CN107632542A - 一种用于开关柜的凝露检测及监控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于开关柜的凝露检测及监控装置，包含数据采集终端，以及与所述数据采集终端连接的数据监控终端；所述数据采集终端包含依次连接的数据采集模块、多路复用开关、整流稳压模块、模数转换模块、控制器模块、无线发送模块；整流稳压模块包含包括MPU处理单元、可控硅整流单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元、温度反馈单元和电压电流变量反馈单元；本发明电路结构简单，器件数量较少，元器件具备高温作业环境要求，体积紧凑，整体散热量较小，适合安装在井下设备细长、封闭的内部空间。实现对高温环境下宽电压、宽频率信号进行调节、限制及保护。

Description

一种用于开关柜的凝露检测及监控装置

技术领域

本发明属于智能检测领域，尤其涉及一种用于开关柜的凝露检测及监控装置。

背景技术

我国信息请登陆:输配电设备网在开关柜中采用自动加热除湿控制器防止凝露已有十几年历史，这种加热除湿控制器在抗潮湿、防凝露保证高压设备可靠运行起到了积极作用，但在有的地区应用中也出现了一些问题，例如：在南方的梅雨季节，有时开关柜内部的空气湿度较高，甚至开关柜内局部已有结露现象，由于安装在柜体内部的凝露传感器的位置并没有到达凝露的程度，或者，凝露传感器长期受空气中灰尘和气体侵蚀，使传感器的灵敏度受到影响，凝露控制器不能及时地启动加热器。致使凝露控制的作用失灵，给开关设备的安全带来威胁。新型高压开关柜内部空间十分紧凑，为保证在高湿地区内部绝缘水平,保证装置可靠工作,对柜内防潮、防凝露提出了更高的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中的不足提供了一种用于开关柜的凝露检测及监控装置，该测量仪通过阵列式凝露传感器以及微弱信号调理电路，能实时精确的监测高压开关柜内的凝露强度，可实现分级别通过液晶显示和声光报警及时提示用户清除凝露。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种用于开关柜的凝露检测及监控装置，包含数据采集终端，以及与所述数据采集终端连接的数据监控终端；

所述数据采集终端包含依次连接的数据采集模块、多路复用开关、整流稳压模块、模数转换模块、控制器模块、无线发送模块；

所述数据采集模块包含由多个HDP-07传感器构成的传感器网络，用于实时采集开关柜内的凝露参数；

数据采集模块依次经过多路复用开关、整流稳压模块、模数转换模块连接控制器模块，用于将采集的凝露参数进行预处理，进而上传至控制器模块；

控制器模块与无线发送模块连接，用于将采集的凝露参数上传至监控终端；

整流稳压模块包含MPU处理单元、可控硅整流单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元、温度反馈单元和电压电流变量反馈单元；

MPU 处理单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元及可控硅整流单元依次连接，温度反馈单元和电压电流变量反馈单元分别与MPU处理单元连接；

所述MPU处理单元根据温度反馈单元所测量的温度值、电压电流变量反馈单元所测量的电压值和电流值，输出调整脉冲触发频率的控制信号和控制脉冲触发控制单元的通断的控制信号；

所述监控终端包含无线接收模块、单片机模块、触摸屏输入与显示模块、时钟芯片和声光报警电路；

所述无线接收模块与单片机模块连接，用于将接收的凝露参数上传至单片机模块；

所述触摸屏输入与显示模块与单片机模块连接，用于实时显示接收的凝露参数，以及预先设定凝露参数阈值；

时钟芯片与单片机模块连接，用于记录时间；

声光报警电路与单片机模块连接，用于当采集的凝露参数不在正常阈值范围内时发出警报。

作为本发明一种用于开关柜的凝露检测及监控装置的进一步优选方案，所述多路复用开关的芯片型号为AMC4601。

作为本发明一种用于开关柜的凝露检测及监控装置的进一步优选方案，所述模数转换模块的芯片型号为AD7794。

作为本发明一种用于开关柜的凝露检测及监控装置的进一步优选方案，所述无线发送模块和无线接收模块的芯片型号均为nRF905。

作为本发明一种用于开关柜的凝露检测及监控装置的进一步优选方案，所述单片机模块的芯片型号为STM32 。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明通过凝露传感器网络以及微弱信号调理电路，能实时精确的监测高压开关柜内的凝露强度，可实现分级别通过液晶显示和声光报警及时提示用户清除凝露，大大提高开关柜防凝露的可靠性和工作寿命；

本发明提出的智能化高压柜凝露测量仪具有低功耗、微型化、成本低、精度高的特点，稳定性好，同时具有数据实时显示，报警阈值分级别设定、数据无线远距离传输以及报警提示等功能，由于采用多个数据采集与传输系统阵列式多点测量，能够高效地对高压柜内凝露状况做全面监测；

本发明电路结构简单，器件数量较少，元器件具备高温作业环境要求，体积紧凑，整体散热量较小，适合安装在井下设备细长、封闭的内部空间。实现对高温环境下宽电压、宽频率信号进行调节、限制及保护。

附图说明

图1是本发明整流稳压模块原理图；

图2是本发明的阵列式凝露传感器与多路复用模拟开关示意图；

图3是本发明的无线接收模块和无线发射模块电路图；

图4是本发明的触摸屏输入与显示模块电路图；

图5是本发明的声光报警电路电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

一种用于开关柜的凝露检测及监控装置，包含数据采集终端，以及与所述数据采集终端连接的数据监控终端；

所述数据采集终端包含依次连接的数据采集模块、多路复用开关、整流稳压模块、模数转换模块、控制器模块、无线发送模块；

所述数据采集模块包含由多个HDP-07传感器构成的传感器网络，用于实时采集开关柜内的凝露参数；

数据采集模块依次经过多路复用开关、整流稳压模块、模数转换模块连接控制器模块，用于将采集的凝露参数进行预处理，进而上传至控制器模块；

控制器模块与无线发送模块连接，用于将采集的凝露参数上传至监控终端；

如图1所示，整流稳压模块包含MPU处理单元、可控硅整流单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元、温度反馈单元和电压电流变量反馈单元；

MPU 处理单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元及可控硅整流单元依次连接，温度反馈单元和电压电流变量反馈单元分别与MPU处理单元连接；

所述MPU处理单元根据温度反馈单元所测量的温度值、电压电流变量反馈单元所测量的电压值和电流值，输出调整脉冲触发频率的控制信号和控制脉冲触发控制单元的通断的控制信号；

所述监控终端包含无线接收模块、单片机模块、触摸屏输入与显示模块、时钟芯片和声光报警电路；

所述无线接收模块与单片机模块连接，用于将接收的凝露参数上传至单片机模块；

所述触摸屏输入与显示模块与单片机模块连接，用于实时显示接收的凝露参数，以及预先设定凝露参数阈值；

时钟芯片与单片机模块连接，用于记录时间；

声光报警电路与单片机模块连接，用于当采集的凝露参数不在正常阈值范围内时发出警报。

所述多路复用开关的芯片型号为AMC4601。

所述模数转换模块的芯片型号为AD7794。

所述无线发送模块和无线接收模块的芯片型号均为nRF905。

所述单片机模块的芯片型号为STM32 。

如图2所示,信号采集是采用的凝露传感器HDP-07，综合精度相对较高，适合环境温度为0℃~+60℃，本结露(凝露)传感器是正特性开关型元件，对低湿不敏感而仅对高湿敏感, 最适合于需要控制高湿度、结露的场合，很符合高压柜的凝露测量。本发明利用同相比例运算电路将传感器采集的信号做前置放大处理。

凝露的检测一般都是采用单个传感器测量，由于某点凝露可能变化很大且传感器出厂参数等略有差异，这些因素均增加了测量误差。本发明对传统的基于凝露传感器测量系统进行改进。硬件上利用HDP-07凝露传感器组成2*2的阵列，采用分布阵列式多点平均测量方式，有效地消除了由于传感器个体本身的缺陷带来的测量误差和减少了由于传感器芯片蠕变而产生的随机误差或重复性误差，显著减少了年漂的影响。这样阵列式的测量方式能实时监测高压柜里的凝露情况。此外，在该阵列式测量方式中，采用多路复用模拟开关选择分时输出给后续的信号处理电路模块。

如图3所示，本发明采用发射频点多、发射距离远、抗干扰能力强的远距离无线收发芯片nRF905，工作在433/868/915MHz3个ISM频段，频段之间收发模式切换时间小于650us。TRX_CE、PWR_UP、TXEN、CSN、SCK、MISO、MOSI等端口与单片机相连，CSN、SCK、MISO、MOSI组成SPI接口。发射数据时，将nRF905设置为发射模式，单片机通过SPI接口将接受点地址和有效数据写入芯片缓存区，然后配合TRX_CE电平生成CRC和前导码，并发射数据。接收数据时，将nRF905设置为接受模式，等待数据的到来，当接受到对方的前导码、有效地址和CRC后，将数据储存在寄存器中，产生中断，让单片机读取。

如图4所示，触摸屏输入与显示电路由TFT触摸液晶屏构成显示控制电路，高压柜内露水凝结量，可以通过液晶屏实时显示出来，对于报警阈值，用户也可以根据自己的要求通过触摸屏输入设置。

如图5所示，声光报警电路采用黄色、橙色和红色3种颜色不同的二极管以及蜂鸣器进行报警提示，其中三种不同的颜色代表不同的阈值警告，当达到红色最高预警时，控制蜂鸣器进行警报提示管理员进行凝露的清理与高压柜内部的防护。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种用于开关柜的凝露检测及监控装置，其特征在于：包含数据采集终端，以及与所述数据采集终端连接的数据监控终端；

所述数据采集终端包含依次连接的数据采集模块、多路复用开关、整流稳压模块、模数转换模块、控制器模块、无线发送模块；

所述数据采集模块包含由多个HDP-07传感器构成的传感器网络，用于实时采集开关柜内的凝露参数；

数据采集模块依次经过多路复用开关、整流稳压模块、模数转换模块连接控制器模块，用于将采集的凝露参数进行预处理，进而上传至控制器模块；

控制器模块与无线发送模块连接，用于将采集的凝露参数上传至监控终端；

整流稳压模块包含MPU处理单元、可控硅整流单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元、温度反馈单元和电压电流变量反馈单元；

MPU 处理单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元及可控硅整流单元依次连接，温度反馈单元和电压电流变量反馈单元分别与MPU处理单元连接；

所述MPU处理单元根据温度反馈单元所测量的温度值、电压电流变量反馈单元所测量的电压值和电流值，输出调整脉冲触发频率的控制信号和控制脉冲触发控制单元的通断的控制信号；

所述监控终端包含无线接收模块、单片机模块、触摸屏输入与显示模块、时钟芯片和声光报警电路；

所述无线接收模块与单片机模块连接，用于将接收的凝露参数上传至单片机模块；

所述触摸屏输入与显示模块与单片机模块连接，用于实时显示接收的凝露参数，以及预先设定凝露参数阈值；

时钟芯片与单片机模块连接，用于记录时间；

声光报警电路与单片机模块连接，用于当采集的凝露参数不在正常阈值范围内时发出警报。

2.根据权利要求1所述的一种用于开关柜的凝露检测及监控装置，其特征在于：所述多路复用开关的芯片型号为AMC4601。

3.根据权利要求1所述的一种用于开关柜的凝露检测及监控装置，其特征在于：所述模数转换模块的芯片型号为AD7794。

4.根据权利要求1所述的一种用于开关柜的凝露检测及监控装置，其特征在于：所述无线发送模块和无线接收模块的芯片型号均为nRF905。

5.根据权利要求1所述的一种用于开关柜的凝露检测及监控装置，其特征在于：所述单片机模块的芯片型号为STM32。