CN107631964A - 雾霾污秽沉降物监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雾霾污秽沉降物监测系统及监测方法，应用于绝缘子的雾霾污秽沉降物监测，包括用于监测环境空气中颗粒物浓度和粒径大小的颗粒物监测单元、用于监测绝缘子积污情况的绝缘子积污监测单元以及主控模块，所述主控模块接收并处理所述颗粒物监测单元和/或所述绝缘子积污监测单元传输的监测数据。本发明采用颗粒物监测单元和绝缘子积污监测单元分别监测环境空气中颗粒物浓度和粒径大小及绝缘子积污情况，从污秽成份的来源入手，利用在线监测技术实时准确掌握所测绝缘子的积污状况和所处环境污染情况，为电力外绝缘状态评估提供可靠的技术支撑。

Description

雾霾污秽沉降物监测系统及监测方法

技术领域

本发明涉及监测设备，尤其是一种雾霾污秽沉降物监测系统及监测方法。

背景技术

随着我国经济的发展，环境污染问题越发严重，尤其是燃煤、水泥、钢铁、化工等污染源和雾霾天气对输电线路、变电站的绝缘设备的外绝缘特性造成了很大的影响，导致电网的污闪事故，影响电网的安全运行。随着智能电网技术的发展，输电线路状态监测与检修技术不断完善，这就要求运行人员可实时监测线路当前的运行条件下的外绝缘状态，对其做出评估。

传统的污区划分中将所有污秽都等效为NaCl和不可溶的惰性物质，经验表明这样的等效方式来表征绝缘子的外绝缘特性并不充分。不同的污秽物组成成分对绝缘设备的影响也各不相同，简单的采用等效NaCl和不可溶的惰性物质不能准确反映绝缘设备的外绝缘特性。因此有必要通过测量污秽中可溶无机盐成分、不可溶无机盐成份、有机成份等各组份，分析污秽不同组成成分对绝缘子外绝缘特性的影响；与此同时，由于经济发展，输电线路、变电站等电力设施周围环境发生变化，污染程度、污染源都有可能发生变化，因此需要通过实时监测环境空气质量、污秽成分来实现污源信息动态监测，进而辅助运行人员对输电线路的外绝缘状态加以判断。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术的缺陷，提供一种雾霾污秽沉降物监测系统及监测方法。

技术方案：一种雾霾污秽沉降物监测系统，应用于绝缘子的雾霾污秽沉降物监测，包括用于监测环境空气中颗粒物浓度和粒径大小的颗粒物监测单元、用于监测绝缘子积污情况的绝缘子积污监测单元以及主控模块，所述主控模块接收并处理所述颗粒物监测单元和/或所述绝缘子积污监测单元传输的监测数据。

进一步的，还包括用于监测污源周围环境的气象参数的环境气象监测单元、用于监测环境空气中氮氧化合物、硫氧化合物浓度的气态污染物监测单元，所述主控模块监测所述颗粒物监测单元、环境气象监测单元、气态污染物监测单元、绝缘子积污监测单元中一项或多项的工作状态并控制该项单元的内部开关。

进一步的，所述颗粒物监测单元包括用于采集颗粒物的颗粒物采样器、用于获得颗粒物浓度粒径大小的粒径谱仪、用于获得颗粒物浓度的PM10/2.5测量仪以及用于校准粒径谱仪和PM10/2.5测量仪的校准仪；所述PM10/2.5测量仪和粒径谱仪均与主控模块相连。

进一步的，所述气态污染物监测单元包括依次连接的用于收集气态污染物样品的气态污染物采样器、用于对气态污染物按组分进行分类的气体控制器、用于对分类后气体进行分析的气态污染物分析装置、用于对气态污染物分析装置进行校准的动态校准仪；所述气态污染物分析装置与主控模块相连。

进一步的，所述气象参数包括温度、湿度、风速、风向、大气压、雨量、光辐射，环境气象监测单元包括温湿度传感器和与之相连的温湿度测量仪、风速风向传感器和与之相连的风速风向测量仪、大气压传感器和与之相连的大气压测量仪、降雨量传感器和与之相连的降雨量测量仪、太阳辐射传感器和与之相连的太阳辐射测量仪。

进一步的，所述绝缘子积污监测单元包括与待测绝缘子相连的电导率测量仪。

进一步的，还包括用于为主控模块供电的供电模块，所述供电模块包括太阳能板、蓄电池以及与主控模块相连受主控模块控制的保护电路，供电模块还将电源状态传输至主控模块。

进一步的，还包括监测平台，所述主控模块包括用于接收、处理、存储监测数据并控制所述颗粒物监测单元或所述气态污染物监测单元的内部开关的数据采集处理装置和用于发送信号的远程通讯装置，所述数据采集处理装置存储处理后的监测数据并将该监测数据与所述颗粒物监测单元或所述气态污染物监测单元的工作状态一起通过远程通讯装置传输到监测平台。

进一步的，所述远程通讯装置通过GPRS/3G网络将监测数据及所述颗粒物监测单元或所述气态污染物监测单元的工作状态发送到监测平台，并接收监测平台的指令，根据监测平台的指令控制所述颗粒物监测单元或所述气态污染物监测单元的内部开关进行开/闭；所述监测平台在工作状态异常时进行报警。

一种基于上述雾霾污秽沉降物监测系统的监测方法，应用于绝缘子的雾霾污秽沉降物监测，包括如下步骤：颗粒物监测单元或绝缘子积污监测单元将其监测的绝缘子环境的监测数据传输到主控模块的数据采集处理装置，数据采集处理装置接收并处理所述监测数据。

进一步的，环境气象监测单元与气态污染物监测单元也将其监测的绝缘子环境的监测数据传输到主控模块的数据采集处理装置，所述数据采集处理装置监测所述颗粒物监测单元、环境气象监测单元、气态污染物监测单元、绝缘子积污监测单元中一项或多项的工作状态、存储处理后的监测数据并将该监测数据与所有单元的工作状态一起通过远程通讯装置传输到监测平台，远程通讯装置接收监测平台的指令传输至数据采集处理装置，数据采集处理装置根据监测平台的指令控制所有单元的内部开关进行开/闭，且监测平台在工作状态异常时进行报警。

进一步的，所述处理所有单元传输的监测数据具体为：将接收到的模拟信号监测数据进行A/D转化得到数字信号，通过RS232或者RS485接口解析数据，再经过ARM处理器对采集到的数据进行预处理后提取出有效数据。

有益效果：本发明采用颗粒物监测单元和绝缘子积污监测单元分别监测环境空气中颗粒物浓度和粒径大小及绝缘子积污情况，从污秽成份的来源入手，利用在线监测技术实时准确掌握所测绝缘子的积污状况和所处环境污染情况，为电力外绝缘状态评估提供可靠的技术支撑；本发明主控模块不仅能对监测的数据进行处理，还能够将数据和工作状态保存和传输，便于进行远程控制，提高了系统的自动化程度、减少了人工作量，而且系统稳定性好，数据处理方便准确；本发明采用网络远程控制，操作方便简单，可实时连续监测。

附图说明

图1是本发明实施例提供的雾霾污秽沉降物监测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过一个最佳实施例并结合附图对本技术方案进行详细说明。

如图1所示，一种雾霾污秽沉降物监测系统，包括用于监测环境空气中颗粒物浓度和粒径大小的颗粒物监测单元1、用于监测环境空气中氮氧化合物、硫氧化合物浓度的气态污染物监测单元3、用于监测污源周围环境的气象参数的环境气象监测单元2、用于监测绝缘子积污情况的绝缘子积污监测单元4、用于为主控模块5供电的供电模块6、监测平台以及主控模块5。

颗粒物监测单元1包括用于采集颗粒物的颗粒物采样器、用于获得颗粒物浓度粒径大小的粒径谱仪、用于获得颗粒物浓度的PM10/2.5测量仪以及用于校准粒径谱仪和PM10/2.5测量仪的校准仪；所述PM10/2.5测量仪和粒径谱仪均与主控模块5相连，颗粒物监测单元1将监测结果传输到主控模块5。

气态污染物监测单元3主要进行硫氧化物、氮氧化物及VOCs监测，，大气中，氮氧化合物主要以NO2的方式存在，硫氧化合物主要以SO2的形存在。环境空气中NO2和SO2通用监测手段分别是化学发光法、紫外荧光法。电化学法在满足监测需求情况下，功耗低，传感器对环境要求低，能长时间工作在野外，采用电化学法的传感器适用于本发明，本实施例中的气态污染物监测单元3包括依次连接的用于收集气态污染物样品的气态污染物采样器、用于对气态污染物按组分进行分类的气体控制器、用于对分类后气体进行分析的气态污染物分析装置、用于对气态污染物分析装置进行校准的动态校准仪；所述气态污染物分析装置与主控模块5相连，气态污染物采样器收集气态污染物样品，在气体控制器内按组分进行分类后进入气态污染物分析装置进行分析，并将结果传输到主控模块5。

气象参数包括温度、湿度、风速、风向、大气压、雨量、光辐射，环境气象监测单元2包括温湿度传感器和与之相连的温湿度测量仪、风速风向传感器和与之相连的风速风向测量仪、大气压传感器和与之相连的大气压测量仪、降雨量传感器和与之相连的降雨量测量仪、太阳辐射传感器和与之相连的太阳辐射测量仪。

绝缘子积污监测单元4包括与待测绝缘子相连的电导率测量仪。

供电模块6包括太阳能板、蓄电池以及与主控模块5相连受主控模块5控制的保护电路，供电模块6还将电源状态传输至主控模块5。

主控模块5接收并处理所有单元传输的监测数据、监测所有单元工作状态并控制所有单元的内部开关。工作状态包括如电源电压、与各单元的通信状态、各单元内所有传感器的工作状态等数据。本实施例中主控模块5包括用于接收、处理、存储监测数据并控制所有单元的内部开关的数据采集处理装置和用于发送信号的远程通讯装置，数据采集处理装置存储处理后的监测数据并将该监测数据与所有单元的工作状态一起通过远程通讯装置传输到监测平台。此外，主控模块对采集到的数据进行加工处理，剔除掉异常数据，并将这些数据保存3个月，防止当通信中断后数据不能及时上传造成数据丢失。

主控模块5采用双CPU的设计构架，大大提高系统的处理能力和处理速度；嵌入式软件设计，功能扩展性强，软件功能模块化设计，用户应用扩充方便。主控模块提供多种接口方式和多个接口数量，为管理多个传感器提供了充足的接入通道，同时也为今后接入其他类型的传感器预留了通道。

远程通讯装置通过GPRS/3G网络将监测数据及所有单元的工作状态发送到监测平台，并接收监测平台的指令，根据监测平台的指令控制所有单元的内部开关进行开/闭；所述监测平台在工作状态异常时进行报警。

雾霾污秽沉降物监测系统根据需要，可以安装在变电站内，也可以安装在污源附近的输电线路的铁塔上。在变电站内部工作时，采用220V的交流供电；在野外工作时，供电电源为太阳能+蓄电池的方式。太阳能电板的输出功率为120W，使用寿命>10年，蓄电池采用德国进口的阳光电池，电池容量为64Ah，保证蓄电池可以工作的年限>5年。太阳能电板及蓄电池容量可以根据装置每天实际工作时间进行调整，保证在无日照的环境下可以连续工作15天以上。

为了保证传感器能正常准确的工作，传感器安装在户外防护箱里。防护箱内配有加热和通风装置，当环境温度低于0°时，开启加热功能，当环境温度高于40°时，开启通风功能，只有当箱内温度在0～40°之间时，传感器才开始工作。

一种雾霾污秽沉降物监测方法，包括如下步骤：颗粒物监测单元1、气态污染物监测单元3、环境气象监测单元2、绝缘子积污监测单元4均将其监测数据传输到主控模块5的数据采集处理装置，数据采集处理装置接收并处理所有单元传输的监测数据、并监测所有单元工作状态、存储处理后的监测数据并将该监测数据与所有单元的工作状态一起通过远程通讯装置传输到监测平台，远程通讯装置接收监测平台的指令传输至数据采集处理装置，数据采集处理装置根据监测平台的指令控制所有单元的内部开关进行开/闭，且监测平台在工作状态异常时进行报警，能够保证装置的正常工作；所述处理所有单元传输的监测数据具体为：将接收到的模拟信号监测数据进行A/D转化得到数字信号，通过RS232或者RS485接口解析数据，再经过ARM处理器对采集到的数据进行预处理后提取出有效数据。

数据采集处理装置的存储功能使得在通信中断的时候，保证数据不丢失，当中断的通信恢复时，再通过补报的方式上传到监测平台。数据保证能至少存储30天。

主控模块5还可检测周围环境的温度，当温度低于0°时，对机箱内部加热，当温度高于40°时，对机箱进行通风，使得机箱内部的温度保持在0～40°之间，保证机箱内部的设备正常工作。主控模块5接收监测平台的指令，控制装置的工作方式。在节电模块下，设置系统工作的时间间隔和每次工作的持续时间。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种雾霾污秽沉降物监测系统，其特征在于，应用于绝缘子的雾霾污秽沉降物监测，包括用于监测环境空气中颗粒物浓度和粒径大小的颗粒物监测单元(1)、用于监测绝缘子积污情况的绝缘子积污监测单元(4)以及主控模块(5)，所述主控模块(5)接收并处理所述颗粒物监测单元(1)和/或所述绝缘子积污监测单元(4)传输的监测数据。

2.根据权利要求1所述的雾霾污秽沉降物监测系统，其特征在于，还包括用于监测污源周围环境的气象参数的环境气象监测单元(2)、用于监测环境空气中氮氧化合物、硫氧化合物浓度的气态污染物监测单元(3)，所述主控模块(5)监测所述颗粒物监测单元(1)、环境气象监测单元(2)、气态污染物监测单元(3)、绝缘子积污监测单元(4)中一项或多项的工作状态并控制该项单元的内部开关。

3.根据权利要求1所述的雾霾污秽沉降物监测系统，其特征在于，所述颗粒物监测单元(1)包括用于采集颗粒物的颗粒物采样器、用于获得颗粒物浓度粒径大小的粒径谱仪、用于获得颗粒物浓度的PM10/2.5测量仪以及用于校准粒径谱仪和PM10/2.5测量仪的校准仪；所述PM10/2.5测量仪和粒径谱仪均与主控模块(5)相连。

4.根据权利要求2所述的雾霾污秽沉降物监测系统，其特征在于，所述气态污染物监测单元(3)包括依次连接的用于收集气态污染物样品的气态污染物采样器、用于对气态污染物按组分进行分类的气体控制器、用于对分类后气体进行分析的气态污染物分析装置、用于对气态污染物分析装置进行校准的动态校准仪；所述气态污染物分析装置与主控模块(5)相连。

5.根据权利要求2所述的雾霾污秽沉降物监测系统，其特征在于，所述气象参数包括温度、湿度、风速、风向、大气压、雨量、光辐射，环境气象监测单元(2)包括温湿度传感器和与之相连的温湿度测量仪、风速风向传感器和与之相连的风速风向测量仪、大气压传感器和与之相连的大气压测量仪、降雨量传感器和与之相连的降雨量测量仪、太阳辐射传感器和与之相连的太阳辐射测量仪。

6.根据权利要求1所述的雾霾污秽沉降物监测系统，其特征在于，所述绝缘子积污监测单元(4)包括与待测绝缘子相连的电导率测量仪。

7.根据权利要求1所述的雾霾污秽沉降物监测系统，其特征在于，还包括用于为主控模块(5)供电的供电模块(6)，所述供电模块(6)包括太阳能板、蓄电池以及与主控模块(5)相连受主控模块(5)控制的保护电路，供电模块(6)还将电源状态传输至主控模块(5)。

8.根据权利要求1所述的雾霾污秽沉降物监测系统，其特征在于，还包括监测平台，所述主控模块(5)包括用于接收、处理、存储监测数据并控制所述颗粒物监测单元(1)或所述气态污染物监测单元(3)的内部开关的数据采集处理装置和用于发送信号的远程通讯装置，所述数据采集处理装置存储处理后的监测数据并将该监测数据与所述颗粒物监测单元(1)或所述气态污染物监测单元(3)的工作状态一起通过远程通讯装置传输到监测平台。

9.根据权利要求7所述的雾霾污秽沉降物监测系统，其特征在于，所述远程通讯装置通过GPRS/3G网络将监测数据及所述颗粒物监测单元(1)或所述气态污染物监测单元(3)的工作状态发送到监测平台，并接收监测平台的指令，根据监测平台的指令控制所述颗粒物监测单元(1)或所述气态污染物监测单元(3)的内部开关进行开/闭；所述监测平台在工作状态异常时进行报警。

10.基于如权利要求1-9中任一项所述雾霾污秽沉降物监测系统的监测方法，其特征在于，应用于绝缘子的雾霾污秽沉降物监测，包括如下步骤：颗粒物监测单元(1)或绝缘子积污监测单元(4)将其监测的绝缘子环境的监测数据传输到主控模块(5)的数据采集处理装置，数据采集处理装置接收并处理所述监测数据。

11.根据权利要求10所述的雾霾污秽沉降物监测方法，其特征在于，环境气象监测单元(2)与气态污染物监测单元(3)也将其监测的绝缘子环境的监测数据传输到主控模块(5)的数据采集处理装置，数据采集处理装置监测颗粒物监测单元(1)、环境气象监测单元(2)、气态污染物监测单元(3)、绝缘子积污监测单元(4)中一项或多项的工作状态、存储处理后的监测数据并将该监测数据与所有单元的工作状态一起通过远程通讯装置传输到监测平台，远程通讯装置接收监测平台的指令传输至数据采集处理装置，数据采集处理装置根据监测平台的指令控制所有单元的内部开关进行开/闭，且监测平台在工作状态异常时进行报警。

12.根据权利要求10所述的雾霾污秽沉降物监测方法，其特征在于，所述处理所有单元传输的监测数据具体为：将接收到的模拟信号监测数据进行A/D转化得到数字信号，通过RS232或者RS485接口解析数据，再经过ARM处理器对采集到的数据进行预处理后提取出有效数据。