CN112099093A - 一种用于配电房的水浸传感器系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于配电房的水浸传感器系统及其控制方法，所述系统包括：水浸传感器模块、处理器模块、数据通讯模块、电源模块、上位机，所述水浸传感器模块的输出端连接至处理器的输入端，所述处理器模块的输出端连接至数据通讯模块的输入端，所述通信通讯模块与上位机通信连接，所述电源模块为水浸传感器模块、处理器模块、数据通讯模块供电。本发明通过构建水浸传感器系统克服了现有水浸传感器系统集成度低的缺陷，将处理器模块、数据通讯模块、上位机建立通信连接，能够将传感信息及时发送至上位机，并通过电源模块供电，同时提高了EMC性能。

Description

一种用于配电房的水浸传感器系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，更具体地，涉及一种用于配电房的水浸传感器系统及其控制方法。

背景技术

配电房数量众多，分布比较分散，给运行维护工作带来很大工作量，智能配电房传感器就是辅助保证配电房正常运行研制的传感器。在影响配电房运行可靠性的因素中，由于水浸导致设备不可逆损坏是不可忽视的一个因素。当前的配电房水浸传感器结构简单，智能化程度低，未与其他状态监测设备统一通讯方式。

现有的配电房的传感系统存在以下缺陷：1.集成度低，已有的水浸传感器普遍是一个简单的传感器单体；2.使用寿命低，导致使用成本高；3.维护复杂，不能准确查明问题传感器位置；4.EMC性能偏低，难以达到电网要求的EMC防护等级；5.缺乏统一的通讯接口和通讯协议，导致传感器之间存在信息隔阂；传感器信息不能准确传输到监控平台。

在现有技术中，公开号为CN203811816U的中国实用新型专利，于2014年9月3日公开了一种无线水浸传感器，包括：水浸检测线缆、测量电路、控制电路、射频收发集成电路、天线、电池，水浸检测电路通过测量电路与控制电路相连；控制电路与射频收发集成电路进行通信；控制电路、射频收发电路分别与电池相连；射频收发集成电路与天线相连。该专利通讯方式单一，同时没有与监测平台建立通信连接。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的水浸传感检测系统多为传感器单体，没有接入监控平台，EMC性能偏低的缺陷，提供一种用于配电房的水浸传感器系统及其控制方法。

本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明第一方面提供了一种用于配电房的水浸传感器系统，包括：水浸传感器模块、处理器模块、数据通讯模块、电源模块、上位机，所述水浸传感器模块的输出端连接至处理器的输入端，所述处理器模块的输出端连接至数据通讯模块的输入端，所述通信通讯模块与上位机通信连接，所述电源模块为水浸传感器模块、处理器模块、数据通讯模块供电。

本发明通过构建水浸传感器系统克服了现有水浸传感器系统集成度低的缺陷，将处理器模块、数据通讯模块、上位机建立连接，能够将传感信息及时发送至上位机，并通过电源模块供电，同时提高了EMC性能。

本方案中，所述数据通讯模块包括有：数据存储单元、无线传输单元、485有线通讯单元，所述数据存储单元用于存储处理器模块处理后的传感器采样数据，所述无线传输单元和485有线通讯单元用于与上位机进行数据通信。

通过设置无线传输单元和485有线通讯单元丰富了水浸传感器系统的网络连接的选择，可以根据实际的工作需要或者网络环境进行通讯方式的选择。

本方案中，所述处理器通过uart串口与无线传输单元、485有线通讯单元通信连接。

本方案中，所述水浸传感器模块包括有有超敏电极水浸传感器、信号指示灯，所述超敏电极水浸传感器用于检测是否有水存在，所述信号指示灯用于在水浸告警。

本方案中，所述电源模块包括：EMC隔离模块、DC5V模块、DC3.3V模块、DC5V隔离模块，所述EMC隔离模块输入端外接直流24V电源，所述EMC隔离模块输出端连接至DC5V模块的输入端，所述DC5V模块的输出端分别连接至DC3.3V模块的输入端、DC5V隔离模块的输入端。

本方案中，所述无线传输单元为zigbee无线通信单元。

本方案中，所述处理器模块为STM32单片机。

本发明第二方面提供了一种用于配电房的水浸传感器系统控制方法，包括以下步骤：

S1：系统上电进行初始化，处理器模块读取内部存储参数并配置全局变量，采集水浸传感器的电压值；

S2：判断水浸传感器模块的电压值是否小于电压预设值，若大于电压预设值则发送水浸告警信息至上位机并控制水浸传感器模块断电休眠，若小于或等于预设值，则发送低电压告警信息至上位机同时控制水浸传感器模块断电休眠。

本方案中，系统的有线通讯控制流程包括：

系统上位机接收到有线通讯数据后首先进行数据长度判断，若数据长度大于或等于预设长度则进入数据循环冗余校验判断，通过循环冗余校验的数据则分别进入不同的处理流程，所述数据处理流程包括：查询传感器测量值、系统调试、参数设置；

所述查询传感器测量值的流程包括：首先查询传感器测量值，若测量值大于设定值则判断出当前测量值对应的传感器，将对应传感器位置信息、测量值传送至上位机的轮巡接收数据端；

所述系统调试流程包括：判断具体调试项目、执行对应的系统调试配置；

所述参数设置流程包括：判断具体参数项目、设置并保存对应参数项目的参数，所述参数设置为通讯参数设置，所述通讯参数包括有：通讯超时与延迟时间，波特率,数据位,停止位,校验位。

本方案中，系统的无线通讯控制流程包括：系统上位机接收到zigbee通讯数据后首先进行数据有效性判断，通过数据有效性判断的数据则分别进入不同的处理流程，所述数据处理流程包括：查询传感器测量值、参数设置；

所述查询传感器测量值的流程包括：首先查询传感器测量值，若测量值大于设定值则判断出当前测量值对应的传感器，将对应传感器位置信息、测量值传送至上位机的轮巡接收数据端；

所述参数设置流程包括：判断具体参数项目、设置并保存对应参数项目的参数，所述参数设置为通讯参数设置，所述通讯参数包括有：通讯超时与延迟时间，波特率,数据位,停止位,校验位。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明通过构建水浸传感器系统克服了现有水浸传感器系统集成度低的缺陷，将处理器模块、数据通讯模块、上位机建立通信连接，能够将传感信息及时发送至上位机，并通过电源模块供电，同时提高了EMC性能。

附图说明

图1为本发明一种用于配电房的水浸传感器系统框图。

图2为本发明水浸传感器模块第一示意图。

图3为本发明水浸传感器模块第二示意图。

图4为本发明电源模块原理图。

图5为本发明一种用于配电房的水浸传感器系统控制方法流程图。

图6为本发明有线通讯控制流程图。

图7为本发明无线通讯控制流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

如图1所示，本发明第一方面提供了一种用于配电房的水浸传感器系统，包括：水浸传感器模块、处理器模块、数据通讯模块、电源模块、上位机，所述水浸传感器模块的输出端连接至处理器的输入端，所述处理器模块的输出端连接至数据通讯模块的输入端，所述通信通讯模块与上位机通信连接，所述电源模块为水浸传感器模块、处理器模块、数据通讯模块供电。

本发明通过构建水浸传感器系统克服了现有水浸传感器系统集成度低的缺陷，将处理器模块、数据通讯模块、上位机建立通信连接，能够将传感信息及时发送至上位机，并通过电源模块供电，同时提高了EMC性能。

在一个具体的实施例中，水浸传感器系统工作时，传感器模块水浸传感器探头检测到的信号输出为模拟电信号，模拟电信号经过A/D转换传递至处理器模块，处理器模块对数据进行处理，处理后的数据通过Zigbee无线传输单元或者485有线通讯单元传输到上位机，最后在上位机显示浸水状态。

本方案中，所述数据通讯模块包括有：数据存储单元、无线传输单元、485有线通讯单元，所述数据存储单元用于存储处理器模块处理后的传感器采样数据，所述无线传输单元和485有线通讯单元用于与上位机进行数据通信。

通过设置无线传输单元和485有线通讯单元丰富了水浸传感器系统的网络连接的选择，可以根据实际的工作需要或者网络环境进行通讯方式的选择。

本方案中，所述处理器模块通过uart串口与无线传输单元、485有线通讯单元通信连接。

如图2-3所示，本方案中，所述水浸传感器模块包括有超敏电极水浸传感器11、信号指示灯12，所述超敏电极水浸传感器11用于检测是否有水存在，所述信号指示灯12用于水浸告警。

需要说明的，本实用新型并不限定超敏电极水浸传感器的具体型号，所述超敏电极水浸传感器是用超敏电极探测是否有水存在,具体是基于液体导电原理，由专用集成电将水浸后电导率的变化值转换成标准电压。

在一个具体的实施例中，所述超敏电极在浸水时电能率发生改变，变化的电导率通过专用集成电极转换成电压值，当电压值大于2.3V时，信号指示灯闪烁，根据闪烁的指示灯的位置可以确定对应浸水的传感器位置。

如图4所示，本方案中，所述电源模块包括：EMC隔离模块、DC5V模块、DC3.3V模块、DC5V隔离模块，所述EMC隔离模块输入端外接直流24V电源，所述EMC隔离模块输出端连接至DC5V模块的输入端，所述DC5V模块的输出端分别连接至DC3.3V模块的输入端、DC5V隔离模块的输入端。

在一个具体的实施例中，所述电源模块可以选用CT6-KD2405的电源模块，该电源模块采用外接24V直流电压的有线供电方式，在对各传感器模块供电前，通过EMC隔离模块使多气体传感器达到电力EMC要求。传感器在正常工作状态下，传感器的工作电压为5V，电源模块采用DC-DC的转换电路的方式将外接24V的直流电压稳定在5V给水浸传感器模块供电，即图中DC5V模块向水浸传感器模块供电。处理器模块的供电范围在1.65V～3.6V，本系统采用低压差MP20046DN模块，将5V电压转换为3.3V，实现了对处理器模块的稳定供电，即DC3.3V模块向处理器模块供电。对数据通讯模块的供电电压为5V，在设计时增加了基于磁耦隔离技术ADuM120x隔离器，以提高抗干扰能力以满足电力行业电磁兼容性能标准，即图中DC5V隔离模块向数据通讯模块供电。

本方案中，所述无线传输单元为zigbee无线通信单元。

本方案中，所述处理器模块为STM32单片机。在一个具体的实施例中，所述STM32单片机通过IIC2串口与水浸传感器模块电连接，可处理水浸传感器模块检测出来的的电压数据，并利用STM32单片机自身的EEPROM存储模块进行数据存储，通过Uart串口分别与无线传输模块和485有线通讯模块建立联系，然后利用无线数据传输或有线通讯方式将处理过的数据传输至上位机进行监控和分析。

如图5所示，本发明第二方面提供了一种用于配电房的水浸传感器系统控制方法，包括以下步骤：

S1：系统上电进行初始化，处理器模块读取内部存储参数并配置全局变量，采集水浸传感器的电压值；

需要说明的是，在进行采集数据前会对水浸传感器模块进行初始化判断，等传感器模组稳定后进行数据采集。

S2：判断水浸传感器模块的电压值是否小于电压预设值，若大于预设值则发送水浸告警信息至上位机并控制水浸传感器模块断电休眠，若小于或等于电压预设值，则发送低电压告警信息至上位机同时控制水浸传感器模块断电休眠。

在一个具体的实施例中，所述的电压预设值为2.3V。

如图6所示，本方案中，系统的有线通讯控制流程包括：

系统上位机接收到有线通讯数据后首先进行数据长度判断，若数据长度大于或等于预设长度则进入数据循环冗余校验判断，通过循环冗余校验的数据则分别进入不同的处理流程，所述数据处理流程包括：查询传感器测量值、系统调试、参数设置；

所述查询传感器测量值的流程包括：首先查询传感器测量值，若测量值大于设定值则判断出当前测量值对应的传感器，将对应传感器位置信息、测量值传送至上位机的轮巡接收数据端；

所述系统调试流程包括：判断具体调试项目、执行对应的系统调试配置；

所述参数设置流程包括：判断具体参数项目、设置并保存对应参数项目的参数，传感器测量值。

在一个具体的实施例中，系统上位机接收到有线通讯数据后首先进行数据长度判断，数据长度的判断标准为6，如果接收的数据长度大于或等于6，则继续对接收到的数据进行循环冗余校验，通过循环冗余校验的数据则分别进入不同的处理流程。

如图7所示，本方案中，系统的无线通讯控制流程包括：系统上位机接收到zigbee通讯数据后首先进行数据有效性判断，通过数据有效性判断的数据则分别进入不同的处理流程，所述数据处理流程包括：查询传感器测量值、参数设置；

所述查询传感器测量值的流程包括：首先查询传感器测量值，若测量值大于设定值则判断出当前测量值对应的传感器，将对应传感器位置信息、测量值传送至上位机的轮巡接收数据端；

所述参数设置流程包括：判断具体参数项目、设置并保存对应参数项目的参数，传感器测量值。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于配电房的水浸传感器系统，其特征在于，包括：水浸传感器模块、处理器模块、数据通讯模块、电源模块、上位机，所述水浸传感器模块的输出端连接至处理器的输入端，所述处理器模块的输出端连接至数据通讯模块的输入端，所述通信通讯模块与上位机通信连接，所述电源模块为水浸传感器模块、处理器模块、数据通讯模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种用于配电房的水浸传感器系统，其特征在于，所述数据通讯模块包括有：数据存储单元、无线传输单元、485有线通讯单元，所述数据存储单元用于存储处理器模块处理后的传感器采样数据，所述无线传输单元和485有线通讯单元用于与上位机进行数据通信。

3.根据权利要求2所述的一种用于配电房的水浸传感器系统，其特征在于，所述处理器模块通过uart串口与无线传输单元、485有线通讯单元通信连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于配电房的水浸传感器系统，其特征在于，所述水浸传感器模块包括有超敏电极水浸传感器、信号指示灯，所述超敏电极水浸传感器用于检测是否有水存在，所述信号指示灯用于在水浸告警。

5.根据权利要求1所述的一种用于配电房的水浸传感器系统，其特征在于，所述电源模块包括：EMC隔离模块、DC5V模块、DC3.3V模块、DC5V隔离模块，所述EMC隔离模块输入端外接直流24V电源，所述EMC隔离模块输出端连接至DC5V模块的输入端，所述DC5V模块的输出端分别连接至DC3.3V模块的输入端、DC5V隔离模块的输入端。

6.根据权利要求1所述的一种用于配电房的水浸传感器系统，其特征在于，所述无线传输单元为zigbee无线通信单元。

7.根据权利要求1所述的一种用于配电房的水浸传感器系统，其特征在于，所述处理器模块为STM32单片机。

8.一种用于配电房的水浸传感器系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：系统上电进行初始化，处理器模块读取内部存储参数并配置全局变量，采集水浸传感器的电压值；

S2：判断水浸传感器模块的电压值是否小于电压预设值，若大于电压预设值则发送水浸告警信息至上位机并控制水浸传感器模块断电休眠，若小于或等于预设值，则发送低电压告警信息至上位机同时控制水浸传感器模块断电休眠。

9.根据权利要求8所述的一种用于配电房的水浸传感器系统控制方法，其特征在于，系统的有线通讯控制流程包括：

系统上位机接收到有线通讯数据后首先进行数据长度判断，若数据长度大于或等于预设长度则进入数据循环冗余校验判断，通过循环冗余校验的数据则分别进入不同的处理流程，所述数据处理流程包括：查询传感器测量值、系统调试、参数设置；

所述查询传感器测量值的流程包括：首先查询传感器测量值，若测量值大于设定值则判断出当前测量值对应的传感器，将对应传感器位置信息、测量值传送至上位机的轮巡接收数据端；

所述系统调试流程包括：判断具体调试项目、执行对应的系统调试配置；

所述参数设置流程包括：判断具体参数项目、设置并保存对应参数项目的参数，所述参数设置为通讯参数设置，所述通讯参数包括有：通讯超时与延迟时间，波特率,数据位,停止位,校验位。

10.根据权利要求8所述的一种用于配电房的水浸传感器系统控制方法，其特征在于，系统的无线通讯控制流程包括：系统上位机接收到zigbee通讯数据后首先进行数据有效性判断，通过数据有效性判断的数据则分别进入不同的处理流程，所述数据处理流程包括：查询传感器测量值、参数设置；

所述查询传感器测量值的流程包括：首先查询传感器测量值，若测量值大于设定值则判断出当前测量值对应的传感器，将对应传感器位置信息、测量值传送至上位机的轮巡接收数据端；

所述参数设置流程包括：判断具体参数项目、设置并保存对应参数项目的参数，所述参数设置为通讯参数设置，所述通讯参数包括有：通讯超时与延迟时间，波特率,数据位,停止位,校验位。

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