CN111092384B - 一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统，由控制柜、传感器组、摄像装置、环境调控设备、无线通讯设备以及电力设备信号采集器组成，控制柜设置在配电房内；传感器组、摄像装置、环境调控设备、无线通讯设备以及电力设备信号采集器分别于控制柜电连接，控制柜包括有柜体和显示屏，显示屏固定设置在柜体侧面，柜体包括有基座、主机室以及降温室，所述主机室和降温室分别设置在基座上，所述降温室设置有降温设备，所述基座的侧面设置有若干用于扇热的排气孔。该技术方案在柜体内设置有降温设备，通过降调节降温设备的出风口的大小，从而控制出风口的空气流动速度以及温度，降低能耗的同时具有很好的降温效果。

Description

一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，具体的，涉及一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统。

背景技术

当前，伴随着能源互联网关键技术的不断突破和综合能源服务业态的不断创新，面向能源消费侧多元化需求的综合能源系统在物理层面承载能源互联网、在信息层面融入泛在物联网，满足差异化用能需求的同时有效提升能源效率，支撑信息灵活互通的同时实现能源价值共创共享，是改变传统能源系统建设路径和发展模式的必由之路。数据中心既能提供对内服务，也能提供对外服务。对内，可为泛在电力物联网提供数据转存，边缘计算，海量数据分析利用，实时计算和数据服务，开展用电信息采集、分布式能源、充电站、综合能源管控和营销平台搭建，筑牢泛在电力物联网基石，对外提供基础设施、边缘计算等IT服务，因此数据中心在电力系统改革中起到非常重要的作用。

数据中心设置在分布式机房中，为了保障机房适宜的运行环境，设置一些调控设备实施监控机房的环境温度、湿度，确保数据中心安全运行，数据中心本身由于运行时产生大量的热，机柜内的温度远远大于机房的温度，因此需要单独设置降温设备给机柜环境降温，现有的机柜式数据中心采用空调降温，虽然降温效果明显，但空调功率一般2kw左右，长期运行会浪费大量的电能，据统计，机房内的能量三分之一被空调系统消耗，显著增加运行成本；大功率风扇的功率50w左右，若采用自然风冷，由于自然风冷仅仅增加了空气的流动，但空气之间的热交换并不明显，因此降温效果不佳。

中国专利，公开号：CN 105992499 A，公开日：2016年10月5日，公开了一种机柜式数据中心，包含柜体、服务器主机以及空调模块。柜体内形成有主机室以及空调室，空调室设有可选择性开闭的主进风门，主机室与空调室之间设有进气风扇，且主机室设有排风门。服务器主机设置在主机室之内且服务器主机在主机室之内围设成相互隔离的冷通道以及热通道，进气风扇对应冷通道配置。空调模块包含有设置在空调室内的盘管，主进风门介于盘管及进气风扇之间。排风门供热通道内的空气通过而排出柜体。该技术采用空调系统降温，增加了能源消耗。

发明内容

本发明的目的是解决机柜式数据中心采用传统的降温措施导致能源消耗过大问题，提出了一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统，该技术方案在柜体内设置有降温设备，通过降调节降温设备的出风口的大小，从而控制出风口的空气流动速度以及温度，与机柜内的空气进行热交换的同时带走大量的热空气，降低能耗的同时具有很好的降温效果。

为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统，包括有：控制柜，传感器组、摄像装置、环境调控设备、无线通讯设备以及电力设备信号采集器；

所述控制柜，设置在配电房内；

所述传感器组，用于监控配电房内的环境参数，与控制柜电连接；

所述摄像装置，用于获取配电房内的影像信息，与控制柜电连接；

所述环境调控设备，用于改善配电房内的运行环境，与控制柜电连接；

所述无线通讯设备，用于和远程控制终端通信，与控制柜电连接；

所述电力设备信号采集器，用于采集变压器和断路器的运行信息，与控制柜电连接；

所述控制柜包括有柜体和显示屏，所述显示屏固定设置在柜体侧面，所述柜体包括有基座、主机室以及降温室，所述主机室和降温室分别设置在基座上，所述降温室设置有降温设备，所述基座的侧面设置有若干用于扇热的排气孔。

本方案中，控制柜集中采集和控制传感器组、摄像装置、环境调控设备、无线通讯设备以及电力设备信号采集器的数据信息，降温室内设置降温设备，可以单独对机柜进行降温，安全可靠。

作为优选，所述的传感器组包括有空间分布在配电房内的若干温度传感器、若干湿度传感器以及若干声音传感器，

若干温度传感器，用于检测配电房内的温度信息，与控制柜电连接；

若干湿度传感器，用于检测配电房内的湿度信息，与控制柜电连接；

若干声音传感器，用于监控配电房内设备的运行状况，与控制柜电连接。

本方案中，温度传感器和湿度传感器采集配电房内的环境温湿度信息，作为环境调控设备执行动作的参考依据信息，声音传感器采集设备的运行信息，用于判断设备的故障类型和故障作为优选，所述环境调控设备包括有排风扇以及抽湿机；

排风扇，用于调控配电房内的灰尘浓度和温度，与控制柜电连接；

抽湿机，用于调控配电房内的湿度，与控制柜电连接。

本方案中，根据温度传感器和湿度传感器采集的配电房内的环境温湿度信息，排风扇和抽湿机启动，调控配电房内的温湿度，保证设备安全稳定运行。

作为优选，所述主机室由上至下依次设置有主机隔柜、监控隔柜、配电隔柜、主供电隔柜以及备用电隔柜；

所述主机隔柜内设置有主机，所述主机用于数据的集中管控和处理，与显示屏电连接；

所述监控隔柜内设置有监控模块，所述监控模块采集柜体内的环境状况信息，与主机电连接；

所述配电隔柜内设置有配电模块，用于将供电电源转换成主机运行所需的安全电源，与主机电连接；

所述主供电隔柜内设置有主电池组，所述主电池组为主机供电，与配电模块电连接；

所述备用电隔柜内设置有备用电池组，当主电池组供电故障时为主机供电，与配电模块电连接。

本方案中，监控模块实时采集机柜内的环境参数，服务器主机通过对监控模块反馈的信息进行分析和判断，继而控制降温设备动作，保证机柜内的设备运行安全。

作为优选，所述降温设备包括有四组风扇以及调节风扇出风口大小的风口调节装置，所述四组风扇对称设置在柜体的顶端。

作为优选，所述风口驱动装置包括有传动机构、支撑机构以及四个提拉机构，四个提拉机构固定设置在支撑机构的四周，四个提拉机构分别与传动机构连接，四组风扇与分别四个提拉机构连接。

本方案中，提拉机构安装在支撑机构上，通过金属线与传动机构实现联动，控制风扇出风口的大小，进而控制出风口的空气温度和流速，实现降温，降温效果明显。

作为优选，所述的支撑机构包括若干固定杆以及环形架，固定杆的一端与机柜的顶端固定连接，所述固定杆的另一端与环形架固定连接。本方案中，支撑机构结构简单实用。

作为优选，所述传动机构包括有电机、丝杆、传动块、挡片以及限位杆，所述电机安装在柜体的顶端，所述电机的输出轴与丝杆的一端固定连接，所述丝杆的另一端与挡片固定连接，所述传动块设置有匹配丝杆的内螺纹，所述丝杆与传动杆螺接，所述传动块设置有通孔，所述限位杆一端与柜体的顶端固定连接，所述限位杆的另一端穿过通孔，所述传动块的周身设置有四个固定金属线的凸环。

本方案中，当电机正转时，传动块上行，当电机反转时，传动块下行，挡片固定在丝杆的下端，防止传动块下行脱落，装置结构简单。

作为优选，所述提拉机构包括有若干支撑杆、滑轮、弹性束环、固定块以及锥形防风布，支撑杆的一端通过螺钉与固定块固定连接，支撑杆的另一端通过螺钉与固定杆固定连接，滑轮通过支撑件固定设置在环形架上，固定块通过连接件与弹性束环的一端固定连接，金属线的一端与凸环固定连接，金属线的另一端穿过滑轮与弹性束环的另一端固定连接，锥形防风布的大经端与风扇的出风口密封连接，锥形防风布的小经端与弹性束环密封连接。

本方案中，当电机正转时，传动块上行，金属线被拉扯，金属束环的口径变小，出风口处的温度和流速变大，降温效果提高；当电机反转时，传动块下行，出风口处的温度和流速变小，满足设备运行的一般需求。

作为优选，所述金属束环为弹性材料制成，金属束环的内圈设置有滑槽，金属束环的一端通过连接件与固定块固定连接，金属束环的另一端设置有滑块，金属束环的另一端通过滑块与金属束环的内圈滑动连接。

本方案中，金属束环的两个端部并非固定连接，而是可以通过滑块和滑槽相对滑动，从而可以控制金属束环的开口大小，装置设计巧妙，运用空气压缩原理，在不增加能源消耗的情况下，显著提高降温效果。

本发明的有益效果：

1、主机根据温度传感器、湿度传感器反馈的信息，控制排风扇和抽湿机的启停，对配电房的大环境进行调控，保证配电房内的 设备运行安全。

2、根据机柜内的监控模块采集柜体内的环境状况信息，反馈给主机，主机控制电机的正反转，进而控制出风口的大小，从而调整出风口的空气温度和流速，在不增加能源消耗的同时，显著提高降温效。

附图说明

图1为本发明一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统的结构示意图。

图2为本发明的一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统的主机室结构图。

图3为本发明的一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统的主机室剖面结构图。

图4为本发明的一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统的提拉机构结构图。

图中标记说明：1-控制柜、2-传感器组、3-摄像装置、4-环境调控设备、5-无线通讯设备、6-电力设备信号采集器、11-显示屏、12-基座、13-排风口、14-主机隔柜、15-监控隔柜、16-配电隔柜、17-主供电隔柜、18-备用电隔柜、111-风扇、112-固定杆、113-环形架、114-电机、115-丝杆、116-传动块、117-挡片、118-限位杆、119-支撑杆、120-滑轮、121-弹性束环、122-固定块、123-锥形防风布、124-金属线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：如图1所示，是一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统的结构示意图，由控制柜1、传感器组2、摄像装置3、环境调控设备4、无线通讯设备5以及电力设备信号采集器6组成，控制柜1设置在配电房内；传感器组2用于监控配电房内的环境参数，与控制柜1电连接；摄像装置3用于获取配电房内的影像信息，与控制柜1电连接；环境调控设备4，用于改善配电房内的运行环境，与控制柜1电连接；无线通讯设备5，用于和远程控制终端通信，与控制柜1电连接；电力设备信号采集器6，用于采集变压器和断路器的运行信息，与控制柜1电连接；控制柜1包括有柜体和显示屏11，显示屏11固定设置在柜体侧面，柜体包括有基座12、主机室以及降温室，所述主机室和降温室分别设置在基座12上，所述降温室设置有降温设备，所述基座12的侧面设置有若干用于扇热的排气孔。

传感器组2由空间分布在配电房内的若干温度传感器、若干湿度传感器以及若干声音传感器组2成，若干温度传感器，用于检测配电房内的温度信息，与控制柜1电连接；若干湿度传感器，用于检测配电房内的湿度信息，与控制柜1电连接；

若干声音传感器，用于监控配电房内设备的运行状况，与控制柜1电连接，温度传感器和湿度传感器采集配电房内的环境温湿度信息，作为环境调控设备4执行动作的参考依据信息，声音传感器采集设备的运行信息，用于判断设备的故障类型和故障作为优选，环境调控设备4由排风扇111以及抽湿机组成；排风扇111，用于调控配电房内的灰尘浓度和温度，与控制柜1电连接；抽湿机，用于调控配电房内的湿度，与控制柜1电连接，根据温度传感器和湿度传感器采集的配电房内的环境温湿度信息，排风扇111和抽湿机启动，调控配电房内的温湿度，保证设备安全稳定运行。

如图2所示，是一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统的主机室结构图，显示屏11设置在机柜的侧面，机柜的下部设置有排气孔，降温设备设置机柜上部；如图3所示，是一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统的主机室剖面结构图，主机室由上至下依次设置有主机隔柜14、监控隔柜15、配电隔柜16、主供电隔柜17以及备用电隔柜18；主机隔柜14内设置有主机（未示出），主机用于数据的集中管控和处理，与显示屏11电连接；监控隔柜15内设置有监控模块（未示出），监控模块采集柜体内的环境状况信息，与主机电连接；配电隔柜16内设置有配电模块（未示出），用于将供电电源转换成主机运行所需的安全电源，与主机电连接；主供电隔柜17内设置有主电池组（未示出），所述主电池组为主机供电，与配电模块电连接；备用电隔柜18内设置有备用电池组（未示出），当主电池组供电故障时为主机供电，与配电模块电连接。监控模块实时采集机柜内的环境参数，服务器主机通过对监控模块反馈的信息进行分析和判断，继而控制降温设备动作，保证机柜内的设备运行安全。

降温设备由四组风扇111以及调节风扇111出风口大小的风口调节装置组成，四组风扇111对称设置在柜体的顶端。风口驱动装置油传动机构、支撑机构以及四个提拉机构组成，四个提拉机构固定设置在支撑机构的四周，四个提拉机构分别与传动机构连接，四组风扇111与分别四个提拉机构连接；支撑机构由若干固定杆112以及环形架113组成，固定杆112的一端与机柜的顶端固定连接，固定杆112的另一端与环形架113固定连接，传动机构由电机114、丝杆115、传动块116、挡片117以及限位杆118组成，所述电机114安装在柜体的顶端，所述电机114的输出轴与丝杆115的一端固定连接，丝杆115的另一端与挡片117固定连接，传动块116设置有匹配丝杆115的内螺纹，丝杆115与传动杆螺接，传动块116设置有通孔，限位杆118一端与柜体的顶端固定连接，限位杆118的另一端穿过通孔，传动块116的周身设置有四个固定金属线124的凸环。

如图4所示，是一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统的提拉机构结构图，提拉机构由若干支撑杆119、滑轮120、弹性束环121、固定块122以及锥形防风布123组成，支撑杆119的一端通过螺钉与固定块122固定连接，支撑杆119的另一端通过螺钉与固定杆112固定连接，滑轮120通过支撑件固定设置在环形架113上，固定块122通过连接件与弹性束环121的一端固定连接，金属线124的一端与凸环固定连接，金属线124的另一端穿过滑轮120与弹性束环121的另一端固定连接，锥形防风布123的大经端与风扇111的出风口密封连接，锥形防风布123的小经端与弹性束环121密封连接。金属束环为弹性材料制成，金属束环的内圈设置有滑槽，金属束环的一端通过连接件与固定块122固定连接，金属束环的另一端设置有滑块，金属束环的另一端通过滑块与金属束环的内圈滑动连接，由于金属束环的两个端部并非固定连接，而是可以通过滑块和滑槽相对滑动，当电机114正转时，传动块116上行，金属线124被拉扯，金属束环的口径变小，出风口处的温度和流速变大，降温效果提高；当电机114反转时，传动块116下行，出风口处的温度和流速变小，满足设备运行的一般需求，装置设计巧妙，运用空气压缩原理，在不增加能源消耗的情况下，显著提高降温效果。

以上所述之具体实施方式为本发明一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统，其特征在于：

包括有：控制柜、传感器组、摄像装置、环境调控设备、无线通讯设备以及电力设备信号采集器；

所述控制柜，设置在配电房内；

所述传感器组，用于监控配电房内的环境参数，与控制柜电连接；

所述摄像装置，用于获取配电房内的影像信息，与控制柜电连接；

所述环境调控设备，用于改善配电房内的运行环境，与控制柜电连接；

所述无线通讯设备，用于和远程控制终端通信，与控制柜电连接；

所述电力设备信号采集器，用于采集变压器和断路器的运行信息，与控制柜电连接；

所述控制柜包括有柜体和显示屏，所述显示屏固定设置在柜体侧面，所述柜体包括有基座、主机室以及降温室，所述主机室和降温室分别设置在基座上，所述降温室设置有降温设备，所述基座的侧面设置有若干用于散热的排气孔；

所述降温设备包括有四组风扇以及调节风扇出风口大小的风口调节装置，所述四组风扇对称设置在柜体的顶端；

所述风口调节装置包括有传动机构、支撑机构以及四个提拉机构，所述传动机构包括有电机、丝杆、传动块、挡片以及限位杆，所述提拉机构包括有若干支撑杆、滑轮、弹性束环、固定块以及锥形防风布，所述的支撑机构包括若干固定杆以及环形架，四个提拉机构固定设置在支撑机构的四周，四个提拉机构分别与传动机构连接，四组风扇与分别四个提拉机构连接； 所述电机安装在柜体的顶端，所述电机的输出轴与丝杆的一端固定连接，所述丝杆的另一端与挡片固定连接，所述传动块设置有匹配丝杆的内螺纹，所述丝杆与传动块螺接，所述传动块设置有通孔，所述限位杆一端与柜体的顶端固定连接，所述限位杆的另一端穿过通孔，所述传动块的周身设置有四个固定金属线的凸环；

所述固定杆的一端与机柜的顶端固定连接，所述固定杆的另一端与环形架固定连接；

支撑杆的一端通过螺钉与固定块固定连接，支撑杆的另一端通过螺钉与固定杆固定连接，滑轮通过支撑件固定设置在环形架上，固定块通过连接件与弹性束环的一端固定连接，金属线的一端与凸环固定连接，金属线的另一端穿过滑轮与弹性束环的另一端固定连接，锥形防风布的大径端与风扇的出风口密封连接，锥形防风布的小径端与弹性束环密封连接；

所述弹性束环为弹性材料制成，弹性束环的内圈设置有滑槽，弹性束环的一端通过连接件与固定块固定连接，弹性束环的另一端设置有滑块，弹性束环的另一端通过滑块与弹性束环的内圈滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统，其特征在于：

所述的传感器组包括有空间分布在配电房内的若干温度传感器、若干湿度传感器以及若干声音传感器，

若干温度传感器，用于检测配电房内的温度信息，与控制柜电连接；

若干湿度传感器，用于检测配电房内的湿度信息，与控制柜电连接；

若干声音传感器，用于监控配电房内设备的运行状况，与控制柜电连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统，其特征在于：

所述环境调控设备包括有排风扇以及抽湿机；

排风扇，用于调控配电房内的灰尘浓度和温度，与控制柜电连接；

抽湿机，用于调控配电房内的湿度，与控制柜电连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于电力物联网的分布式配电房环境监控系统，其特征在于：

所述主机室由上至下依次设置有主机隔柜、监控隔柜、配电隔柜、主供电隔柜以及备用电隔柜；

所述主机隔柜内设置有主机，所述主机用于数据的集中管控和处理，与显示屏电连接；

所述监控隔柜内设置有监控模块，所述监控模块采集柜体内的环境状况信息，与主机电连接；

所述配电隔柜内设置有配电模块，用于将供电电源转换成主机运行所需的安全电源，与主机电连接；

所述主供电隔柜内设置有主电池组，所述主电池组为主机供电，与配电模块电连接；

所述备用电隔柜内设置有备用电池组，当主电池组供电故障时为主机供电，与配电模块电连接。

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