CN110243780A - 一种物联型电力变压器环境监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力系统技术领域，公开了一种物联型电力变压器环境监测装置，以实时监控电力变压器所处环境的温度、湿度、以及烟雾浓度，并将监测结果可靠上传至后台系统，本发明的装置包括烟雾浓度检测单元、温度采集模块、湿度采集模块、数据处理模块、以及通讯单元，其中，数据处理模块分别与烟雾浓度检测单元、温度采集模块、以及湿度采集模块、以及通讯单元相连。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种物联型电力变压器环境监测装置。
背景技术
高温高湿环境会加速电力变压器中金属材料的腐蚀和绝缘材料的老化，从而引起由于绝缘性能下降而导致的设备损坏。因此，准确检测电力变压器运行环境参数，如温度、湿度、以及环境中的烟雾浓度等，并将其上传至后台系统，用于监测变压器运行状况及运行条件是否恶劣，这是保障变压器安全、稳定工作的重要条件。例如，电力变压器出现短路或过载等故障时，会产生高温、电弧等现象。一旦变压器内部或附近存在可燃有机物，则严重危害供电安全。在实际情况中，火灾发生之前必有烟雾，若不能根据烟雾浓度及时对电力变压器所处环境的安全性进行判断，则极易引起火灾。
因此，如何实时监控电力变压器所处环境的温度、湿度、以及烟雾浓度，并将监测结果可靠上传至后台系统成为一个急需解决的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种物联型电力变压器环境监测装置，以实时监控电力变压器所处环境的温度、湿度、以及烟雾浓度，并将监测结果可靠上传至后台系统。
为实现上述目的，本发明提供了一种物联型电力变压器环境监测装置，包括：
烟雾浓度检测单元，用于采集电力变压器所处环境中的烟雾浓度信息，并将所述烟雾浓度信息发送给数据处理模块；
温度采集模块，用于采集电力变压器所处环境中的温度信息，并将所述温度信息发送给数据处理模块；
湿度采集模块，用于采集电力变压器所处环境中的湿度信息，并将所述湿度信息发送给数据处理模块；
所述数据处理模块，用于接收所述烟雾浓度信息、所述温度信息、以及所述湿度信息，并根据所述烟雾浓度信息、所述温度信息、以及所述湿度信息判断电力变压器所处环境是否安全；
通讯单元，用于将所述烟雾浓度信息、所述温度信息、所述湿度信息、以及判断结果根据通讯信道建设条件选取不同通讯方式传输至后台系统；
所述数据处理模块分别与所述烟雾浓度检测单元、所述温度采集模块、以及所述湿度采集模块、以及所述通讯单元相连。
优选地，还包括分别与所述烟雾浓度检测单元、所述温度采集模块、以及所述湿度采集模块相连的模数转换模块，所述模数转换模块用于将所述烟雾浓度信息、所述温度信息、所述湿度信息转换为烟雾浓度值、温度值、以及湿度值，并将所述烟雾浓度值、所述温度值、以及所述湿度值发送给所述数据处理模块。
优选地，所述烟雾浓度检测单元包括红外发射模块、红外接收模块、以及与所述红外接收模块相连的信号调理模块；其中，
所述红外发射模块与所述数据处理模块的PWM口相连，调制发射出1kHz频率的红外光线至所述红外接收模块；所述红外接收模块接收来自所述红外发射模块的红外光线，并通过信号调理模块转换为电压信号，信号调理模块的输出端与所述模数转换模块相连，所述模数转换模块用于将所述电压信号转换为红外光谱电压转换值，所述模数转换模块的输出端与所述数据处理模块相连，数据处理模块根据接收到的红外光谱电压转换值对不同浓度烟雾的衰减程度不同进行烟雾浓度检测。
优选地，所述装置还包括电源模块，所述电源模块的输入端与外部电源相连，所述电源模块的输出端与所述烟雾浓度检测单元、所述温度模块、所述湿度模块、所述数据处理模块、以及所述通讯单元相连。
优选地，所述装置还包括人机交互单元，所述人机交互单元与所述数据处理模块相连。
优选地，所述通讯单元具体包括：
RS485通讯模块、Lora通讯模块、4G模块、电力载波模块、WIFI模块、以太网模块、CAN模块中任意几种的组合，各模块分别与所述数据处理模块相连，且各模块按照通讯方式的种类分别与具有相同通讯方式的低压电气设备通讯接口相连。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种物联型电力变压器环境监测装置，通过烟雾浓度检测单元、温度采集模块、以及湿度采集模块采集电力变压器所处环境中的烟雾浓度信息、温度信息、以及湿度信息，可以实时监控电力变压器所处环境的温度、湿度、以及烟雾浓度，并对监测结果进行判断，将监测结果可靠上传至后台系统。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的物联型电力变压器环境监测装置结构示意图；
图2是本发明优选实施例的电源模块的第一部分的电路图；
图3是本发明优选实施例的电源模块的第二部分的电路图；
图4是本发明优选实施例的电源模块的第三部分的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例
如图1所示，本实施例提供一种物联型电力变压器环境监测装置，包括：
烟雾浓度检测单元，用于采集电力变压器所处环境中的烟雾浓度信息，并将烟雾浓度信息发送给数据处理模块；
温度采集模块，用于采集电力变压器所处环境中的温度信息，并将温度信息发送给数据处理模块；
湿度采集模块，用于采集电力变压器所处环境中的湿度信息，并将湿度信息发送给数据处理模块；
数据处理模块，用于接收烟雾浓度信息、温度信息、以及湿度信息，并根据烟雾浓度信息、温度信息、以及湿度信息判断电力变压器所处环境是否安全；
通讯单元，用于将烟雾浓度信息、温度信息、湿度信息、以及判断结果根据通讯信道建设条件选取不同通讯方式传输至后台系统；
数据处理模块分别与烟雾浓度检测单元、温度采集模块、以及湿度采集模块、以及通讯单元相连。
上述的物联型电力变压器环境监测装置，可以实时监控电力变压器所处环境的温度、湿度、以及烟雾浓度，并对监测结果进行判断，将监测结果可靠上传至后台系统。
本实施例中，通讯信道建设条件包括但不限于是否存在可用公共网络例如4G、WIFI、以太网或必须自组网络等。
作为本实施例优选的实施方式，该环境监测装置还包括分别与烟雾浓度检测单元、温度采集模块、以及湿度采集模块相连的模数转换模块，模数转换模块用于将烟雾浓度信息、温度信息、湿度信息转换为烟雾浓度值、温度值、以及湿度值，并将烟雾浓度值、温度值、以及湿度值发送给数据处理模块。
本实施例中，烟雾浓度检测单元包括红外发射模块、红外接收模块、以及与红外接收模块相连的信号调理模块；其中，
红外发射模块与数据处理模块的PWM口相连，调制发射出1kHz频率的红外光线至红外接收模块；红外接收模块接收来自红外发射模块的红外光线，并通过信号调理模块转换为电压信号，信号调理模块的输出端与模数转换模块相连，模数转换模块用于将电压信号转换为红外光谱电压转换值，模数转换模块的输出端与数据处理模块相连，数据处理模块根据接收到的红外光谱电压转换值对不同浓度烟雾的衰减程度不同进行烟雾浓度检测。需要说明的是，电力变压器通常要达到800℃以上的高温，可燃有机物才会完全分解，产生大量如甲烷、乙烷、丙烷等碳氢化合物。在此之前，基于气敏元件的可燃气体传感器可能检测不到开放环境下少量的碳氢化合物，因此火灾难以避免。本实施例的烟雾浓度检测单元通过1kHz频率的红外光线能准确的监测到开放环境下少量的碳氢化合物，监测结果准确。
作为本实施例优选的实施方式，数据处理模块的芯片型号为STM32F。作为可变换的实施方式，STM32F系列芯片均可用于本实施例中的数据处理模块中，此处不做限定，仅为举例说明。需要说明的是，STM32F系列芯片采用Thumb-2指令集，其内部结构包括微处理器MPU、程序存储器FLASH、随机存取存储器RAM、定时器、并行接口及各类串行接口等，在此不多做赘述。
本实施例中，该装置还包括电源模块，电源模块的输入端与外部电源相连，电源模块的输出端与烟雾浓度检测单元、温度模块、湿度模块、数据处理模块、以及通讯单元相连。
其中，电源模块主要包括三部分，其第一部分如图2所示，包括芯片LD10-20B12及其外围电路，电源模块的输入端连接外部220V交流电，并将该交流电转换为12V电源；第二部分如图3所示，包括芯片LM7805及其外围电路，将该12V电源转换为5V电源；第三部分如图4所示，包括芯片LM1117-3.3及其外围电路，将5V电源转换为3.3V电源分别给相应模块供电。具体地，12V电源给4G模块供电，5V电源给液晶显示器供电，3.3V电源给数据处理模块、电力载波模块、WIFI模块、以太网模块、以及Lora通讯模块供电。
作为本实施例优选的实施方式，装置还包括人机交互单元，人机交互单元与数据处理模块相连。该液晶显示器和键盘都与数据处理模块相连，可以直观大方显示来自数据处理模块的低压电气设备运行数据，易于操作。
作为本实施例优选的实施方式，通讯单元具体包括：
RS485通讯模块、Lora通讯模块、4G模块、电力载波模块、WIFI模块、以太网模块、CAN模块中任意几种的组合，各模块分别与数据处理模块相连，且各模块按照通讯方式的种类分别与具有相同通讯方式的低压电气设备通讯接口相连。本实施例中通过设有多个不同种的通讯模块，可以依据不同通讯信道建设条件选择对后台系统数据传输方式，使用方便，设置灵活。需要说明的是，本实施例中，通讯信道建设条件包括但不限于是否存在可用公共网络例如4G、WIFI、以太网或必须自组网络等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种物联型电力变压器环境监测装置，其特征在于，包括：
烟雾浓度检测单元，用于采集电力变压器所处环境中的烟雾浓度信息，并将所述烟雾浓度信息发送给数据处理模块；
温度采集模块，用于采集电力变压器所处环境中的温度信息，并将所述温度信息发送给数据处理模块；
湿度采集模块，用于采集电力变压器所处环境中的湿度信息，并将所述湿度信息发送给数据处理模块；
所述数据处理模块，用于接收所述烟雾浓度信息、所述温度信息、以及所述湿度信息，并根据所述烟雾浓度信息、所述温度信息、以及所述湿度信息判断电力变压器所处环境是否安全；
通讯单元，用于将所述烟雾浓度信息、所述温度信息、所述湿度信息、以及判断结果根据通讯信道建设条件选取不同通讯方式传输至后台系统；
所述数据处理模块分别与所述烟雾浓度检测单元、所述温度采集模块、以及所述湿度采集模块、以及所述通讯单元相连。
2.根据权利要求1所述的物联型电力变压器环境监测装置，其特征在于，还包括分别与所述烟雾浓度检测单元、所述温度采集模块、以及所述湿度采集模块相连的模数转换模块，所述模数转换模块用于将所述烟雾浓度信息、所述温度信息、所述湿度信息转换为烟雾浓度值、温度值、以及湿度值，并将所述烟雾浓度值、所述温度值、以及所述湿度值发送给所述数据处理模块。
3.根据权利要求2所述的物联型电力变压器环境监测装置，其特征在于，所述烟雾浓度检测单元包括红外发射模块、红外接收模块、以及与所述红外接收模块相连的信号调理模块；其中，
所述红外发射模块与所述数据处理模块的PWM口相连，调制发射出1kHz频率的红外光线至所述红外接收模块；所述红外接收模块接收来自所述红外发射模块的红外光线，并通过信号调理模块转换为电压信号，信号调理模块的输出端与所述模数转换模块相连，所述模数转换模块用于将所述电压信号转换为红外光谱电压转换值，所述模数转换模块的输出端与所述数据处理模块相连，数据处理模块根据接收到的红外光谱电压转换值对不同浓度烟雾的衰减程度不同进行烟雾浓度检测。
4.根据权利要求1所述的物联型电力变压器环境监测装置，其特征在于，所述装置还包括电源模块，所述电源模块的输入端与外部电源相连，所述电源模块的输出端与所述烟雾浓度检测单元、所述温度模块、所述湿度模块、所述数据处理模块、以及所述通讯单元相连。
5.根据权利要求1所述的物联型电力变压器环境监测装置，其特征在于，所述装置还包括人机交互单元，所述人机交互单元与所述数据处理模块相连。
6.根据权利要求1所述的物联型电力变压器环境监测装置，其特征在于，所述通讯单元具体包括：
RS485通讯模块、Lora通讯模块、4G模块、电力载波模块、WIFI模块、以太网模块、CAN模块中任意几种的组合，各模块分别与所述数据处理模块相连，且各模块按照通讯方式的种类分别与具有相同通讯方式的低压电气设备通讯接口相连。
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