CN103472875B - 基于gprs的环网柜防潮控温系统及方法 - Google Patents

基于gprs的环网柜防潮控温系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于GPRS的环网柜防潮控温系统,包括监控终端,该监控终端装设在环网柜,且能至少获取包括温湿度信息,能依据温湿度信息和预设的判断条件产生驱动指令,该驱动指令能控制环网柜的驱潮设备;还包括数据集中器和监控中心,该数据集中器和监控终端间能无线通信连接,该数据集中器和监控中心间能通过GPRS通信连接,以使数据集中器能周期获取环网柜的温湿度信息且依监控中心指令向监控中心发送获取的数据,使数据集中器能向监控终端转发监控中心发送的命令,监控终端执行命令。采用无线通信技术和GPRS通信手段实现对户外环网柜的运行环境的实时监控,无需安排专人对环网柜定期巡检,减少工作量,提高自动化水平,减少了安全隐患,保证了设备的安全稳定的运行。

Description

基于GPRS的环网柜防潮控温系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电力系统配电网领域,具体涉及一种在线监测、远程控制的基于GPRS的环网柜防潮控温系统及方法。
背景技术
[0002] 配电网环网柜是电力系统的重要设备,保证了电力系统供电可靠性。我国南方地区,雨季较长,降雨较多,湿气较大,再加上环网柜底部封堵不严密,当昼夜温差较大时,柜内湿度较大,有端子排锈蚀和水珠现象形成。一旦环网柜受潮严重,将造成交、直流回路对地绝缘电阻降低,或接地或短路,使保护发送误报、误动或拒动等情况,存在严重的事故隐患。目前,为了减少这些安全隐患,大多数环网柜中安装有凝露传感器和加热板,凝露传感器能获取温湿度信息,能依据温湿度信息和预设的判断条件产生驱动指令,该驱动指令能驱动加热板加热,即,一旦柜内湿度超过一定值便自动启动加热板除湿。该判断条件的参数只能通过现场进行设置,同时,为了防止传感器和加热器出现故障,电力部门一般会安排工作人员定期对配电环网柜进行巡检。它存在有如下缺点:凝露传感器独立工作,缺少通信功能,无法实现远程集中监控,必须安排工作人员定期到环网柜巡视;控制策略单一,控制手段不合理,对于如何防止环网柜内设备发生凝露,缺少实质性的措施。
发明内容
[0003] 本发明提供了一种基于GPRS的环网柜防潮控温系统及方法,其克服了背景技术中无法远程集中监控,控制手段不合理的缺点。
[0004] 本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是:
[0005] 基于GPRS的环网柜防潮控温系统,包括监控终端(1),该监控终端⑴装设在环网柜,且能至少获取包括温湿度信息,能依据温湿度信息和预设的判断条件产生驱动指令,该驱动指令能控制环网柜的驱潮设备;还包括数据集中器⑵和监控中心(3),该数据集中器
(2)和监控终端⑴间能无线通信连接,该数据集中器⑵和监控中心(3)间能通过GPRS通信连接,以使数据集中器(2)能周期获取环网柜的温湿度信息且能依监控中心(3)指令向监控中心(3)发送获取的数据,使数据集中器(2)能向监控终端(I)转发监控中心(3)发送的命令,监控终端(I)执行命令。
[0006] 一实施例之中:该监控终端(I)至少包括第一控制器(11)和第一电源(12),该第一控制器(11)信号连接有温湿度传感器(13)、驱动电路(15)和第一无线通信模块(18);该温湿度传感器(13)能获取环网柜的温湿度信息,该第一控制器(11)能产生驱动指令,使得该驱动电路(15)能驱动设在环网柜的驱潮设备;
[0007] 该数据集中器(2)至少包括第二控制器(23)和第二电源(21),该第二控制器
(23)信号连接有第一 GPRS模块(24)和第二无线通信模块(22);该第二无线通信模块(22)和第一无线通信模块(18)配合;
[0008] 该监控中心(3)设第二 GPRS模块,该第二 GPRS模块和第一 GPRS模块(24)配合。
[0009] 一实施例之中:该数据集中器(2)和监控终端(I)间能通过ZigBee通信连接。
[0010] —实施例之中:还包括红外手持终端(5),该红外手持终端(5)和连接监控终端
(I)间能通过红外通信连接,以能向监控终端(I)发送命令,监控终端(I)执行命令。
[0011] —实施例之中:还包括中继模块(4),该中继模块(4)信号连接监控终端(I)。
[0012] 一实施例之中:该监控终端(I)还包括数码管显示模块(16)和用于获取环网柜柜门开闭信息的限位传感器(14),该第一控制器(11)信号连接数码管显示模块(16)和限位传感器(14) ο
[0013] —实施例之中:该数据集中器(2)还包括一存储器,该第二控制器(23)信号连接存储器,该存储器存储实时信息。
[0014] 一实施例之中:该驱潮设备包括一装设在环网柜内的加热单元、一装设在环网柜的排气扇和一装设在环网柜底部的半导体制冷装置。
[0015] 本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是:
[0016] 基于GPRS的环网柜防潮控温方法,包括:
[0017] 步骤1,监控终端(I)周期获取环网柜的温湿度信息并通过无线通信连接周期向数据集中器(2)发送,且判断是否收到命令,如有则执行命令;
[0018] 步骤2,监控终端(I)保存获取的数据,并判断是否收到监控中心(3)的命令或指令,如有命令则将命令转发给监控终端(I),如有指令则将获取的数据通过GPRS发送给监控中;L.、(3);
[0019] 步骤3,监控中心(3)接收数据并显示、保存。
[0020] 本技术方案与背景技术相比,它具有如下优点:
[0021] 数据集中器先通过无线通信收集监控终端的实时信息,再依指令通过GPRS向监控中心发送数据,或,数据集中器向监控终端转发监控中心发送的命令,采用无线通信技术和GPRS通信手段实现对户外环网柜的运行环境的实时监控,无需安排专人对环网柜定期巡检,减少工作量,提高自动化水平,减少了安全隐患,保证了设备的安全稳定的运行,因此克服了背景技术所存在的不足,且能产生如下技术效果:a、数据集中器是先收集后统一转发给监控中心,GPRS传输次数少,降低费用;b、方便数据集中器无线收集监控终端数据,监控终端布置场所受影响少,方便布置监控终端;C、该系统的研制具有很强的现实意义和实用价值;d、租用GPRS通信网络,方案实现简便,传输可靠性高,通信稳定。
[0022] 数据集中器和收集监控终端间的无线通信为ZigBee无线网络,免费,不需要布线,且,简化网络结构,实施可行性高。
[0023] 还包括红外手持终端,红外手持终端具有与监控终端通信能力,方便工作人员巡检和检修。
[0024] 该中继模块信号连接监控终端,用于在有遮挡、信号偏弱情况下传递数据。
[0025] 该监控终端还包括数码管显示模块和限位传感器;数码管显示模块用于显示实时信息或和命令;限位传感器用于获取环网柜柜门开闭信息。
[0026] 该数据集中器还包括存储器,该存储器能存储实时信息。
[0027] 改进除湿方式,采用半导体制冷除湿和加热配合,提高除湿效果。
附图说明
[0028] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0029] 图1绘示了本发明的环网柜防潮控温系统的整体结构框图。
[0030] 图2绘示了本发明的数据集中器的结构框图。
[0031] 图3绘示了本发明的监控终端的结构框图。
具体实施方式
[0032] 请查阅图1、图2和图3,基于GPRS的环网柜防潮控温系统,包括监控终端1、数据集中器2和监控中心3。该环网柜内设驱潮设备,该驱潮设备包括加热单元、排气扇和半导体制冷装置,根据需要,也可只设加热单元。
[0033] 该监控终端I装设在环网柜中,且包括第一控制器11、第一电源12、温湿度传感器13、继电器驱动电路15、第一 ZigBee RF模块18、数码管显示模块16和限位传感器14。该第一控制器11信号连接温湿度传感器13、继电器驱动电路15、第一 ZigBee RF模块18、数码管显示模块16和限位传感器14。本实施例之中,该第一控制器采用MICROCHIP公司的PIC24FJ64G004微处理器,该微处理器是具有16位CPU,44个引脚,64kB的程序存储器,8kB的数据存储器,2个UART接口,允许在线对闪存程序存储器进行擦写。
[0034] 该第一电源12电接第一控制器11、第一 ZigBee RF模块18、温湿度传感器13、继电器驱动电路15、数码管显示模块16和限位传感器14以为它们提供电能。本实施例之中,该第一电源12输入为220V交流电源,输出分别为+3.3V直流电源、+12V直流电源和220V交流电源,其中:+3.3V供给温湿度传感器、ZigBee RF芯片、数码管显示模块使用;+12V供给限位传感器、继电器驱动电路、排气扇和半导体制冷装置使用;220V电源供给加热器使用。
[0035] 该温湿度传感器13用于实时获取环网柜内的环境的温湿度信息,该第一控制器11依据温湿度信息和预设的判断条件进行计算,依据计算结果判断是否产生驱动指令。该驱动指令驱动继电器驱动电路15,该继电器驱动电路15驱动驱潮设备。本实施例之中,继电器驱动电路通过光耦实现与第一控制器11的信息隔离,输出一个干接点信号给驱潮设备。
[0036] 该驱潮设备包括加热单元、排气扇和半导体制冷装置,其中:1、加热单元安装在监控终端外面且位于环网柜内,仅在环网柜内温度低于一预设温度(如20度)时启动,启动后温度高于另一预设温度(如30度)时就自动关闭(该预设温度可修改设置);2、排气扇安装在监控终端的顶部,位于环网柜内,启动散热作用;3、制冷除湿机安装在环网柜内且位于底部,同时在制冷除湿机的半导体制冷片发热面安装一个风扇给制冷片散热,空气在半导体制冷片制冷面凝结成水珠,通过水管排到环网柜的外面,从而达到制冷驱潮的效果。
[0037] 本实施例之中,该温湿度传感器13采用数字式芯片SHT11,能快速获取环境的温湿度信息,其通过串行总线与第一控制器11通信连接,如通过类似IIC接口与MCU连接。该继电器驱动电路15通过光电耦合与第一控制器11连接。其中:当湿度值超过预设值时产生驱动指令,驱动半导体制冷除湿机进行驱潮,制冷除湿机安装在环网柜的底部,同时在制冷除湿机的半导体制冷片热端安装一个排风扇给制冷片散热,空气在半导体制冷片冷端凝结成水珠,通过水管排到环网柜的外面,从而达到制冷驱潮的效果。监控终端I周期将环网柜内的温湿度信息通过ZigBee无线传输给数据集中器2,例如每隔30秒发送一次。
[0038] 该限位传感器14用于获取环网柜柜门开闭信息;当柜门打开,限位传感器14传回一个“I”的信息给第一控制器11 ;当柜门关闭,限位传感器14传回一个“O”的信息给第一控制器;当信息发生变位,第一控制器通过ZigBee无线网络,立即将信息上传。
[0039] 该数码管显示模块16用于至少显示实时信息或和命令或和工作状态,该工作状态例如当前的制冷除湿机和加热器工作状态。而且,其还可作为通信指示灯。本实施例之中,该数码管显示模块16直接与第一控制器11的I/O 口连接。
[0040] 该数据集中器2包括第二控制器23和第二电源21,该第二控制器23信号连接第一 GPRS模块24、第二 ZigBee RF模块22和存储器。该第二电源21为第二控制器23、第一GPRS模块24、第二 ZigBee RF模块22和存储器提供电能。该第二控制器采用MICROCHIP公司的PIC24FJ64G004微处理器;该第二 ZigBee RF模块22和第一 ZigBee RF模块18配合,通过无线方式进行通信,该无线方式采用基于IEEE802.15.4标准的ZigBee协议,网架结构采用Mesh架构,支持自组网,能够方便灵活地加入或撤销监测节点。ZigBee通信采用免费的2.4GHz信道,将多个节点信息集中于个域网的Coordinator,通过协调器节点远程管理所有监测数据。ZigBee协议支持自组网,能够方便灵活地加入或撤销监测节点。在本实施例中ZigBee网络,将监控终端、中继配置为Router,使其工作于不休眠模式,数据集中器配置为Coordinator,作为ZigBee网络的建立者和维护者。本实施例之中,ZigBee RF模块采用的是美国迪进公司的XBEE模块,工作频率为2.4GHz,室内传输距离可以达100米,集成了 ZigBee 2006协议栈,工作于“AT模式”,可以与控制器进行透明传输。ZigBee RF与控制器通过UART接口进行连接。该数据集中器2接收温湿度信息和柜门开闭信息,且将该数据保存在存储器内。
[0041] 该监控中心3设第二 GPRS模块,该第二 GPRS模块和第一 GPRS模块24配合,以实现GPRS通信。该监控中心3还包括服务器、显示器、人机界面和存储单元,该服务器信号连接第二 GPRS模块、显示器、人机界面和存储单元。该服务器例如采用英特尔公司的凌动D5251.8GHz 处理器。
[0042] 数据集中器2将各个环网柜内的温湿度信息及监控终端的运行状态信息汇总后,通过GPRS网络,将这些信息传送到监控中心3。监控中心下发的命令可通过GPRS网络发送给数据集中器2,再由数据集中器转发给对应的监控终端。
[0043] 该监控中心3依据操作员输入的指令或者定期向数据集中器2发送指令,该数据集中器2收到指令,即将存储器内的全部数据发送给监控中心3,并删除数据,或者,将存储器内的上个时段内的数据发送给监控中心。该监控中心获取数据集中器2发送的数据并保存,且通过计算机显示器显示。操作员能通过监控中心2的人机界面输入命令或和指令,或,周期产生指令。该数据集中器2接收监控中心3发送的命令,该数据集中器2将命令转发给监控终端1,该监控终端I接收命令,该第一控制器执行该命令,该命令例如为更改判断条件的参数,或者,执行该命令产生控制指令,该控制指令控制驱动电路。
[0044] 最好,该监控中心3上安装有环境远程监控及管理系统模块,它能通过GPRS网络获取各个环网柜的环境信息,对信息进行解析后,在图形界面上显示;工作人员在监控中心3上就可以对环网柜的工作环境和驱潮装置的运行进行监视。它还可以按时间段将环境信息做成报表,提供查询和打印功能。当温湿度变化,将要发生凝露时,系统除能够自动控制加热器、排气扇和半导体制冷装置的工作状态外,工作人员也可以通过监控中心3实现手动/自动方式的切换,远程启动驱潮加热器、排气扇和半导体制冷装置,对环网柜进行除湿防潮。手动运行控制时间可设,默认为2个小时,时间到后,系统自动转入自动控制。
[0045] 根据需要,还包括红外手持终端5,该红外手持终端5和监控终端I间能通过红外通信连接,该红外手持终端5包括人机界面、服务器和第二红外线模块,该服务器例如采用MICROCHIP公司的PIC24FJ64G004微处理器;该监控终端还包括一信号连接第一控制器的第一红外线模块17,该第二红外线模块和第一红外线模块能通过红外线实现信号传输。该第一红外线模块17通过UART接口与第一控制器11连接。该红外手持终端5能通过红外线信号传输向监控终端I发送命令,该监控终端I接收命令,该第一控制器执行该命令,该命令例如为更改判断条件的参数,或者,执行该命令产生控制指令,该控制指令控制驱动电路。在巡检过程中,检修人员只需携带红外手持设备,即可读取环网柜内部的运行状况,包括温湿度值、工作模式、凝露启动值、设备地址等;亦可修改凝露启动值,人为开启或关闭制冷除湿装置,支持修改监控终端I的地址,提高了系统的灵活性。
[0046] 根据需要,还包括中继模块4,该中继模块4信号连接监控终端I。在通过ZigBee无线网络传输过程中若有遮挡、信号偏弱的情况下,可通过中继模块传递数据。当半导体制冷设备启动或停止工作、环网柜的柜门被打开或者关闭,将作为突发事件,立刻上报给集中器。
[0047] 根据需要,各个环网柜都设有监控终端,为各个监控终端编一一对应的地址,每个监控终端发送的数据都具有该监控终端地址特征。
[0048] 基于GPRS的环网柜防潮控温方法,包括:
[0049] 步骤1,监控终端I周期获取环网柜的至少包括温湿度信息的实时信息并通过无线通信连接周期向数据集中器2发送,且判断是否收到命令,如有则执行命令;
[0050] 步骤2,监控终端I保存获取的数据,并判断是否收到监控中心3的命令或指令,如有命令则将命令转发给监控终端I,如有指令则将获取的数据通过GPRS发送给监控中心3 ;
[0051 ] 步骤3,监控中心3接收数据。
[0052] 使用本发明基于GPRS的环网柜防潮控温系统的工作过程的一个示例如下所述:
[0053] 监控终端I通过温湿度传感器13每Is采集一次环网柜内的温湿度信息,通过串行总线送到第一控制器11,第一控制器11根据控制策略进行处理,当工作于自动模式时,如当前湿度值大于预设湿度值,则启动驱潮装置进行驱潮,否则关闭驱潮装置。第一控制器11每隔一分钟会将数据按照一定的格式打包后,通过ZigBee RF芯片按照ZigBee规约将数据发送给数据集中器2。监控终端I的第一控制器11也会实时检测限位传感器14的工作情况,当发生状态变位,也会立刻将报文作为紧急事件上传给数据集中器2。数据集中器2通过ZigBee RF芯片收到监控终端I的数据后,将其保存在自身的数据存储器中,如果监控中心3向其召测数据,数据集中器2就将所召测的数据按照规约打包,通过GPRS网络传送到监控中心3,监控中心3收到数据后,对其进行数据解析、标度转换后存储在自身的数据库中,并将实时温湿度值显示在人机界面上。
[0054] 工作人员可以在监控中心3上对实时温湿度值和历史温湿度值进行查看,同时也可以远程对监控终端I的运行进行手动干预,控制驱潮设备的启停,干预时间可远程下发,默认是2小时,时间到后,监控终端I又会转入自动运行模式。当工作人员需要对环网柜进行巡检时,可以携带红外手持终端5,在现场即可方便读取环网柜内部的运行状况。通过红外手持终端5可以修改监控终端的设备地址,通过参数设置修改凝露启动值,人为启动或关闭制冷除湿装置。
[0055] 以上所述,仅为本发明较佳实施例而已,故不能依此限定本发明实施的范围,即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰,皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (7)

1.基于GPRS的环网柜防潮控温系统,包括监控终端(I),该监控终端(I)装设在环网柜,且能至少获取包括温湿度信息,能依据温湿度信息和预设的判断条件产生驱动指令,该驱动指令能控制环网柜的驱潮设备;其特征在于:还包括数据集中器(2)和监控中心(3),该数据集中器(2)和监控终端(I)间能无线通信连接,该数据集中器(2)和监控中心(3)间能通过GPRS通信连接,以使数据集中器(2)能周期获取环网柜的温湿度信息且能依监控中心(3)指令向监控中心(3)发送获取的数据,使数据集中器⑵能向监控终端⑴转发监控中心(3)发送的命令,监控终端(I)执行命令以更改判断条件或产生驱动指令并控制环网柜的驱潮设备;还包括红外手持终端(5),该红外手持终端(5)和连接监控终端(I)间能通过红外通信,以能向监控终端(I)发送命令,监控终端(I)执行命令以更改判断条件或产生驱动指令并控制环网柜的驱潮设备。
2.根据权利要求1所述的基于GPRS的环网柜防潮控温系统,其特征在于: 该监控终端(I)至少包括第一控制器(11)和第一电源(12),该第一控制器(11)信号连接有温湿度传感器(13)、驱动电路(15)和第一无线通信模块(18);该温湿度传感器(13)能获取环网柜的温湿度信息,该第一控制器(11)能产生驱动指令,使得该驱动电路(15)能驱动设在环网柜的驱潮设备; 该数据集中器(2)至少包括第二控制器(23)和第二电源(21),该第二控制器(23)信号连接有第一 GPRS模块(24)和第二无线通信模块(22);该第二无线通信模块(22)和第一无线通信模块(18)配合; 该监控中心(3)设第二 GPRS模块,该第二 GPRS模块和第一 GPRS模块(24)配合。
3.根据权利要求1所述的基于GPRS的环网柜防潮控温系统,其特征在于:该数据集中器(2)和监控终端⑴间能通过ZigBee通信连接。
4.根据权利要求1所述的基于GPRS的环网柜防潮控温系统,其特征在于:还包括中继模块(4),该中继模块(4)信号连接监控终端(I)。
5.根据权利要求2所述的基于GPRS的环网柜防潮控温系统,其特征在于:该监控终端(I)还包括数码管显示模块(16)和用于获取环网柜柜门开闭信息的限位传感器(14),该第一控制器(11)信号连接数码管显示模块(16)和限位传感器(14)。
6.根据权利要求2所述的基于GPRS的环网柜防潮控温系统,其特征在于:该数据集中器(2)还包括一存储器,该第二控制器(23)信号连接存储器,该存储器存储实时信息。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的基于GPRS的环网柜防潮控温系统,其特征在于:该驱潮设备包括一装设在环网柜内的加热单元、一装设在环网柜的排气扇和一装设在环网柜底部的半导体制冷装置。
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