率为38KHz(周期为26.3us)的载波信号进行脉幅调制(PAM)，再经缓冲放大后送到红外发光管，将遥控信号发射出去。

3.硬件组成

根据遥控信号编码和发射过程，遥控信号的识别——即解码过程应是去除38KHz载波信号后识别出二进制脉冲码中的0和1。遥控信号识别、存储、还原的硬件电路如图6所示。由MCS-51系列单片机AT89C51、红外接收头、存储器、还原调制与红外发光管驱动电路组成。

红外接收头采用SIEMENS SFH 506-38，它负责红外遥控信号的解调。将调制在38kHz上的红外脉冲信号解调并反向后再输入到AT89C51的INT0(P3.2)引脚，由单片机进行高电平与低电平宽度的测量。

通常遥控信号的二进制脉冲码长为32位，每位由一个高电平与一个低电平组成，应保存的信号宽度数据为64个，再加上引导码2个数据，共计66个数据，每个数据用一个字节来表示，一个遥控信号命令就需要66个字节来保存。考虑到不同的遥控系统有一定的区别，有些遥控信号命令长度较长，所以存储空间应适当留有余量。目前温度监控器可存储50条指令。

遥控信号的还原和发射是通过P0口(如图6中为P0.1)输出二进制脉冲码(高电平与低电平的维持时间为识别时保存的一组宽度数据)与38KHz调制脉冲相与，即P0口输出高电平允许38KHz调制脉冲通过，P0口输出低电平关断38KHz调制脉冲。调制后的信号经驱动后通过红外发光管，发射红外遥控信号去控制红外遥控设备。图6中LED发光管用来指示红外遥控信号。

温度监控器同时通过串行口连接站端主控制器接收控制命令，站端主控制器通过电力MIS网络与视频监控系统服务器通信，从而实现了红外遥控设备的远程控制。

4.软件设计

温度监控器上电复位后，首先对其内部定时器、串行口进行初始化。当进入自学习状态(P2口有一引脚输入为低电平并维持1S以上)时，采用定时器定时、软件计数的方法，测量INT0引脚上输入脉冲的高、低电平的宽度。INT0引脚平时为高电平，当接收到红外遥控信号时，由于一体化红外接收头的反向作用，INT0引脚下跳至低电平，此为引导码。将测得的高低电平的宽度保存在存储器中，并将每次测得的低电平的宽度与引导码低电平宽度比较，若相等则表示一遥控命令码识别、存储(自学习)结束。再次监测P2口该引脚，若为低电平并维持1S以上，则退出自学习状态。否则，进一步自学习下一红外遥控命令码。

串行口中断服务程序主要是根据接收到的设备号及命令号查表得到一组事先存储的高、低电平宽度数据，然后在P0口还原出红外遥控信号去控制红外遥控设备按指定的命令动作，即红外遥控信号的还原。

本发明平台软件的主要功能是：

空调室内机运行模式主要包括：制冷运行模式、抽湿运行模式、和制热运行模式，并设有自定义运行与预案运行。

整个系统由站端主控制器进行实时监测、控制，由高精度温湿度传感器采样，再经温湿度变送器将采样结果进行A/D转换为数字信号并通过总线送至站端主控制器，由站端主控制器进行对比分析，并判断是否超过设定值。如温度超出设定值时，则立即启动空调制冷，进行降温，并向视频监控统一平台发送报警信号。

温湿度实时显示：主机实时采样温湿度传感器后，得到一个模拟信号，再把模拟信号经A/D转换为数字信号，在视频监控统一平台软件上显示输出，直观、清晰。

温度上、下限报警点设定：为了控制室内温湿度，我们允许用户任意设定温湿度的上、下限，也就是温湿度的报警点。我们有4个档位供用户设定：有温度的上限和下限，有湿度的上限和下限。

温度控制权限：对于空调控制在统一平台软件上划分独立的管理权限，仅授权用户可以对变电站的空调进行控制。

温度设定智能提醒：当用户对空调模式、温度进行操作时，系统根据当前季节给予智能判断，分析用户的操作是否合理。例如：冬季对空调设定温度为19℃时，系统给予提醒并可拒绝执行。

操作记忆及日志：系统显示对空调的当前操作，即表示空调的当前的运行状态。对于用户的操作日志进行记录，事后可查询。

操作成效智能检验：系统将对空调模式的操作成功或失败进行智能判断，检查指令是否成功发出，或空调是否按用户的要求正常运行。

系统根据指令发出后2分种判断，现时温湿度与2分种前的温湿度有没有明显变化，以及和用户要求的温度或湿度是否接近，正常情况下系统给予提示，异常情况下系统应该给予警报。

控制指令发送反馈：温度监控器收到系统发出的指令并执行后，系统提示控制成功。

高、低温报警节点输出：设定了温度的上限和下限后，当室内温度高于设定上限时，主控机立刻发出温度过高的报警信号，同时启动空调降温模式，达到降低室内温度的目的；当室内温度低于设定下限时，主控机发出温度过低的报警信号，同时启动空调制热模式，达到提升室内温度的目的。

预案功能：空调根据最终设定温度(默认初始设定值24℃)与当前室温的差别，自动进入制冷或制热模式，以维持设定温度。

当冬季时，空调的温度平衡在26℃。夏季时，空调的温度平衡在23℃。

Claims (1)

1.一种基于变电站视频监控平台的现场温度调控系统，所述变电站内设有与站端主控制器相连的视频监控系统、温度感应器和至少一台环境温度调节器，各环境温度调节器分别具有其匹配的遥控器，所述温度感应器接入所述的视频监控系统，并通过视频监控系统的信号传输线路将现场温度数据信号传输给设置在远方的站端主控制器，其特征在于，

在变电站内还设有温度调节器的遥控指令器，所述遥控指令器与所述视频监控系统相连，进而通过所述视频监控系统的信号传输线路与站端主控制器相连；

所述遥控指令器内设有根据所述遥控器的遥控信号码进行学习，并根据站端主控制器的指令信号生成能指令所述环境温度调节器工作的自学习及还原电路，所述自学习及还原电路包括单片机、学习电路、调制电路和信号码发射电路；

所述视频监控系统通过串口与所述单片机相连，从而使单片机能接收所述站端主控制器的指令信号；

所述学习电路上设有接受现场所述遥控器所发出信号的接收器，学习电路与单片机相连；

所述调制电路连接单片机和信号码发射电路；

所述遥控指令器内还设记载有固定温度值、将现场温度与所述固定温度值比较、进而指令所述自学习及还原电路工作与否的存储器。

2、根据权利要求1所述的一种基于变电站视频监控平台的现场温度调控系统，其特征在于，所述调制电路为38kHz调制脉冲电路。

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