CN114973553A - 主动式过热和放电隐患监测超前预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了主动式过热和放电隐患监测超前预警系统，涉及预警系统技术领域，包括特征气体检测模块、微颗粒探测模块、温湿度检测模块、数据传输模块、云端系统、服务器、监控中心、WEB客户端和移动端，所述云端系统包括云端控制芯片、数据存储模块、通讯模块、数据处理模块和消防报警模块，所述云端控制芯片分别与数据存储模块、通讯模块、数据处理模块和消防报警模块相连接，所述特征气体检测模块、微颗粒探测模块和温湿度检测模块均通过信号线与数据传输模块相连接。本发明采用主动探测的方式，对狭小空间内过热隐患和放电隐患所产生的纳米微粒子和特征气体等进行实时在线监测、提前预警，尽可能避免热隐患发展成为停电、火灾事故。
Description
技术领域
本发明涉及预警系统技术领域，尤其涉及主动式过热和放电隐患监测超前预警系统。
背景技术
柜式高压电气设备广泛应用于电网、建筑及工业中，如开关柜、环网柜、箱变等设备，在长期运行的过程中，电气设备容易出现内部过热和放电隐患，由于过热和放电隐患大多为逐渐发展的过程，而柜式设备数量众多，且高压部分无法开柜巡查，因此人工巡视或常规检测手段难以发现，隐患逐渐发展容易造成设备故障，甚至引发跳闸、火灾等事故。
针对柜式高压电气设备的热隐患检测，现有手段主要为无线测温装置及人工红外成像检测，无线测温系统覆盖范围小，需要布置多点且需停电安装，人工检测则效率低、周期长且无实时性，所以亟需主动式过热和放电隐患监测超前预警系统来改变这一现状。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的主动式过热和放电隐患监测超前预警系统。其优点在于采用主动探测的方式，对狭小空间内过热隐患和放电隐患所产生的纳米微粒子和特征气体等进行实时在线监测、提前预警，尽可能避免热隐患发展成为停电、火灾事故。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
主动式过热和放电隐患监测超前预警系统，包括特征气体检测模块、微颗粒探测模块、温湿度检测模块、数据传输模块、云端系统、服务器、监控中心、WEB客户端和移动端，所述云端系统包括云端控制芯片、数据存储模块、通讯模块、数据处理模块和消防报警模块，所述云端控制芯片分别与数据存储模块、通讯模块、数据处理模块和消防报警模块相连接，所述特征气体检测模块、微颗粒探测模块和温湿度检测模块均通过信号线与数据传输模块相连接，所述数据传输模块通过信号线与云端控制芯片相连接，所述通讯模块通过信号线与服务器相连接，所述服务器分别与监控中心、WEB客户端和移动端相连接。
通过采用以上技术方案：对柜体内的一氧化碳和硫化氢的浓度、烟尘粒子浓度、和温湿度进行检测，并将数据进行智能化处理后，即可判断出柜体的工作状态，发生异常时及时进行预警，采用主动探测的方式，对狭小空间内过热隐患和放电隐患所产生的纳米微粒子和特征气体等进行实时在线监测、提前预警，尽可能避免热隐患发展成为停电、火灾事故。
本发明进一步设置为，所述特征气体检测模块包括CO检测单元和硫化氢检测单元，且CO检测单元为CO浓度传感器和硫化氢浓度传感器。
通过采用以上技术方案：通过CO浓度传感器能够对柜体内的CO浓度进行检测，硫化氢浓度传感器能够对柜体内硫化氢浓度进行检测。
本发明进一步设置为，所述微颗粒探测模块包括微粒探测单元和光学分析单元，且微粒探测单元为光学传感器，所述光学分析单元为微粒计数器。
通过采用以上技术方案：光学传感器能够发出探测激光被纳米级粒子散射后被其内置的光敏元件接收，产生脉冲信号，然后光学传感器内的放大器将脉冲信号输出放大，利用光学分析单元进行数字信号处理，即可分析处微颗粒的数量。
本发明进一步设置为，所述温湿度检测模块包括温度检测单元和湿度检测单元，且温度检测单元为温度传感器，所述湿度检测单元为湿度传感器。
通过采用以上技术方案：通过温度传感器能够对柜体内的温度进行检测，湿度传感器能够对柜体内的湿度进行检测。
本发明进一步设置为，所述数据存储模块包括数据存储单元和数据分类单元，且数据分类单元为数据分类器，所述数据存储单元为数据存储器。
通过采用以上技术方案：通过数据分类器能够将处理以后的数据按照日期进行分类，数据存储器能够将分类后的数据进行存储。
本发明进一步设置为，所述消防报警模块包括灯光报警单元和声音报警单元，且灯光报警单元为灯光报警器，所述声音报警单元为蜂鸣器。
通过采用以上技术方案：当柜体内发生过热隐患后，灯光报警器能够发出红光进行预警，蜂鸣器能够发出警报声进行报警，起到良好的声光报警效果，便于提醒周围值班人员及时对故障进行处理。
本发明进一步设置为，所述移动端为手机或平板电脑中的至少一种。
通过采用以上技术方案：当柜体内检测的参数异常时，系统会通过服务器以短信的形式将故障信息反馈至客户的移动端，便于客户实时掌握故障信息进行处理。
主动式过热和放电隐患监测超前预警系统的工作方法，包括以下步骤：
S1:将特征气体检测模块、微颗粒探测模块和温湿度检测模块安装于同一个检测盒内，然后将检测盒固定于柜体的顶端内壁；
S2:柜体在工作时，特征气体检测模块能够对柜体内的一氧化碳和硫化氢的浓度进行检测，微颗粒探测模块能够对柜体内的微颗粒进行检测并计数，温湿度检测模块能够对柜体内的空气温度和湿度进行检测，并将检测的数据通过数据传输模块传递给云端系统内的云端控制芯片；
S3:数据经过云端控制芯片对比处理后，即可判断柜体的异常类型，一方面利用数据存储模块对处理后的数据进行存储，当柜体内的温度升高，同时微颗粒探测模块监测到纳米级颗粒达到40万以上，结合发现CO或者硫化氢气体，就开始预警，将数据传递给服务器，服务器将数据反馈给监控中心、WEB客户端和移动端，巡检人员根据移动端接收到的信息就得去现场查看隐患了；
S4：当微颗粒探测模块监测到烟雾颗粒时，立即通过消防报警模块进行报警，提醒值班人员及时进行灭火。
本发明进一步设置为，还包括粒子浓度计算公式为ns＝Ns/Vs，其中ns表示单位体积内的微粒浓度，Ns表示烟尘粒子数，Vs表示烟气的容积。
通过采用以上技术方案：由于使用的柜体容积是不同的，微颗粒是否达到40万以上进行预警得根据场景的敏感度来定，为了解决这个问题，将柜体内的微颗粒数量换算成浓度，这样达到指定浓度就进行预警，降低了系统误报警的概率。
本发明进一步设置为，所述异常类型包括正常、过热、暗火和明火，且异常类型与温度、湿度、一氧化碳和硫化氢浓度以及微粒和烟雾颗粒数量相关。
通过采用以上技术方案：当检测的温度数据为20摄氏度以下、湿度40rh至50rh、一氧化碳和硫化氢浓度均为0和微粒浓度为0时，此时综合可判断出柜体处于正常工作状态；当检测的温度数据为20摄氏度至30摄氏度、湿度40rh以下、一氧化碳和硫化氢浓度有示数和纳米级微粒浓度为40万时，此时综合可判断出柜体处于过热工作状态，此时就进行预警；当检测的温度数据为30摄氏度以上、湿度30rh以下、一氧化碳和硫化氢浓度有数值并持续上升和烟雾颗粒浓度有数值并持续上升时，此时综合可判断出柜体处于暗火工作状态；当检测的温度数据为40摄氏度以上、湿度20rh以下、一氧化碳和硫化氢浓度有数值并持续下降和烟雾颗粒浓度有数值并持续下降时，此时综合可判断出柜体处于明火工作状态；当柜体处于暗火和明火状态时，都会通过消防报警模块进行报警。
本发明的有益效果为：
该主动式过热和放电隐患监测超前预警系统，通过对柜体内的一氧化碳和硫化氢的浓度、烟尘粒子浓度、和温湿度进行检测，并将数据进行智能化处理后，即可判断出柜体的工作状态，发生异常时及时进行预警，采用主动探测的方式，对狭小空间内过热隐患和放电隐患所产生的纳米微粒子和特征气体等进行实时在线监测、提前预警，尽可能避免热隐患发展成为停电、火灾事故。
附图说明
图1为本发明提出的主动式过热和放电隐患监测超前预警系统的系统结构示意图；
图2为本发明提出的主动式过热和放电隐患监测超前预警系统的特征气体检测模块结构示意图；
图3为本发明提出的主动式过热和放电隐患监测超前预警系统的微颗粒探测模块结构示意图；
图4为本发明提出的主动式过热和放电隐患监测超前预警系统的预警类型判断结构示意图；
图5为本发明提出的主动式过热和放电隐患监测超前预警系统的预警流程结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
实施例1：
参照图1-4，主动式过热和放电隐患监测超前预警系统，包括特征气体检测模块、微颗粒探测模块、温湿度检测模块、数据传输模块、云端系统、服务器、监控中心、WEB客户端和移动端，云端系统包括云端控制芯片、数据存储模块、通讯模块、数据处理模块和消防报警模块，云端控制芯片分别与数据存储模块、通讯模块、数据处理模块和消防报警模块相连接，特征气体检测模块、微颗粒探测模块和温湿度检测模块均通过信号线与数据传输模块相连接，数据传输模块通过信号线与云端控制芯片相连接，通讯模块通过信号线与服务器相连接，服务器分别与监控中心、WEB客户端和移动端相连接。
本实施例中，特征气体检测模块包括CO检测单元和硫化氢检测单元，且CO检测单元为CO浓度传感器和硫化氢浓度传感器，通过CO浓度传感器能够对柜体内的CO浓度进行检测，硫化氢浓度传感器能够对柜体内硫化氢浓度进行检测。
本实施例中，微颗粒探测模块包括微粒探测单元和光学分析单元，且微粒探测单元为光学传感器，光学分析单元为微粒计数器，光学传感器能够发出探测激光被纳米级粒子散射后被其内置的光敏元件接收，产生脉冲信号，然后光学传感器内的放大器将脉冲信号输出放大，利用光学分析单元进行数字信号处理，即可分析处微颗粒的数量。
本实施例中，温湿度检测模块包括温度检测单元和湿度检测单元，且温度检测单元为温度传感器，湿度检测单元为湿度传感器，通过温度传感器能够对柜体内的温度进行检测，湿度传感器能够对柜体内的湿度进行检测。
本实施例中，数据存储模块包括数据存储单元和数据分类单元，且数据分类单元为数据分类器，数据存储单元为数据存储器，通过数据分类器能够将处理以后的数据按照日期进行分类，数据存储器能够将分类后的数据进行存储。
本实施例中，消防报警模块包括灯光报警单元和声音报警单元，且灯光报警单元为灯光报警器，声音报警单元为蜂鸣器，当柜体内发生过热隐患后，灯光报警器能够发出红光进行预警，蜂鸣器能够发出警报声进行报警，起到良好的声光报警效果，便于提醒周围值班人员及时对故障进行处理。
本实施例中，移动端为手机或平板电脑中的至少一种，当柜体内检测的参数异常时，系统会通过服务器以短信的形式将故障信息反馈至客户的移动端，便于客户实时掌握故障信息进行处理。
参照图5，主动式过热和放电隐患监测超前预警系统的工作方法，包括以下步骤：
S1:将特征气体检测模块、微颗粒探测模块和温湿度检测模块安装于同一个检测盒内，然后将检测盒固定于柜体的顶端内壁；
S2:柜体在工作时，特征气体检测模块能够对柜体内的一氧化碳和硫化氢的浓度进行检测，微颗粒探测模块能够对柜体内的微颗粒进行检测并计数，温湿度检测模块能够对柜体内的空气温度和湿度进行检测，并将检测的数据通过数据传输模块传递给云端系统内的云端控制芯片；
S3:数据经过云端控制芯片对比处理后，即可判断柜体的异常类型，一方面利用数据存储模块对处理后的数据进行存储，当柜体内的温度升高，同时微颗粒探测模块监测到纳米级颗粒达到40万以上，结合发现CO或者硫化氢气体，就开始预警，将数据传递给服务器，服务器将数据反馈给监控中心、WEB客户端和移动端，巡检人员根据移动端接收到的信息就得去现场查看隐患了，当微颗粒探测模块监测到烟雾颗粒时，立即通过消防报警模块进行报警，提醒值班人员及时进行灭火。
进一步的，异常类型包括正常、过热、暗火和明火，且异常类型与温度、湿度、一氧化碳和硫化氢浓度以及微粒和烟雾颗粒数量相关，当检测的温度数据为20摄氏度以下、湿度40rh至50rh、一氧化碳和硫化氢浓度均为0和微粒浓度为0时，此时综合可判断出柜体处于正常工作状态；当检测的温度数据为20摄氏度至30摄氏度、湿度40rh以下、一氧化碳和硫化氢浓度有示数和纳米级微粒浓度为40万时，此时综合可判断出柜体处于过热工作状态，此时就进行预警；当检测的温度数据为30摄氏度以上、湿度30rh以下、一氧化碳和硫化氢浓度有数值并持续上升和烟雾颗粒浓度有数值并持续上升时，此时综合可判断出柜体处于暗火工作状态；当检测的温度数据为40摄氏度以上、湿度20rh以下、一氧化碳和硫化氢浓度有数值并持续下降和烟雾颗粒浓度有数值并持续下降时，此时综合可判断出柜体处于明火工作状态；当柜体处于暗火和明火状态时，都会通过消防报警模块进行报警。
实施例2：
参照图1-4，本实施例在实施例1的基础上做出以下改进，还包括粒子浓度计算公式为，其中ns表示单位体积内的微粒浓度，Ns表示烟尘粒子数，Vs表示烟气的容积。
由于使用的柜体容积是不同的，微颗粒是否达到40万以上进行预警得根据场景的敏感度来定，为了解决这个问题，将柜体内的微颗粒数量换算成浓度，这样达到指定浓度就进行预警，降低了系统误报警的概率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.主动式过热和放电隐患监测超前预警系统，其特征在于，包括特征气体检测模块、微颗粒探测模块、温湿度检测模块、数据传输模块、云端系统、服务器、监控中心、WEB客户端和移动端，所述云端系统包括云端控制芯片、数据存储模块、通讯模块、数据处理模块和消防报警模块，所述云端控制芯片分别与数据存储模块、通讯模块、数据处理模块和消防报警模块相连接，所述特征气体检测模块、微颗粒探测模块和温湿度检测模块均通过信号线与数据传输模块相连接，所述数据传输模块通过信号线与云端控制芯片相连接，所述通讯模块通过信号线与服务器相连接，所述服务器分别与监控中心、WEB客户端和移动端相连接。
2.根据权利要求1所述的主动式过热和放电隐患监测超前预警系统，其特征在于，所述特征气体检测模块包括CO检测单元和硫化氢检测单元，且CO检测单元为CO浓度传感器和硫化氢浓度传感器。
3.根据权利要求1所述的主动式过热和放电隐患监测超前预警系统，其特征在于，所述微颗粒探测模块包括微粒探测单元和光学分析单元，且微粒探测单元为光学传感器，所述光学分析单元为微粒计数器。
4.根据权利要求1所述的主动式过热和放电隐患监测超前预警系统，其特征在于，所述温湿度检测模块包括温度检测单元和湿度检测单元，且温度检测单元为温度传感器，所述湿度检测单元为湿度传感器。
5.根据权利要求1所述的主动式过热和放电隐患监测超前预警系统，其特征在于，所述数据存储模块包括数据存储单元和数据分类单元，且数据分类单元为数据分类器，所述数据存储单元为数据存储器。
6.根据权利要求1所述的主动式过热和放电隐患监测超前预警系统，其特征在于，所述消防报警模块包括灯光报警单元和声音报警单元，且灯光报警单元为灯光报警器，所述声音报警单元为蜂鸣器。
7.根据权利要求1所述的主动式过热和放电隐患监测超前预警系统，其特征在于，所述移动端为手机或平板电脑中的至少一种。
8.一种如权利要求1所述的主动式过热和放电隐患监测超前预警系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:将特征气体检测模块、微颗粒探测模块和温湿度检测模块安装于同一个检测盒内，然后将检测盒固定于柜体的顶端内壁；
S2:柜体在工作时，特征气体检测模块能够对柜体内的一氧化碳和硫化氢的浓度进行检测，微颗粒探测模块能够对柜体内的微颗粒进行检测并计数，温湿度检测模块能够对柜体内的空气温度和湿度进行检测，并将检测的数据通过数据传输模块传递给云端系统内的云端控制芯片；
S3:数据经过云端控制芯片对比处理后，即可判断柜体的异常类型，一方面利用数据存储模块对处理后的数据进行存储，当柜体内的温度升高，同时微颗粒探测模块监测到纳米级颗粒达到40万以上，结合发现CO或者硫化氢气体，就开始预警，将数据传递给服务器，服务器将数据反馈给监控中心、WEB客户端和移动端，巡检人员根据移动端接收到的信息就得去现场查看隐患了；
S4：当微颗粒探测模块监测到烟雾颗粒时，立即通过消防报警模块进行报警，提醒值班人员及时进行灭火。
9.根据权利要求8所述的主动式过热和放电隐患监测超前预警系统的工作方法，其特征在于，还包括粒子浓度计算公式为ns＝Ns/Vs，其中ns表示单位体积内的微粒浓度，Ns表示烟尘粒子数，Vs表示烟气的容积。
10.根据权利要求9所述的主动式过热和放电隐患监测超前预警系统的工作放大，其特征在于，所述异常类型包括正常、过热、暗火和明火，且异常类型与温度、湿度、一氧化碳和硫化氢浓度以及微粒和烟雾颗粒数量相关。
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