CN109510311A - 配电柜运行环境监控装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配电柜监控技术领域，是一种配电柜运行环境监控装置及其使用方法，前者包括远端控制装置和前端采集报警装置，前端采集报警装置包括前端主控单元、前端报警单元、前端通信单元、前端信息采集单元、配电柜外部环境监控单元、配电柜门锁控制单元，前端信息采集单元、配电柜门锁控制单元、配电柜外部环境监控单元、前端报警单元均与前端主控单元连接，前端主控单元通过前端通信单元与远端控制装置连接。本发明能对配电柜内部漏电和运行环境以及配电柜外部环境进行实时监测及判断，还设置有配电柜门锁控制单元，能通过双层匹配确定工作人员身份，避免非法人员开启配电柜，破坏配电柜中的电气设备，保证配电柜的安全。

Description

配电柜运行环境监控装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及配电柜监控技术领域，是一种配电柜运行环境监控装置及其使用方法。

背景技术

在电力配电环节中，配电柜作为配电系统的基础的设备，用于安装电气设备的机柜，起到保护安装在其内部的电气设备的作用，通常分动力配电柜和照明配电柜、计量柜。配电柜中通常安装有隔离开关、断路器、接触器、热继电器、互感器、电容器、避雷器、浪涌保护器等电气设备，由于配电柜内电气设备多，对配电柜内的环境进行检测，保证配电柜内电气设备正常运行尤为重要。目前已有的配电柜运行环境监控不能且全方位的监测，易因细微问题引起的安全事故，如人身触电、配电柜发热、起火甚至爆炸。同时，传统的配电柜通过机械钥匙进行常闭管理，对于配电柜操作和管理都不方便。

发明内容

本发明提供了，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有配电柜运行环境监控存在的监测单一，不能对配电柜内部和外部同时进行监测的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种配电柜运行环境监控装置，包括远端控制装置和设置在每个配电柜上的前端采集报警装置，所述前端采集报警装置包括前端主控单元、前端报警单元、前端通信单元、能进行配电柜内部漏电监测和运行环境监测的前端信息采集单元、能采集配电柜外部环境视频信息的配电柜外部环境监控单元、设置在配电柜柜门上的能控制配电柜柜门打开关闭的配电柜门锁控制单元，前端信息采集单元、配电柜门锁控制单元、配电柜外部环境监控单元、前端报警单元均与前端主控单元连接，前端主控单元通过前端通信单元与远端控制装置连接。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述配电柜外部环境监控单元包括视频控制模块和至少一个视频采集模块，每个视频采集模块均与视频控制模块连接，视频控制模块与前端主控单元连接。

上述前端信息采集单元包括温湿度采集模块、烟感采集模块、火焰探测模块和漏电检测模块，漏电检测模块包括漏电控制器和探测配电柜内线路剩余电流的漏电采集模块，漏电采集模块与漏电控制器连接，漏电控制器、温湿度采集模块、烟感采集模块、火焰探测模块均与前端主控单元。

上述还包括设置在工作人员身上的RFID电子标签，所述配电柜门锁控制单元包括设置在配电柜柜门上的电磁锁单元和用于获取比对配电柜周边RFID信号的RFID信息采集控制单元，电磁锁单元包括电磁锁和电磁锁控制模块，电磁锁与电磁锁控制模块连接，电磁锁控制模块和RFID信息采集控制单元均与前端主控单元连接。

上述远端控制装置包括远端主控单元、远端报警单元，前端主控单元通过前端通信单元与远端主控单元连接，远端主控单元与远端报警单元连接。

上述远端控制装置还包括至少一个远端分控单元，每个远端分控单元均包括分控模块和分控通信模块，分控模块通过分控通信模块与远端主控单元连接，分控模块依次通过分控通信模块和前端通信单元与前端主控单元连接。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种上述配电柜运行环境监控装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步，配电柜运行环境监控装置分别进行配电柜外部人员监测和配电柜内部环境监测，对配电柜外部人员监测进入第二步，对配电柜内部环境监测进入第三步；

第二步，对配电柜外部人员监测的具体过程如下：

（一）RFID信息采集控制单元检测配电柜周边的人员身上的RFID电子标签，获取并匹配其RFID信号，判断RFID信号匹配是否成功，响应于匹配成功，将RFID信号发送至前端主控单元；

（二）前端主控单元进行RFID信号核对，判断RFID信号核对是否成功；若核对成功，前端主控单元向电磁锁控制模块发送开锁信号，电磁锁控制模块控制电磁锁开启，打开柜门；若核对不成功，前端主控单元控制配电柜外部环境监控单元对该人员进行实时跟拍，并向前端报警单元和远端控制装置发送报警信号；

第三步，前端信息采集单元对配电柜内的漏电信息和环境信息进行采集，并将采集到的信息发送至前端主控单元，前端主控单元判断采集到的信息是否超过对应的阈值，响应于超过阈值，前端主控单元分别向前端报警单元和远端控制装置发送报警信号。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述第三步中前端信息采集单元对配电柜内的漏电信息进行采集判断的过程如下：

（一）漏电采集模块采集配电柜内线路剩余电流，将剩余电流转换为电压，并发送至漏电控制器；

（二）漏电控制器将接收到的电压与阈值进行比较，判断是否大于阈值；若大于阈值，则发送漏电标识至前端主控单元，前端主控单元分别向前端报警单元和远端控制装置发送报警信号；若小于阈值，则不动作。

上述第三步中前端信息采集单元对配电柜内的环境信息进行采集判断的过程如下：

（一）温湿度采集模块、烟感采集模块、火焰探测模块分别采集相应信息，并将采集到的信息发送至前端主控单元；

（二）前端主控单元将采集到的信息分别与相对应的阈值进行比较，判断其是否大于阈值，若大于，则前端主控单元分别向前端报警单元和远端控制装置发送报警信号；若小于阈值，则不动作。

本发明通过温湿度采集模块、烟感采集模块、火焰探测模块、漏电检测模块、配电柜外部环境监控单元和前端通信单元对配电柜内部漏电和运行环境以及配电柜外部环境进行实时监测及判断，并通过前端报警单元和远端报警单元进行告警，实现了配电柜运行环境的全方位监控，能及时对事故采取处理措施，减少财产损失，提高工作人员安全；并且每个配电柜的前端通信单元内均存储有对应配电柜的标识信息，从而能清晰明确的通过上传对应标识信息，告知工作人员出现异常的具体配电柜，减少了工作人员搜索出现异常情况配电柜的时间；本发明还设置有配电柜门锁控制单元，能通过双层匹配确定工作人员身份，避免非法人员开启配电柜，破坏配电柜中的电气设备，保证配电柜的安全。

附图说明

附图1为本发明实施例1的电路结构示意图。

附图2为本发明实施例2的流程图。

附图3为本发明实施例2前端信息采集单元对配电柜内的漏电信息进行采集判断的流程图。

附图4为本发明实施例2前端信息采集单元对配电柜内的环境信息进行采集判断的流程图。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1所示，该配电柜运行环境监控装置，包括远端控制装置和设置在每个配电柜上的前端采集报警装置，所述前端采集报警装置包括前端主控单元、前端报警单元、前端通信单元、能进行配电柜内部漏电监测和运行环境监测的前端信息采集单元、能采集配电柜外部环境视频信息的配电柜外部环境监控单元、设置在配电柜柜门上的能控制配电柜柜门打开关闭的配电柜门锁控制单元，前端信息采集单元、配电柜门锁控制单元、配电柜外部环境监控单元、前端报警单元均与前端主控单元连接，前端主控单元通过前端通信单元与远端控制装置连接。

上述，前端主控单元可包括CAN总线模块和ARM11处理器，用于与前端信息采集单元、配电柜门锁控制单元、配电柜外部环境监控单元、前端报警单元、远端控制装置进行数据交互及命令的收发；每个配电柜上的前端主控单元中都存储有其所在配电柜的标识信息，标识信息包括配电柜所在配电站名称、配电柜位置、配电柜编号；前端主控单元所发出的告警信息可包括告警类型及配电柜的标识信息。前端通信单元可为ZigBee无线通信模块、4g无线通信模块等，用于前端主控单元与远端控制装置进行通信。前端报警单元可包括设置在配电柜上声光报警器和报警显示屏，用于根据前端主控单元的报警信息进行报警。

可根据实际需要，对上述配电柜运行环境监控装置作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，所述配电柜外部环境监控单元包括视频控制模块和至少一个视频采集模块，每个视频采集模块均与视频控制模块连接，视频控制模块与前端主控单元连接。

上述视频采集模块的数量由实际情况决定，所有视频采集模块均设置在配电柜上，并且需保证监控无死角，视频采集模块可为微型球形摄像机；视频控制模块可包括视频采集卡和ARM11处理器，用于控制视频采集模块及接收视频采集模块获取的视频信号，并在编辑后发送至前端主控单元。

上述配电柜外部环境监控单元可用于在有非法人员开启配电柜时，进行追踪拍摄，还可在正常时间拍摄配电柜外部环境。

如附图1所示，所述前端信息采集单元包括温湿度采集模块、烟感采集模块、火焰探测模块和漏电检测模块，漏电检测模块包括漏电控制器和探测配电柜内线路剩余电流的漏电采集模块，漏电采集模块与漏电控制器连接，漏电控制器、温湿度采集模块、烟感采集模块、火焰探测模块均与前端主控单元。

上述温湿度采集模块、烟感采集模块、火焰探测模块均为现有公知之技术，可为温湿度传感器、烟雾传感器、火焰传感器；漏电检测模块包括漏电控制器和漏电采集模块，漏电采集模块可为剩余电流互感器，用于探测配电柜内线路的剩余电流，并将剩余电流转换为电压发送至漏电控制器，漏电控制器可为AT89S51处理器，用于进行漏电判断，并根据判断结果向前端主控单元发送漏电标识，漏电标识可为“1”高电平信号。

如附图1所示，还包括设置在工作人员身上的RFID电子标签，所述配电柜门锁控制单元包括设置在配电柜柜门上的电磁锁单元和用于获取比对配电柜周边RFID信号的RFID信息采集控制单元，电磁锁单元包括电磁锁和电磁锁控制模块，电磁锁与电磁锁控制模块连接，电磁锁控制模块和RFID信息采集控制单元均与前端主控单元连接。

上述RFID电子标签都有唯一的ID编号。RFID信息采集控制单元可为RFID读写器，用于采集RFID信息；电磁锁单元包括电磁锁和电磁锁控制模块，电磁锁为现有公知技术，电磁锁控制模块可为AT89S51处理器，用于接收前端主控单元的命令，根据命令向电磁锁发送电信号，控制电磁锁开和关。

如附图1所示，所述远端控制装置包括远端主控单元、远端报警单元，前端主控单元通过前端通信单元与远端主控单元连接，远端主控单元与远端报警单元连接。

上述远端主控单元可位于远端控制室中，可为唯一总控上位机，用于存储远端分控单元和前端配电柜运行环境监控装置发送的所有数据，并可对数据进行分析及展示。远端报警单元可包括声光报警器和LED点阵显示屏，用于显示告警信息。

如附图1所示，所述远端控制装置还包括至少一个远端分控单元，每个远端分控单元均包括分控模块和分控通信模块，分控模块通过分控通信模块与远端主控单元连接，分控模块依次通过分控通信模块和前端通信单元与前端主控单元连接。

上述远端分控单元的数量根据配电柜的数量（即前端主控单元的数量）决定，若有多个远端分控单元，则每个远端分控单元与多个前端主控单元连接通信，这里在远端主控单元和前端主控单元之间加设远端分控单元，降低了远端主控单元的工作量，加快了数据传输及处理的速度。

实施例2：如附图2、3、4所示，一种上述配电柜运行环境监控装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步，配电柜运行环境监控装置分别进行配电柜外部人员监测和配电柜内部环境监测，对配电柜外部人员监测进入第二步，对配电柜内部环境监测进入第三步。

第二步，对配电柜外部人员监测的具体过程如下：

（一）RFID信息采集控制单元检测配电柜周边的人员身上的RFID电子标签，获取并匹配其RFID信号，判断RFID信号匹配是否成功，若匹配成功，将RFID信号发送至前端主控单元，若匹配不成功，RFID信息采集控制单元向前端主控单元发送异常信号，前端主控单元控制前端报警单元报警，提示该人员停止操作；

（二）前端主控单元进行RFID信号核对，判断RFID信号核对是否成功；若核对成功，前端主控单元向电磁锁控制模块发送开锁信号，电磁锁控制模块控制电磁锁开启，打开柜门；若核对不成功，前端主控单元控制配电柜外部环境监控单元对该人员进行实时跟拍，并向前端报警单元和远端控制装置发送报警信号。

上述配电柜外部环境监控单元获取的视频数据会回传至远端主控单元中，为后续工作提供数据支持。

第三步，前端信息采集单元对配电柜内的漏电信息和环境信息进行采集判断的具体过程如下：

1、如附图3所示，前端信息采集单元对配电柜内的漏电信息进行采集判断的过程如下：

（一）漏电采集模块采集配电柜内线路剩余电流，将剩余电流转换为电压，并发送至漏电控制器；

（二）漏电控制器将接收到的电压与阈值进行比较，判断是否大于阈值；若大于阈值，则发送漏电标识至前端主控单元，前端主控单元分别向前端报警单元和远端控制装置发送报警信号；若小于阈值，则不动作；

2、如附图4所示，前端信息采集单元对配电柜内的环境信息进行采集判断的过程如下：

（一）温湿度采集模块、烟感采集模块、火焰探测模块分别采集相应信息，并将采集到的信息发送至前端主控单元；

（二）前端主控单元将采集到的信息分别与相对应的阈值进行比较，判断其是否大于阈值，若大于，则前端主控单元分别向前端报警单元和远端控制装置发送报警信号；若小于阈值，则不动作。

上述温湿度采集模块采集温度及湿度，前端主控单元中设置有对应的温度阈值和湿度阈值；烟感采集模块采集烟雾浓度，前端主控单元中设置有对应的烟雾浓度阈值；火焰探测模块可通过红外线采集火焰辐射强度，前端主控单元中设置有对应的火焰辐射强度阈值。

本发明通过温湿度采集模块、烟感采集模块、火焰探测模块、漏电检测模块、配电柜外部环境监控单元和前端通信单元对配电柜内部漏电和运行环境以及配电柜外部环境进行实时监测及判断，并通过前端报警单元和远端报警单元进行告警，实现了配电柜运行环境的全方位监控，能及时对事故采取处理措施，减少财产损失，提高工作人员安全；并且每个配电柜的前端通信单元内均存储有对应配电柜的标识信息，从而能清晰明确的通过上传对应标识信息，告知工作人员出现异常的具体配电柜，减少了工作人员搜索出现异常情况配电柜的时间；本发明还设置有配电柜门锁控制单元，能通过双层匹配确定工作人员身份，避免非法人员开启配电柜，破坏配电柜中的电气设备，保证配电柜的安全。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (9)

1.一种配电柜运行环境监控装置，其特征在于包括远端控制装置和设置在每个配电柜上的前端采集报警装置，所述前端采集报警装置包括前端主控单元、前端报警单元、前端通信单元、能进行配电柜内部漏电监测和运行环境监测的前端信息采集单元、能采集配电柜外部环境视频信息的配电柜外部环境监控单元、设置在配电柜柜门上的能控制配电柜柜门打开关闭的配电柜门锁控制单元，前端信息采集单元、配电柜门锁控制单元、配电柜外部环境监控单元、前端报警单元均与前端主控单元连接，前端主控单元通过前端通信单元与远端控制装置连接。

2.根据权利要求1所述的配电柜运行环境监控装置，其特征在于所述配电柜外部环境监控单元包括视频控制模块和至少一个视频采集模块，每个视频采集模块均与视频控制模块连接，视频控制模块与前端主控单元连接。

3.根据权利要求1所述的配电柜运行环境监控装置，其特征在于所述前端信息采集单元包括温湿度采集模块、烟感采集模块、火焰探测模块和漏电检测模块，漏电检测模块包括漏电控制器和探测配电柜内线路剩余电流的漏电采集模块，漏电采集模块与漏电控制器连接，漏电控制器、温湿度采集模块、烟感采集模块、火焰探测模块均与前端主控单元。

4.根据权利要求1所述的配电柜运行环境监控装置，其特征在于还包括设置在工作人员身上的RFID电子标签，所述配电柜门锁控制单元包括设置在配电柜柜门上的电磁锁单元和用于获取比对配电柜周边RFID信号的RFID信息采集控制单元，电磁锁单元包括电磁锁和电磁锁控制模块，电磁锁与电磁锁控制模块连接，电磁锁控制模块和RFID信息采集控制单元均与前端主控单元连接。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的配电柜运行环境监控装置，其特征在于所述远端控制装置包括远端主控单元、远端报警单元，前端主控单元通过前端通信单元与远端主控单元连接，远端主控单元与远端报警单元连接。

6.根据权利要求5所述的配电柜运行环境监控装置，其特征在于所述远端控制装置还包括至少一个远端分控单元，每个远端分控单元均包括分控模块和分控通信模块，分控模块通过分控通信模块与远端主控单元连接，分控模块依次通过分控通信模块和前端通信单元与前端主控单元连接。

7.一种权利要求4至6中任一项所述的配电柜运行环境监控装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，配电柜运行环境监控装置分别进行配电柜外部人员监测和配电柜内部环境监测，对配电柜外部人员监测进入第二步，对配电柜内部环境监测进入第三步；

第二步，对配电柜外部人员监测的具体过程如下：

（一）RFID信息采集控制单元检测配电柜周边的人员身上的RFID电子标签，获取并匹配其RFID信号，判断RFID信号匹配是否成功，响应于匹配成功，将RFID信号发送至前端主控单元；

（二）前端主控单元进行RFID信号核对，判断RFID信号核对是否成功；若核对成功，前端主控单元向电磁锁控制模块发送开锁信号，电磁锁控制模块控制电磁锁开启，打开柜门；若核对不成功，前端主控单元控制配电柜外部环境监控单元对该人员进行实时跟拍，并向前端报警单元和远端控制装置发送报警信号；

第三步，前端信息采集单元对配电柜内的漏电信息和环境信息进行采集，并将采集到的信息发送至前端主控单元，前端主控单元判断采集到的信息是否超过对应的阈值，响应于超过阈值，前端主控单元分别向前端报警单元和远端控制装置发送报警信号。

8.根据权利要求7所述的配电柜运行环境监控装置的使用方法，其特征在于第三步中前端信息采集单元对配电柜内的漏电信息进行采集判断的过程如下：

（一）漏电采集模块采集配电柜内线路剩余电流，将剩余电流转换为电压，并发送至漏电控制器；

（二）漏电控制器将接收到的电压与阈值进行比较，判断是否大于阈值；若大于阈值，则发送漏电标识至前端主控单元，前端主控单元分别向前端报警单元和远端控制装置发送报警信号；若小于阈值，则不动作。

9.根据权利要求7或8所述的配电柜运行环境监控装置的使用方法，其特征在于第三步中前端信息采集单元对配电柜内的环境信息进行采集判断的过程如下：

（一）温湿度采集模块、烟感采集模块、火焰探测模块分别采集相应信息，并将采集到的信息发送至前端主控单元；

（二）前端主控单元将采集到的信息分别与相对应的阈值进行比较，判断其是否大于阈值，若大于，则前端主控单元分别向前端报警单元和远端控制装置发送报警信号；若小于阈值，则不动作。