CN109990919A - 一种环网柜智能测温系统和方法 - Google Patents

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    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
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Abstract

本发明涉及一种环网柜智能测温系统和方法，属于电力设备监测领域。该系统包括无线温度传感器、温度收发器、温度采集终端、基站、云平台和监控终端；所述无线温度传感器通过无线频段将监测点的温度数据上传到温度收发器，温度收发器保持与无线温度传感器通信频率一致，从而接收数据，支持一对多接收。本发明采用云服务器部署温度采集系统，通过无线方式进行个监测点温度数据的传输，减少用户现场布线的繁琐，降低了用户的硬件投资和维护成本。并且该系统可通过多种类型的终端对服务器进行访问，随时随地查看节点温度数据。通过多种方式接收温度报警信息，并对报警节点进行GPS定位，实现精准、快速的导航。

Description

一种环网柜智能测温系统和方法
技术领域
本发明属于电力设备监测领域，涉及一种环网柜智能测温系统和方法。
背景技术
环网柜是一组输配电气设备(高压开关设备)装在金属或非金属绝缘柜体内或做成拼装间隔式环网供电单元的电气设备，其核心部分采用负荷开关和熔断器，具有结构简单、体积小、价格低、可提高供电参数和性能以及供电安全等优点。它被广泛使用于城市住宅小区、高层建筑、大型公共建筑、工厂企业等负荷中心的配电站以及箱式变电站中。
当前已有的环网柜测温系统主要是通过巡检和定点监控来实现环网柜实时的温度检测，无法移动检测，当工作人员离开监测显示屏时，则无法对开关柜的温度情况进行查看。本发明的智能测温系统可解决该情况的问题。
目前环网柜主要检查方式还是人工巡检，该方式费时费力，具体的检测周期间隔较长，无法及时掌握环网柜内部电缆头温度变化，效率低下且效果不好。
CN201820038967-一种环网柜综合在线监测系统和CN201721882579-一种环网柜环境监测系统提出的在线监测系统智能够实现单个环网柜内部节点温度的在线监测，且工作人员必须在后台监控显示系统才能进行数据查看。其连接方式在采集装置与后台监控显示系统之间采用有线连接，布线复杂。CN201820201286-一种智能型环网柜的电缆头测温装置内容是针对一种电缆头测温装置，主要涉及具体的结构及安装方式。
而且，现阶段的环网柜温度监测系统采用部署本地服务器，使用无线温度传感器采集温度通过有限的方式连接至服务器，工作人员在进行现场操作时需要部署大量的通信线路，操作复杂，另外由于部署本地服务器，若服务器产生故障会导致整个系统的设备监测失效，因此需要专人维护保证数据服务器的24小时稳定可靠运行，成本较高。另外通过该方式部署的温度监测系统工作人员只能在相对固定的地点进行数据查看。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环网柜智能测温系统和方法，可在移动设备端实现环网柜节点温度查看，用户可真正实现随时随地监测环网柜温度情况。另外本系统通过对历史数据的分析，可对环网柜温度异常时进行预警和报警，预警和报警信息类信息直接进行信息推送，及时进行提醒，提示相关部门及时进行处理，避免安全事故和安全事故导致的财产损失。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环网柜智能测温系统，该系统包括无线温度传感器、温度收发器、温度采集终端、基站、云平台和监控终端；
所述无线温度传感器采用无线方式与温度收发器连接；
所述温度收发器与温度采集终端有线连接；
所述温度采集终端采用无线方式与基站连接；
所述基站采用无线方式与云平台连接；
所述云平台与监控终端连接；
所述无线温度传感器内部设置有供电装置；
所述云平台部署有数据库和应用程序的服务器；
所述温度采集终端设置有GPS模块；
所述无线温度传感器、温度收发器和温度采集终端设置在环网柜内；
所述无线温度传感器通过无线频段将监测点的温度数据上传到温度收发器，温度收发器保持与无线温度传感器通信频率一致，从而接收数据，支持一对多接收；
所述温度收发器通过无线接收来自无线温度传感器传输的温度数据，经过内部的MCU进行数据帧解析，再通过RS485传输方式上传至温度采集终端；
所述温度采集终端对数据进行解析和处理，将解析后的监测点的温度在云平台上自行显示。
进一步，所述无线温度传感器采用无源无线方式，通信频率为433Hz和2.4GHz；
所述温度收发器的下行通信方式为无线通信，上行通信方式为RS485通信，支持多个通信波特率；
所述温度采集终端上行通信方式为无线通信，将数据通过基站上传至云平台，该无线通信包括但不限于GPRS、NB-Iot和WIFI。
进一步，所述供电装置为电池供电或CT感应供电。
进一步，所述监控终端包括移动终端和电脑端。
基于所述系统的环网柜智能测温方法，该方法为：
所述无线温度传感器通过无线频段将监测点的温度数据上传到温度收发器，温度收发器保持与无线温度传感器通信频率一致，从而接收数据，支持一对多接收；
所述温度收发器通过无线接收来自无线温度传感器传输的温度数据，经过内部的MCU进行数据帧解析，再通过RS485传输方式上传至温度采集终端；
所述温度采集终端对数据进行解析和处理，将解析后的监测点的温度在云平台上自行显示；
判断当前采集的温度是否达到预警和报警条件，当出现预警和报警情况时，向用户监控终端进行预警和报警推送。
进一步，所述温度数据包括时间和当前时间温度值；
所述判断当前采集的温度是否达到预警和报警条件，当出现预警和报警情况时，向用户监控终端进行预警和报警推送需要满足以下任一条件：
(1)每15秒采集一次温度，若温度超过预警温度，则推送预警温度信息；
(2)每15秒采集一次温度，若温度超过报警温度，则推送报警温度信息；
(3)每15秒采集一次温度，若温度变化值超过预设值，或相邻两次采集的温度值超过预设值，则推送报警信息；
(4)若A、B、C三相任意一相温度异常，则立即报警。
进一步，所述无线温度传感器检测的温度包括两种情况，
一是对开关柜内断路器触头、母排、电缆接头、干式变压器绕组、电机绕组和刀闸开关的设备温度测量数据；
二是开关柜内部的温度数据。
进一步，所述推送的形式根据终端类型的不同，分为以下类型：
(1)电脑端通过应用软件弹窗报警，报警窗口始终保持在其他窗口前端；
(2)移动终端通过APP进行信息推送，并通过微信公众号或小程序方式进行报警推送；
通过点击推送报警信息，打开附近场景地图和导航功能，用于工作人员精准定位报警地点。
进一步，所述报警信息包括以下内容：
时间、台区、类型、机柜号、报警节点号和报警节点当前温度。
本发明的有益效果在于：
(1)基于云服务器部署数据库和应用程序；
(2)温度采集终端GPS定位功能
(3)移动设备查看环网柜温度数据
(4)通过环网柜内温度情况，自动调节器预警和报警温度
(5)通过温度数据监控电缆阻抗，获取电缆老化情况
(6)报警方式和报警触发条件(预警温度、报警温度、温度变化超限值)
(7)系统通信部署采用无线通讯方式(温度采集终端和云平台，监控终端和云平台)，包括但不限于NB-Iot、GPRS、WIFI等
本发明采用云服务器部署温度采集系统，通过无线方式进行个监测点温度数据的传输，减少用户现场布线的繁琐，降低了用户的硬件投资和维护成本。并且该系统可通过多种类型的终端对服务器进行访问，随时随地查看节点温度数据。通过多种方式接收温度报警信息，并对报警节点进行GPS定位，实现精准、快速的导航，有利于快速发现和解决问题，降低造成的不良后果。
另外，根据云服务器存储的温度数据变化情况可以判断电缆使用时电缆阻抗随使用年限变化的情况，根据变化趋势判断更换电缆的时间，减少安全事故发生的概率。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为系统结构图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本系统主要包括无线温度传感器、温度收发器、温度采集终端、云平台和监控终端六个主要部分。系统结构如图1所示。
无线温度传感器采用无源无线方式。支持433Hz和2.4GHz通信频率；供电可采用电池供电或CT感应供电方式。传感器主体用高温扎带固定。无线传感器包括主体和测温探头两个部分，测温探头固定在测温点，主体包括无线通信模块和电池(或取电合金片)，通过扎带固定位置。
温度收发器，支持下行和上行通信。下行通信支持433Hz和2.4GHz通信频率，用来接收无线温度传感器发出的节点温度数据；上行通信支持RS485通信方式，支持多种波特率，安装时可选择螺栓式或导轨式固定方式。支持多点数据采集。
无线温度传感器采用电池供电或CT取电方式进行供电，与温度收发器之间为无线通信方式。
温度收发器下行通信方式为无线通信，上行为RS485通信，支持多个通信波特率；
温度采集终端上行通信为无线通信方式将数据通过基站上传至云平台，无线通信方式包括但不限于GPRS、NB-Iot、WIFI等；
系统主站云平台作为部署数据库和应用程序的服务器。
监控终端包括电脑和手机等可接入网络的设备，无论何时何地，只需通过终端设备对云平台发送网络连接请求，即可查看云平台内各环网柜测温节点温度数据，并接收来自云平台的报警信息推送。
温度采集终端通过RS485接收温度收发器上传的温度点数据，并将数据在该终端显示屏进行显示。该温度采集终端可使用螺栓式或导轨式安装在环网柜壳体外部，方便巡检人员进行巡检工作。该温度采集终端采集到的数据通过NB-Iot无线数据传输方式传输至系统主站云平台，及本发明中的数据服务器。
本发明基于云服务器部署数据库和应用程序。使用该方式可降低服务器系统的维护成本。通过该服务器部署方式，工作人员只需要能连接网络就可以实时获取分布在各个片区的环网柜中测温节点的温度数据。
监控终端为支持联网的终端设备，如电脑、手机等设备。
该系统运行时无线温度传感器通过无线频段将该监测点的温度数据上传到温度收发器，温度收发器保持与无线温度传感器通信频率一致即可接收数据，支持一对多接收。
温度收发器通过无线接收来自于无线温度传感器传输的温度数据，经过MCU进行数据帧解析，再通过RS485传输方式上传至温度采集终端。
温度采集终端对数据进行解析、处理，将解析后的各节点温度进行显示。温度采集终端保存一定时间的节点温度数据(数据内容包括时间和当前时间温度值)，在工作人员巡检时可通过特定页面查看历史温度数据情况。温度采集终端通过无线方式将所有接收到的数据同步上传至系统主站云平台。温度采集终端还配置有GPS定位功能，在安装好后帮助工作人员定位环网柜机柜位置。
针对目前温度采集的节点要求，环网柜内各电缆头都需对温度进行监测。所以，在进行系统布置时，一个环网柜布置一个温度采集终端、一个温度收发器、多个无线温度传感器。
系统主站云平台是采集温度数据的存储和数据处理中心，对数据进行图表化等多种处理。判断当前采集的温度是否达到预警和报警条件，当出现预警和报警情况时，向用户监控终端进行预警和报警推送。
报警有多种情况：
(1)每15秒采集一次温度，若温度超过预警温度，则推送预警温度信息；
(2)每15秒采集一次温度，若温度超过报警温度，则推送报警温度信息；
(3)每15秒采集一次温度，若温度变化值超过预设值，或相邻两次采集的温度值超过预设值，则推送报警信息；如设置温度采集间隔时间内变化不能超过5℃，若相邻两次采集的温度值≥5℃，则进行报警信息推送。
(4)若A、B、C三相任意一相温度异常，则立即报警。
预警和报警温度的限值产生：在环网柜中安装的无线温度传感器检测的温度包括两种情况，一种是对开关柜内断路器触头、母排、电缆接头、干式变压器绕组、电机绕组、刀闸开关等设备的温度测量数据；另一种为开关柜内部的温度数据。由于天气与季节原因，外部气温不同，开关柜箱体内部和节点的温度值会发生变化，如夏天温度较高，冬天温度较低。在系统运行后，根据历史大数据判断在开关柜内部温度前提下，检测到的触头、电缆等设备温度值的合理范围，给出适合当前外部温度变化的关键设备节点的预警和报警温度。
上述报警信息的推送包括推送至终端监控设备。推送形式根据终端类型的不同，分为以下类型：(1)PC端通过应用软件弹窗报警，报警窗口始终保持在其他窗口前端；(2)推送至移动端设备，通过专用APP进行信息推送，并通过微信公众号或小程序等方式进行报警推送。报警内容包括以下内容：“时间(年-月-日-时-分)-台区-类型(高、低压开关柜等)-机柜号-报警节点号-该节点当前温度”，通过点击该报警信息，可打开附近场景地图和导航功能，帮助工作人员精准定位报警地点，减少查找机柜位置的时间，快速赶往报警现场。
监控终端为用户监测温度时使用，本发明采用云平台部署服务器方式，终端设备只需要能够进行网络连接即可查询各位置环网柜内部电缆头的实时温度值。查询时可通过专用应用软件进行，应用软件会自动进行TCP/IP连接，用户只需在登录应用软件时输入账号密码即可；另外，为方便工作人员操作，可通过网页浏览器输入IP地址进行TCP/IP连接，再输入账号密码后即可进行权限内的数据查看(不同权限查看的数据区域不同，报警信息也是根据账号权限进行推送)。使用曲线图方式查看数据时，选择对应的数据监测点设定不同的数据周期(年、月、日、时等)进行温度数据查看，并可在同一曲线图添加其他测温节点温度进行对比(环网柜内常温温度数据必须在折线图显示，不可隐藏，其显示颜色和设备节点温度数值显示颜色不同)。以表格方式查看数据时，可查询任一测温节点、任一时间段的历史数据以及历史报警温度数据。图片和表格数据可导出。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种环网柜智能测温系统，其特征在于：该系统包括无线温度传感器、温度收发器、温度采集终端、基站、云平台和监控终端；
所述无线温度传感器采用无线方式与温度收发器连接；
所述温度收发器与温度采集终端有线连接；
所述温度采集终端采用无线方式与基站连接；
所述基站采用无线方式与云平台连接；
所述云平台与监控终端连接；
所述无线温度传感器内部设置有供电装置；
所述云平台部署有数据库和应用程序的服务器；
所述温度采集终端设置有GPS模块；
所述无线温度传感器、温度收发器和温度采集终端设置在环网柜内；
所述无线温度传感器通过无线频段将监测点的温度数据上传到温度收发器，温度收发器保持与无线温度传感器通信频率一致，从而接收数据，支持一对多接收；
所述温度收发器通过无线接收来自无线温度传感器传输的温度数据，经过内部的MCU进行数据帧解析，再通过RS485传输方式上传至温度采集终端；
所述温度采集终端对数据进行解析和处理，将解析后的监测点的温度在云平台上自行显示。
2.根据权利要求1所述的一种环网柜智能测温系统，其特征在于：所述无线温度传感器采用无源无线方式，通信频率为433Hz和2.4GHz；
所述温度收发器的下行通信方式为无线通信，上行通信方式为RS485通信，支持多个通信波特率；
所述温度采集终端上行通信方式为无线通信，将数据通过基站上传至云平台，该无线通信包括但不限于GPRS、NB-Iot和WIFI。
3.根据权利要求1所述的一种环网柜智能测温系统，其特征在于：所述供电装置为电池供电或CT感应供电。
4.根据权利要求1所述的一种环网柜智能测温系统，其特征在于：所述监控终端包括移动终端和电脑端。
5.基于权利要求1～4中任一项所述系统的环网柜智能测温方法，其特征在于：该方法为：
所述无线温度传感器通过无线频段将监测点的温度数据上传到温度收发器，温度收发器保持与无线温度传感器通信频率一致，从而接收数据，支持一对多接收；
所述温度收发器通过无线接收来自无线温度传感器传输的温度数据，经过内部的MCU进行数据帧解析，再通过RS485传输方式上传至温度采集终端；
所述温度采集终端对数据进行解析和处理，将解析后的监测点的温度在云平台上自行显示；
判断当前采集的温度是否达到预警和报警条件，当出现预警和报警情况时，向用户监控终端进行预警和报警推送。
6.根据权利要求5所述的一种环网柜智能测温方法，其特征在于：所述温度数据包括时间和当前时间温度值；
所述判断当前采集的温度是否达到预警和报警条件，当出现预警和报警情况时，向用户监控终端进行预警和报警推送需要满足以下任一条件：
(1)每15秒采集一次温度，若温度超过预警温度，则推送预警温度信息；
(2)每15秒采集一次温度，若温度超过报警温度，则推送报警温度信息；
(3)每15秒采集一次温度，若温度变化值超过预设值，或相邻两次采集的温度值超过预设值，则推送报警信息；
(4)若A、B、C三相任意一相温度异常，则立即报警。
7.根据权利要求6所述的一种环网柜智能测温方法，其特征在于：所述无线温度传感器检测的温度包括两种情况，
一是对开关柜内断路器触头、母排、电缆接头、干式变压器绕组、电机绕组和刀闸开关的设备温度测量数据；
二是开关柜内部的温度数据。
8.根据权利要求6所述的一种环网柜智能测温方法，其特征在于：所述推送的形式根据终端类型的不同，分为以下类型：
(1)电脑端通过应用软件弹窗报警，报警窗口始终保持在其他窗口前端；
(2)移动终端通过APP进行信息推送，并通过微信公众号或小程序方式进行报警推送；
通过点击推送报警信息，打开附近场景地图和导航功能，用于工作人员精准定位报警地点。
9.根据权利要求8所述的一种环网柜智能测温方法，其特征在于：所述报警信息包括以下内容：
时间、台区、类型、机柜号、报警节点号和报警节点当前温度。
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