CN109683493A - 基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统及方法，包括检测单元、多通道报警控制器、云平台管理和用户终端；检测单元包括气体检测变送器；气体检测变送器用于采集数据信息；气体检测变送器内置有SF6传感器；多通道报警控制器包括主控制器、报警控制模块、风机和声光报警器；云平台管理包括数据中心、历史数据、预警消息、设备管理、管理中心和策略管理六部分；用户终端包括手机端和平板电脑端。本发明可实现对不同变送器状态的监控，实现不同厂家、不同型号的多个变送器的信息上传，实现故障预警和故障预处理，云平台管理模块可以存储数据信息，实现对系统中设备、数据的集中式、一站化管理，免去人工现场监测，节省人力时间和经济成本。
Description
技术领域
本发明属于气体泄漏监测技术领域，具体涉及一种基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统及方法。
背景技术
SF6作为优良的绝缘气体被广泛的应用在GIS设备中，由于设备的老化及外部原因（设备质量、安装工艺、密封材料）会造成设备中SF6气体的泄漏，引起局部的缺氧；泄漏的SF6在高压的作用下还会与空气中的水反应生成H2S、HF等化合物，严重腐蚀设备，威胁到工作人员的健康甚至生命。
目前，市场上的SF6气体监测系统只能实现对终端变送器的监控，不具备云平台服务，无法实现数据的存储和管理，还需要固定的工作人员进行人工数据抄录、数据监控及数据分析，不仅工作效率不高，而且数据抄录分析过程中容易出错。另外，目前各个厂商的监测系统只能监测自己的设备，无法实现不同厂家提供的监测系统之间的无缝通信、信息共享和互操作。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统及方法，该系统用来实现数据上传、数据远程监控、数据预警，并且实现用户终端接收信息的功能。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统，包括检测单元、多通道报警控制器、云平台管理和用户终端；
检测单元包括气体检测变送器；气体检测变送器用于采集数据信息，并通过通信接口将数据信息传输给多通道报警控制器；气体检测变送器内置SF6传感器；
多通道报警控制器包括主控制器、报警控制模块、风机和声光报警器；多通道报警控制器用于接收检测单元传输的数据信息，并对不同的检测单元传输的信息进行标记和处理，对处理后的数据信息通过GPRS模块传输到云平台管理；当出现检测单元的数据信息超过设置的阈值时，主控制器将向报警控制模块发送信号，报警控制模块接收到信号，将通过与检测单元相对应的继电器打开风机和声光报警，提醒工作人员进行预警处理；根据需求可安装n个所述的多通道控制器，n为大于1的自然数；
云平台管理包括数据中心、历史数据、预警消息、设备管理、管理中心和策略管理六部分；云平台管理用于接收多通道报警控制器传输的数据信息并将数据信息进行存储；管理人员根据工作需要对数据进行增删改查及云平台管理设置，工作人员根据作业需求可以查询数据信息，云平台管理还负责将报警信息通过WiFi、3G/4G通信向用户终端发送短信/邮件进行报警信息的提醒；
用户终端包括手机端和平板电脑端；用户终端用于接收云平台发送的报警短信和邮件。
所述的通信接口包括USB接口、RS485接口、串行通信接口或ZigBee模块。
根据工作人员需要设置n个气体检测变送器，n为大于1的自然数；气体检测变送器采集的数据信息包括：SF6气体泄漏状态信息、SF6传感器故障信息、SF6传感器自检测信息；；
在检测单元所处空间入口处的上方设置有人体红外传感器；当工作人员通过入口时，人体红外传感器采集信号，并将信号通过通信接口传输给多通道报警控制器的主控制器，主控制器识别人体红外传感器发出的信号，通过RS485接口将信号传输到报警控制模块；报警控制模块通过继电器打开风机；增大空间内空气流通性，降低空气中的SF6含量，保护工作人员的人身安全；人体红外传感器用于采集红外人体检测信息；根据现场的空间面积可安装n个人体红外传感器，n为大于1的自然数。
所述的主控制器用于接收气体检测变送器和人体红外检测单元传输的数据信息，主控制器对数据信息进行标记，并将标记后的数据信息通过GPRS通信模块传输到云平台管理，当数据信息超过设定的报警阈值时，主控制器将数据信息以信号的形式通过RS485传输方式传输到报警控制模块；
所述的报警控制模块用于接收主控制器传输的报警信号，根据故障报警信号判断与气体检测单元对应的继电器，打开与超过阈值的气体检测变送器相对应的风机和声光报警器；
所述的风机用于增大空气流通，降低气体检测单元所在空间空气中SF6的浓度，保证工作人员在空间内作业的安全；
所述的声光报警器通过语音和灯光闪烁提醒工作人员该作业空间内存在SF6泄漏、SF6传感器故障信息；
所述处理后的数据信息包括气体检测单元变送器采样信息、报警信息和检测单元设备信息。
所述的数据中心模块用于存储多通道报警控制器传输的信息；包括报警信息、设备信息、及红外人体检测信息；
所述的历史数据模块用于存储多通道报警控制器传输的历史信息，工作人员可以直接请求查看该系统的历史数据信息；包括历史预警信息、历史设备信息、历史红外检测信息；
所述的预警信息模块用于存储多通道报警模块传输的超过阈值的信息，并向用户终端发送短信和邮件；
所述的设备管理模块用于存储气体检测变送器、人体红外传感器、风机、声光报警器的设备信息；
所述的管理中心模块用于工作人员对该云平台的管理设置，包括对数据的管理，具体为数据显示设置、数据增删改查设置、时间设置等；
所述的策略管理模块用于对出现报警的检测单元进行分析，根据工作人员的需求生成针对性的方案，供工作人员参考实施。
基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统的泄漏监测方法，包括以下步骤，
（1）、气体检测变送器采集到现场设置的红外SF6传感器的数据信息；
（2）、气体检测变送器将采集到的红外SF6传感器的数据信息通过通信接口传输至多通道报警控制器的主控制器；
（3）、主控制器对接收到的数据信息进行分析处理，对超过阈值的数据通过RS485传输给报警控制模块；
（4）、报警控制模块连接继电器，打开与超过阈值的气体检测变送器相对应的风机和声光报警器，实现数据报警的功能；
（5）、主控制器将处理后的数据通过GPRS通信模块上传至云平台管理模块，实现数据上传的功能；
（6）、云平台管理模块对数据进行分类存储，包括：历史数据存储、设备数据存储、预警信息存储；
（7）、云平台管理模块将超过阈值的数据信息进行分析处理，通过WiFi、3G/4G通信模块向用户手机和平板电脑发送短信和邮件信息，实现数据预警的功能；
（8）、云平台管理模块根据历史数据对设备故障信息进行分析，根据工作人员的需求生成相对应的策略方案；
（9）、云平台管理人员可以根据工作需求对云平台进行设置，包括对数据进行增删改查及云平台管理设置；
（10）、工作人员可以查看云平台的历史数据、设备信息、预警信息、策略方案，实现数据远程监控。
当红外人体检测传感器检测到工作人员准备进入现场时，多通道报警控制器的风机启动，增大空气流通性，降低空气中SF6含量，保护工作人员的人身安全；具体步骤如下：
A、人体红外传感器检测到工作人员，将信息通过通信接口传输到主控制器；
B、主控制器识别信息，并通过RS485 接口向报警控制模块发送信号；
C、报警控制模块通过继电器启动风机。
采用上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
本系统的多通道控制模块可连接多个检测单元，可实现对不同变送器状态的监控。
本系统云平台管理模块可通过GPRS通信模块连接多个多通道控制单元，可以实现不同厂家、不同型号的多个变送器的信息上传，克服了目前市场上不同厂家的系统检测信息不能够无缝查看、不能交互的缺点。
本系统可实现故障预警，当控制模块监测到异常数据时，控制单元会通过继电器启动相关的声光报警器，提醒工作人员监测单元出现异常情况。
本系统可实现故障预处理，当控制单元监测到异常数据时，控制单元会通过继电器启动相关的风机，降低空间内SF6气体的浓度，降低工作人员进入空间排查故障的危险度。
本系统中云平台管理模块可以存储数据信息，实现对系统中设备、数据的集中式、一站化管理，为建立自动化、信息化、网络化、规范化的基于物联网的SF6检测报警器型式装置奠定了坚实的基础。
本系统中云平台管理模块可以通过WiFi、3G/4G通信模式实现向用户终端（手机、平板电脑等设备）发送消息，免去人工现场监测，手工抄录的工作，节省人力时间和经济成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统，包括检测单元、多通道报警控制器、云平台管理和用户终端；
检测单元包括气体检测变送器；气体检测变送器用于采集数据信息，并通过通信接口将数据信息传输给多通道报警控制器；气体检测变送器内置SF6传感器。
多通道报警控制器包括主控制器、报警控制模块、风机和声光报警器；多通道报警控制器用于接收检测单元传输的数据信息，并对不同的检测单元传输的信息进行标记和处理，对处理后的数据信息通过GPRS模块传输到云平台管理；当出现检测单元的数据信息超过设置的阈值时，主控制器将向报警控制模块发送信号，报警控制模块接收到信号，将通过与检测单元相对应的继电器打开风机和声光报警，提醒工作人员进行预警处理；根据需求可安装n个所述的多通道控制器，n为大于1的自然数。
云平台管理包括数据中心、历史数据、预警消息、设备管理、管理中心和策略管理六部分；云平台管理用于接收多通道报警控制器传输的数据信息并将数据信息进行存储；管理人员根据工作需要对数据进行增删改查及云平台管理设置，工作人员根据作业需求可以查询数据信息，云平台管理还负责将报警信息通过WiFi、3G/4G通信向用户终端发送短信/邮件进行报警信息的提醒；
用户终端包括手机端和平板电脑端；用户终端用于接收云平台发送的报警短信和邮件。
所述的通信接口包括USB接口、RS485接口、串行通信接口或ZigBee模块。
根据工作人员需要设置n个气体检测变送器，n为大于1的自然数；气体检测变送器采集的数据信息包括：SF6气体泄漏状态信息、SF6传感器故障信息、SF6传感器自检测信息；；
在检测单元所处空间入口处的上方设置有人体红外传感器；当工作人员通过入口时，人体红外传感器采集信号，并将信号通过通信接口传输给多通道报警控制器的主控制器，主控制器识别人体红外传感器发出的信号，通过RS485接口将信号传输到报警控制模块；报警控制模块通过继电器打开风机；增大空间内空气流通性，降低空气中的SF6含量，保护工作人员的人身安全；人体红外传感器用于采集红外人体检测信息。根据工作人员需要现场的空间面积可安装n个人体红外传感器，n为大于1的自然数。
所述的主控制器用于接收气体检测变送器和人体红外检测单元传输的数据信息，主控制器对数据信息进行标记，并将标记后的数据信息通过GPRS通信模块传输到云平台管理，当数据信息超过设定的报警阈值时，主控制器将数据信息以信号的形式通过RS485传输方式传输到报警控制模块；
所述的报警控制模块用于接收主控制器传输的报警信号，根据故障报警信号判断与气体检测单元对应的继电器，打开与超过阈值的气体检测变送器相对应的风机和声光报警器；
所述的风机用于增大空气流通，降低气体检测单元所在空间空气中SF6的浓度，保证工作人员在空间内作业的安全；
所述的声光报警器通过语音和灯光闪烁提醒工作人员该作业空间内存在SF6泄漏、SF6传感器故障信息；
所述处理后的数据信息包括气体检测单元变送器采样信息、报警信息和检测单元设备信息。
所述的数据中心模块用于存储多通道报警控制器传输的信息。包括报警信息、设备信息、及红外人体检测信息；
所述的历史数据模块用于存储多通道报警控制器传输的历史信息，工作人员可以直接请求查看该系统的历史数据信息。包括历史预警信息、历史设备信息、历史红外检测信息；
所述的预警信息模块用于存储多通道报警模块传输的超过阈值的信息，并向用户终端发送短信和邮件；
所述的设备管理模块用于存储气体检测变送器、人体红外传感器、风机、声光报警器的设备信息；
所述的管理中心模块用于工作人员对该云平台的管理设置，包括对数据的管理，具体为数据显示设置、数据增删改查设置、时间设置等；
所述的策略管理模块用于对出现报警的检测单元进行分析，根据工作人员的需求生成针对性的方案，供工作人员参考实施。
基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统的泄漏监测方法，包括以下步骤，
（1）、气体检测变送器采集到现场设置的红外SF6传感器的数据信息；
（2）、气体检测变送器将采集到的红外SF6传感器的数据信息通过通信接口传输至多通道报警控制器的主控制器；
（3）、主控制器对接收到的数据信息进行分析处理，对超过阈值的数据通过RS485传输给报警控制模块；
（4）、报警控制模块连接继电器，打开与超过阈值的气体检测变送器相对应的风机和声光报警器，实现数据报警的功能；
（5）、主控制器将处理后的数据通过GPRS通信模块上传至云平台管理模块，实现数据上传的功能；
（6）、云平台管理模块对数据进行分类存储，包括：历史数据存储、设备数据存储、预警信息存储；
（7）、云平台管理模块将超过阈值的数据信息进行分析处理，通过WiFi、3G/4G通信模块向用户手机和平板电脑发送短信和邮件信息，实现数据预警的功能；
（8）、云平台管理模块根据历史数据对设备故障信息进行分析，根据工作人员的需求生成相对应的策略方案；
（9）、云平台管理人员可以根据工作需求对云平台进行设置，包括对数据进行增删改查及云平台管理设置；
（10）、工作人员可以查看云平台的历史数据、设备信息、预警信息、策略方案，实现数据远程监控。
当红外人体检测传感器检测到工作人员准备进入现场时，多通道报警控制器的风机启动，增大空气流通性，降低空气中SF6含量，保护工作人员的人身安全；具体步骤如下：
A、人体红外传感器检测到工作人员，将信息通过通信接口传输到主控制器；
B、主控制器识别信息，并通过RS485 接口向报警控制模块发送信号；
C、报警控制模块通过继电器启动风机。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统，其特征在于：包括检测单元、多通道报警控制器、云平台管理和用户终端；
检测单元包括气体检测变送器；气体检测变送器用于采集数据信息，并通过通信接口将数据信息传输给多通道报警控制器；气体检测变送器内置有SF6传感器；
多通道报警控制器包括主控制器、报警控制模块、风机和声光报警器；多通道报警控制器用于接收检测单元传输的数据信息，并对不同的检测单元传输的信息进行标记和处理，对处理后的数据信息通过GPRS模块传输到云平台管理；当出现检测单元的数据信息超过设置的阈值时，主控制器将向报警控制模块发送信号，报警控制模块接收到信号，将通过与检测单元相对应的继电器打开风机和声光报警，提醒工作人员进行预警处理；根据需求可安装n个所述的多通道控制器，n为大于1的自然数；
云平台管理包括数据中心、历史数据、预警消息、设备管理、管理中心和策略管理六部分；云平台管理用于接收多通道报警控制器传输的数据信息并将数据信息进行存储；管理人员根据工作需要对数据进行增删改查及云平台管理设置，工作人员根据作业需求可以查询数据信息，云平台管理还负责将报警信息通过WiFi、3G/4G通信向用户终端发送短息和/邮件进行报警信息的提醒；
用户终端包括手机端和平板电脑端；用户终端用于接收云平台发送的报警短息和邮件。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统，其特征在于：所述的通信接口包括USB接口、RS485接口、串行通信接口或ZigBee模块。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统，其特征在于：根据工作人员需要设置n个气体检测变送器，n为大于1的自然数；气体检测变送器采集的数据信息包括：SF6气体泄漏状态信息、SF6传感器故障信息、SF6传感器自检侧信息。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统，其特征在于：在检测单元所处空间入口处的上方设置有人体红外传感器；当工作人员通过入口时，人体红外传感器采集信号，并将信号通过通信接口传输给多通道报警控制器的主控制器，主控制器识别人体红外传感器发出的信号，通过RS485接口将信号传输到报警控制模块；报警控制模块通过继电器打开风机；增大空间内空气流通性，降低空气中的SF6含量，保护工作人员的人身安全；人体红外传感器用于采集红外人体检测信息；根据现场的空间面积需要安装n个所述的人体红外传感器，n为大于1的自然数。
5.根据权利要求4所述的基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统，其特征在于：所述的主控制器用于接收气体检测变送器和人体红外检测单元传输的数据信息，主控制器对数据信息进行标记，并将标记后的数据信息通过GPRS通信模块传输到云平台管理，当数据信息超过设定的报警阈值时，主控制器将数据信息以信号的形式通过RS485传输方式传输到报警控制模块；
所述的报警控制模块用于接收主控制器传输的报警信号，根据故障报警信号判断与气体检测单元对应的继电器，打开与超过阈值的气体检测变送器相对应的风机和声光报警器；
所述的风机用于增大空气流通，降低气体检测变送器所在空间空气中SF6的浓度，保证工作人员在空间内作业的安全；
所述的声光报警器通过语音和灯光闪烁提醒工作人员该作业空间内存在SF6泄漏、SF6传感器故障信息；
所述处理后的数据信息包括气体检测单元变送器采样信息、报警信息和检测单元设备信息。
6.根据权利要求5所述的基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统，其特征在于：所述的数据中心用于存储多通道报警控制器传输的信息；包括报警信息、设备信息、及红外人体检测信息；
所述的历史数据模块用于存储多通道报警控制器传输的历史信息，工作人员可以直接请求查看该系统的历史数据信息；包括历史预警信息、历史设备信息、历史红外检测信息；
所述的预警信息模块用于存储多通道报警模块传输的超过阈值的信息，并向用户终端发送短信和邮件；
所述的设备管理模块用于存储气体检测变送器、人体红外传感器、风机、声光报警器的设备信息；
所述的管理中心模块用于工作人员对该云平台的管理设置，包括对数据的管理，具体为显示设置、数据增删改查设置、时间设置等；
所述的策略管理模块用于对出现报警的检测单元进行分析，根据工作人员的需求生成针对性的方案，供工作人员参考实施。
7.采用如权利要求6所述的基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统的泄漏监测方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）、气体检测变送器采集到现场设置的红外SF6传感器的数据信息；
（2）、气体检测变送器将采集到的红外SF6传感器的数据信息通过通信接口传输至多通道报警控制器的主控制器；
（3）、主控制器对接收到的数据信息进行分析处理，对超过阈值的数据通过RS485传输给报警控制模块；
（4）、报警控制模块连接继电器，打开与超过阈值的气体检测变送器相对应的风机和声光报警器，实现数据报警的功能；
（5）、主控制器将处理后的数据通过GPRS通信模块上传至云平台管理模块，实现数据上传的功能；
（6）、云平台管理模块对数据进行分类存储，包括：历史数据存储、设备数据存储、预警信息存储；
（7）、云平台管理模块将超过阈值的数据信息进行分析处理，通过WiFi、3G/4G通信模块向用户手机和平板电脑发送短信和邮件信息，实现数据预警的功能；
（8）、云平台管理模块根据历史数据对设备故障信息进行分析，根据工作人员的需求生成相对应的策略方案；
（9）、云平台管理人员可以根据工作需求对云平台进行设置，包括对数据进行增删改查及云平台管理设置；
（10）、工作人员可以查看云平台的历史数据、设备信息、预警信息、策略方案，实现数据远程监控。
8.根据如权利要求7所述的基于物联网的六氟化硫气体泄漏监测系统的泄漏监测方法，其特征在于：当红外人体检测传感器检测到工作人员准备进入现场时，多通道报警控制器的风机启动，增大空气流通性，降低空气中SF6含量，保护工作人员的人身安全；具体步骤如下：
A、人体红外传感器检测到工作人员，将信息通过通信接口传输到主控制器；
B、主控制器识别信息，并通过RS485 接口向报警控制模块发送信号；
C、报警控制模块通过继电器启动风机。
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