CN112217285A - 一种用于开关柜的可视化智能监控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于开关柜的可视化智能监控装置，包括智能采集终端、智能控制终端、云端管理系统和移动控制终端；智能采集终端包括集成电路板，所述集成电路板设有高压电路和低压电路；高压电路包括电连接于风机的继电器控制电路，电连接于开关柜负载电路的电流检测电路，以及电连接于风机和除湿器的电压检测电路；低压电路包括处理器，以及分别与处理器电连接的温湿度采集电路、电流采集电路和电压采集电路；智能控制终端用于控制所述智能采集终端；移动控制终端设有应用系统。本发明解决了现有开关柜内风机需人工手动调整设备启停阀值，风机故障无法准确定位，无法及时将现场运行情况通知维护人员从而导致开关柜异常运行等技术问题。

Description

一种用于开关柜的可视化智能监控装置
技术领域
本发明涉及电气控制领域，具体涉及一种用于开关柜的可视化智能监控装置。
背景技术
现有大部分开关柜风机的启停装置还是采用过流继电器控制，对于目前物联网技术的发展，略显老旧且使用不便，还需依靠人工手动调整过流继电器上指针，从而达到对风机启停电流阈值的设置。
随着温湿度监控设备的发展，目前已有部分开关柜加装了温湿度监控设备来实现对风机的启停控制，但两种控制方式都是独立使用，甚至有一些开关柜已经取消了过流继电器启停风机的方式，只保留了温湿度启停方式。同时，风机实时电流、开关状态、运行情况、是否异常等无法监测，开关柜内风机异常或者故障后维护人员不能及时发现，导致维护和异常处理不及时，使开关柜一直处于异常运行中，从而给开关柜带来严重的事故隐患。
此外，通常开关柜内设有多组风机，而每组风机又包括多个风机，现有的风机控制方法是整组风扇同步启动或者停止，无法对每个风扇进行单独控制。该控制方式无法对风机进行合理的分配，例如在仅需要一个风扇散热的情况下，也是整组风机工作，不利于节约电能，更不利于缩短风机的使用时间。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，提升运维工作人员的效率，降低开关柜由于柜内温升导致的事故风险。本发明提供了一种用于开关柜的可视化智能监控装置，包括智能采集终端、智能控制终端、云端管理系统和移动控制终端；
所述智能采集终端包括集成电路板，所述集成电路板设有高压电路和低压电路；
所述高压电路包括电连接于风机的继电器控制电路，电连接于开关柜负载电路的电流检测电路，以及电连接于风机和除湿器的电压检测电路；
所述低压电路包括处理器，以及分别与处理器电连接的温湿度采集电路、电流采集电路和电压采集电路；所述温湿度采集电路电连接温湿度传感器，所述电流采集电路用于采集所述电流检测电路的电流数据，所述电压采集电路用于采集所述电压检测电路的电压数据；
所述智能控制终端用于控制所述智能采集终端，且智能控制终端包括用于连接互联网和本地局域网的物联网通讯模块；
所述移动控制终端设有应用系统，所述云端管理系统和移动应用系统均通过物联网通讯模块与智能采集终端无线连接，用于管理和监控所述智能采集终端。
本发明的有益效果体现在：
1、本设备改变了开关柜内风机启停阈值设置困难问题，提出通过温湿度采集电路、电流采集电路、电压采集电路对环境、接入负载的电流及电压进行检测，配合时间、电流、电压、温湿度等多维交叉控制策略的配置，实现开关柜散热除湿装置的自动启停，从而保障电力设备的安全稳定运行。
2、通过云端管理系统及时将告警信息、开关柜内散热除湿装置性能指标数据推送到运维人员的移动控制终端，运维人员可以通过移动控制终端的应用系统对智能控制终端进行控制，方便运维人员及时了解设备运行情况，及时对设备进行检修，从而保障设备的安全稳定运行。
优选地，所述智能采集终端通过卡槽底座安装于开关柜内部的导轨，或者智能采集终端通过连接件安装于开关柜的柜门外侧。
优选地，所述智能控制终端设有显示监控参数的触摸显示器，且触摸显示器与智能控制终端一体。
触摸显示器为一块10寸的高清液晶触摸屏，触摸显示器上显示的具体数据包括交流输入电压值，温湿度数据，二次负载电流，各个风扇、除湿器的实时电流值，各个风扇、除湿器的告警信息，各个风扇、除湿器的启停次数和时长，各个风扇、除湿器的电流曲线图，温湿度曲线变化图，方便维护人员快速随时查看。
优选地，所述智能控制终端设有切换全自动智能启停模式和巡检时手动启动模式的第一控制模块。
优选地，所述联网通讯模块包括4G模块、5G模块和WiFi模块。
智能控制终端同时支持4G、5G和WiFi组网，可与智能控制终端和移动控制终端进行信息交互。同时，智能控制终端和移动控制终端可通过4G、5G和WiFi组网实现对智能控制终端的管理和监控。
优选地，所述智能采集终端设有多个且多个智能采集终端分别与智能控制终端电连接。
优选地，每个开关柜设有一个智能采集终端，每个智能采集终端设有多个继电器控制电路，每个智能采集终端的所有继电器控制电路分别与相应开关柜的所有风机一一对应电连接。
每个继电器控制电路控制一个风机，实现对每个风机进行单独控制，智能控制终端根据发热量计算出需要一个或者多个风机工作以满足散热需求，让尽可能多的风机缩短工作时间。并且，智能控制终端对比所有风机的已工作时间，选择已工作时间短的风机优先工作，使得每组的风机尽可能地延长寿命。此外，有效解决了风机故障无法识别定位的问题，通过对接入负载电流的监测和故障策略的配置，实现风机和除湿器的实时在线监测，并及时准确的判断故障位置。
优选地，所述智能控制终端设有根据温湿度采集电路监控的温湿度值判断温湿度异常时产生启动除湿器和风机的控制指令以进行温湿度调节的第二控制模块。
优选地，所述智能控制终端设有根据电流检测电路的电流值异常时产生启动风机的控制指令以进行温度调节的第三控制模块。
优选地，所述智能控制终端设有根据电压检测电路的电压值异常时产生停止风机的控制指令的第四控制模块。
通过温湿度采集电路、电流采集电路、电压采集电路对环境的温湿度，接入负载的电流及风机电压进行检测，多维交叉控制策略的配置，实现开关柜散热除湿装置的自动启停。
优选地，所述联网通讯模块包括4G模块、5G模块和WiFi模块。联网通讯模块支持基于MQTT物联网通信协议，保障通讯的有效实时性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本实施例的连接框图；
图2为本实施例中继电器控制电路图；
图3为本实施例中电流检测电路图；
图4为本实施例中电压检测电路图/电压采集电路图；
图5为本实施例中温湿度采集电路图；
图6为本实施例中电流采集电路图；
图7为本实施例中HLW8112控制芯片的电路图；
图8为本实施例中处理器的电路图；
图9为本实施例中物联网通讯模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1所示，本实施例提供了一种用于开关柜的可视化智能监控装置，包括智能采集终端、智能控制终端、云端管理系统和移动控制终端。
智能采集终端的具体结构如下：
如图1至图4所示，智能采集终端包括外壳以及安装于外壳内的集成电路板，外壳可通过导轨卡槽底座安装于开关柜内的导轨上。所述集成电路设有板高压电路和低压电路，所述高压电路包括电连接于风机的继电器控制电路，电连接于开关柜负载电路的电流检测电路，以及电连接于风机和除湿器的电压检测电路。所述低压电路包括处理器，以及分别与处理器电连接的温湿度采集电路、电流采集电路和电压采集电路。其中处理器的具体型号为STM32F030C8T6。所述温湿度采集电路电连接温湿度传感器，这里的温湿度传感器为高精度温湿度传感器，具体型号为：ASAIRAM2105A。所述电流采集电路用于采集所述电流检测电路的电流数据，所述电压采集电路用于采集所述电压检测电路的电压数据。为了实现信息传递，在集成电路板上载有220v交流电接入接口，多路风机、除湿器的负载正极可直接连接到集成电路板的风机负载接口上，温湿度传感器通过485接口直接连接到集成电路板上的温湿度传感器接口上。开关柜二次负载电流直接接入到集成电路板的二次负载电流采集接口上。智能采集终端通过数据线与智能控制终端进行连接，完成信息交互。智能控制终端可以配置多个智能采集终端，根据实际情况而定。
智能采集终端的具体结构如下：
如图1、图5、图6、图8和图9所示，智能采集终端包括外壳以及安装于外壳内的物联网通讯模块，联网通讯模块的具体型号是PCIE-WH-G405TF，其包括4G模块、5G模块和WiFi模块。联网通讯模块支持基于MQTT物联网通信协议，保障通讯的有效实时性。
还包括切换全自动智能启停模式和巡检时手动启动模式的第一控制模块，根据温湿度采集电路监控的温湿度值判断温湿度异常时产生启动除湿器和风机的控制指令以进行温湿度调节的第二控制模块，根据电流检测电路的电流值异常时产生启动风机的控制指令以进行温度调节的第三控制模块，以及根据电压检测电路的电压值异常时产生停止风机的控制指令的第四控制模块。本实施例中，第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块和第四控制模块集成一体，采用瑞芯微RK3399，其内储存第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块和第四控制模块所有的指令。通过温湿度采集电路、电流采集电路、电压采集电路对环境的温湿度，接入负载的电流及风机电压进行检测，多维交叉控制策略的配置，实现开关柜散热除湿装置的自动启停。
本实施例中智能控制终端和智能采集终端形成一套完整的控制系统，可以单独使用。例如智能采集终端设有多个且多个智能采集终端分别与智能控制终端电连接。每个开关柜设有一个智能采集终端，每个智能采集终端设有多个继电器控制电路，每个智能采集终端的所有继电器控制电路分别与相应开关柜的所有风机一一对应电连接。每个继电器控制电路控制一个风机，实现对每个风机进行单独控制，智能控制终端根据发热量计算出需要一个或者多个风机工作以满足散热需求，让尽可能多的风机缩短工作时间。并且，智能控制终端对比所有风机的已工作时间，选择已工作时间短的风机优先工作，使得每组的风机尽可能地延长寿命。此外，有效解决了风机故障无法识别定位的问题，通过对接入负载电流的监测和故障策略的配置，实现风机和除湿器的实时在线监测，并及时准确的判断故障位置。
如图7所示，本实施例中继电器控制电路、电流检测电路、电压检测电路、电流采集电路和电压检测电路分别采用了型号为HLW8112的控制芯片，并且电流采集电路采用两组或者两组以上的进行采集，而多组电流采集电路共用一个HLW8112控制芯片。另外，电压检测电路和电压采集电路相同。
此外，智能控制终端和智能采集终端还可以结合移动控制终端和云端管理系统，云端管理系统和移动控制终端均通过物联网通讯模块与智能采集终端无线连接，用于管理和监控所述智能采集终端。智能控制终端通过通讯模块将相关信息上传到云端管理系统，同时云端管理系统可根据规则配置、智能采集终端相关指标采集数据、智能采集终端告警信息以及大数据分析结果，自动完成对智能控制终端相关远程指令的下发和数据交互。云端管理系统在J2EE平台上采用微服务架构体系进行开发。移动控制终端可以为手机，也可以为专用的移动设备，其内均安装移动应用系统，即移动应用系统通过移动互联网从云端管理系统获取智能采集终端相关信息，协助运维人员及时了解开关柜状态。移动应用系统支持Android、IOS平台。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种用于开关柜的可视化智能监控装置，其特征在于：包括智能采集终端、智能控制终端、云端管理系统和移动控制终端；
所述智能采集终端包括集成电路板，所述集成电路板设有高压电路和低压电路；
所述高压电路包括电连接于风机的继电器控制电路，电连接于开关柜负载电路的电流检测电路，以及电连接于风机和除湿器的电压检测电路；
所述低压电路包括处理器，以及分别与处理器电连接的温湿度采集电路、电流采集电路和电压采集电路；所述温湿度采集电路电连接温湿度传感器，所述电流采集电路用于采集所述电流检测电路的电流数据，所述电压采集电路用于采集所述电压检测电路的电压数据；
所述智能控制终端用于控制所述智能采集终端，且智能控制终端包括用于连接互联网和本地局域网的物联网通讯模块；
所述移动控制终端设有应用系统，所述云端管理系统和移动应用系统均通过物联网通讯模块与智能采集终端无线连接，用于管理和监控所述智能采集终端。
2.根据权利要求1所述的一种用于开关柜的可视化智能监控装置，其特征在于：所述智能采集终端通过卡槽底座安装于开关柜内部的导轨，或者智能采集终端通过连接件安装于开关柜的柜门外侧。
3.根据权利要求1所述的一种用于开关柜的可视化智能监控装置，其特征在于：所述智能控制终端设有显示监控参数的触摸显示器，且触摸显示器与智能控制终端一体。
4.根据权利要求1所述的一种用于开关柜的可视化智能监控装置，其特征在于：所述智能控制终端设有切换全自动智能启停模式和巡检时手动启动模式的第一控制模块。
5.根据权利要求1所述的一种用于开关柜的可视化智能监控装置，其特征在于：所述联网通讯模块包括4G模块、5G模块和WiFi模块。
6.根据权利要求1所述的一种用于开关柜的可视化智能监控装置，其特征在于：所述智能采集终端设有多个且多个智能采集终端分别与智能控制终端电连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于开关柜的可视化智能监控装置，其特征在于：每个开关柜设有一个智能采集终端，每个智能采集终端设有多个继电器控制电路，每个智能采集终端的所有继电器控制电路分别与相应开关柜的所有风机一一对应电连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于开关柜的可视化智能监控装置，其特征在于：所述智能控制终端设有根据温湿度采集电路监控的温湿度值判断温湿度异常时产生启动除湿器和风机的控制指令以进行温湿度调节的第二控制模块。
9.根据权利要求1所述的一种用于开关柜的可视化智能监控装置，其特征在于：所述智能控制终端设有根据电流检测电路的电流值异常时产生启动风机的控制指令以进行温度调节的第三控制模块。
10.根据权利要求1所述的一种用于开关柜的可视化智能监控装置，其特征在于：所述智能控制终端设有根据电压检测电路的电压值异常时产生停止风机的控制指令的第四控制模块。
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