CN220855839U - 一种配电箱的电气火灾预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及配电室技术领域，提供一种配电箱的电气火灾预警装置，包括单片机控制电路、4G通信模块、云服务器、激光粒子传感器检测电路、水浸检测电路、电源电路和箱门检测电路，激光粒子传感器检测电路设于配电箱内电线与保护电器附近检测烟粒子浓度并发送至单片机控制电路，水浸检测电路设于配电箱内检测箱内是否浸水并将检测信息发送至单片机控制电路，箱门检测电路包括干簧管QT1、磁铁K1、光电耦合器IC1、电阻R6、电阻R7、电阻R8，磁铁K1安装于配电箱箱体的箱门上，干簧管QT1安装于配电箱箱体门框上且与磁铁K1相配合。本实用新型解决了现有配电箱无法使激光粒子传感器进行电气火灾产生预警的问题。

Description

一种配电箱的电气火灾预警装置

技术领域

本实用新型涉及配电室技术领域，特别涉及一种配电箱的电气火灾预警装置。

背景技术

现有的大多数配电箱生产商所生产的配电箱功能都比较单一，无法对配电箱的运行环境进行长期有效的监控，根据电力高低压配电设备故障引发事故原因的分析和统计，配电线路故障引发的主要原因集中在接触不良导致电阻过大、电缆接头过载、电气元件质量差等几个方面。短路、元器件或线缆过负荷导致导体发热， 使周围物质在极早期电气事故发生中，对空气中粒子识别技术，该探测器能够探测电缆、电气开关等高分子材料第一次热解产生的气体(异味、无味气体)，实现火灾早期探测热解粒子，热解粒子顾名思义就是物质受热时分解出的粒子，粒子是由能够以自由状态存在的物质组成。无论何种原因引起的电气故障，都体现为导体发热。高、低压配电箱内发生电气故障时,原因是发热体是电线与电气元件，在高低压配电箱内发热分解出的粒子主要是烟粒子及气体粒子。利用粒径分析仪器进行相关试验，发现试验材料(电线与保护电器) 存在临界热解温度。低于该温度，热解产生的烟气量低，无法进行可靠探测。当受热温度高于该临界温度后，烟气开始加剧析出。电线及保护电器材料的临界温度一般在 150 ℃ ～ 220 ℃ 。可对该范围烟粒子浓度进行早期探测的主要激光传感器，激光作为光源采集空气中粒子转为电信号，经微处理器转为数字信号至单片机综合判断后，最终经4G模组向系统平台发送告警信息。由于采集热解粒子信号，必须要在高低压箱全封闭有前提下，因而如何保障激光粒子传感器的有效监测是一个亟待解决的问题。

实用新型内容

因此，针对上述的问题，本实用新型提出一种适用于配电箱运行环境进行漏水浸泡或发生火灾或环境温度过高进行监测、及时通报警情的配电箱的电气火灾预警装置。

为解决此技术问题，本实用新型采取以下方案： 一种配电箱的电气火灾预警装置，包括单片机控制电路、4G通信模块、云服务器、激光粒子传感器检测电路、水浸检测电路和电源电路，所述电源电路为单片机控制电路、激光粒子传感器检测电路、水浸检测电路供电，所述单片机控制电路经4G通信模块与云服务器通信连接上传报警信息并由云服务器发送给后台管理人员，还包括箱门检测电路，所述激光粒子传感器检测电路设于配电箱内电线与保护电器附近检测烟粒子浓度并发送至单片机控制电路，所述水浸检测电路设于配电箱内检测箱内是否浸水并将检测信息发送至单片机控制电路，所述箱门检测电路包括干簧管QT1、磁铁K1、光电耦合器IC1、电阻R6、电阻R7、电阻R8，所述磁铁K1安装于配电箱箱体的箱门上，所述干簧管QT1安装于配电箱箱体门框上且与磁铁K1相配合，所述干簧管QT1一端接电源VCC且干簧管QT1另一端经电阻R6与光电耦合器IC1的阳极端相连接，所述光电耦合器IC1的阴极端和发射极均接地，所述光电耦合器IC1的集电极与电阻R7一端和电阻R8一端相连接，所述电阻R7另一端接电源VCC，所述电阻R8另一端输出与单片机控制电路输入相连接。

进一步的改进，所述水浸检测电路包括水浸传感器SJ01、光电耦合器IC2、电阻R9、电阻R10、电阻R11，电源VCC经水浸传感器SJ01与电阻R9一端相连接，电阻R9另一端接光电耦合器IC2的阳极端，所述光电耦合器IC2的阴极端和发射极均接地，所述光电耦合器IC2的集电极与电阻R10一端和电阻R11一端相连接，所述电阻R10另一端接电源VCC，所述电阻R11另一端输出与单片机控制电路输入相连接。

进一步的改进，所述单片机控制电路为89S52芯片及其外围电路。

进一步的改进，所述4G通信模块为MC615-CN芯片及其外围电路。

进一步的改进，还包括灯光警示电路，所述单片机控制电路输出还连接并控制灯光警示电路。

通过采用前述技术方案，本实用新型的有益效果是：将本实用新型的配电箱的电气火灾预警装置安装在各个配电箱上，将箱门检测电路的磁铁K1安装于配电箱箱体的箱门上，并且干簧管QT1安装于配电箱箱体门框上且与磁铁K1相配合，箱门封闭时与干簧管QT1处于闭合状态，当配电箱箱门打开时，干簧管QT1处于断开状态，此时光电耦合器IC1输出高电平，经电阻R8限流输入单片机控制电路，由单片机控制电路内部A/D读取连接判断超过设定时间，如设定180秒后，单片机控制电路则经4G通信模块上传数据至云服务器并由云服务器发送给后台管理人员发送数据信息显示当前配电箱处于长时间超时未关闭状态，及时处理，避免当箱门长时间未关闭时，粒子会通过箱门散发出去，严重影响激光粒子传感器检测电路对配电箱内烟粒子浓度报警阈值判断，保障激光粒子传感器检测电路可实时有效地对高低压配电箱内部电缆或电气节头因电气故障发热产生热解粒子进行检测或由水浸检测电路检测由于外部原因漏水至高低压配电箱内部时，本实用新型的探测器经单片机控制电路通过4G通信模块向云服务上传报警信息并由云服务器发出告警信息至后台管理人员及时处理，可应用于化工、石油、烟草、发电厂、通信机房等，多功能全方位，对极早期电气故障监测预警，在线式服务，监测电力与设备运行提供可靠运行，整体造价成本低，可广泛推广应用。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电路原理框图；

图2是本实用新型实施例的电路原理图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参考图1和图2，优选的本实用新型的配电箱的电气火灾预警装置，包括单片机控制电路1、4G通信模块2、云服务器3、激光粒子传感器检测电路4、水浸检测电路5、箱门检测电路6、灯光警示电路7和电源电路8，所述电源电路为单片机控制电路1、激光粒子传感器检测电路4、水浸检测电路5、箱门检测电路6供电，所述单片机控制电路1为89S52芯片及其外围电路，所述4G通信模块2为MC615-CN芯片及其外围电路，所述单片机控制电路1经4G通信模块2与云服务器3通信连接上传报警信息并由云服务器3发送给后台管理人员，所述激光粒子传感器检测电路4设于配电箱内电线与保护电器附近检测烟粒子浓度并发送至单片机控制电路1，所述水浸检测电路5设于配电箱内检测箱内是否浸水并将检测信息发送至单片机控制电路1，所述单片机控制电路1输出还连接并控制灯光警示电路7，所述箱门检测电路6包括干簧管QT1、磁铁K1、光电耦合器IC1、电阻R6、电阻R7、电阻R8，所述磁铁K1安装于配电箱箱体的箱门上，所述干簧管QT1安装于配电箱箱体门框上且与磁铁K1相配合，所述干簧管QT1一端接电源VCC且干簧管QT1另一端经电阻R6与光电耦合器IC1的阳极端相连接，所述光电耦合器IC1的阴极端和发射极均接地，所述光电耦合器IC1的集电极与电阻R7一端和电阻R8一端相连接，所述电阻R7另一端接电源VCC，所述电阻R8另一端输出与单片机控制电路1的89S52芯片第22引脚相连接。

所述水浸检测电路5包括水浸传感器SJ01、光电耦合器IC2、电阻R9、电阻R10、电阻R11，电源VCC经水浸传感器SJ01与电阻R9一端相连接，电阻R9另一端接光电耦合器IC2的阳极端，所述光电耦合器IC2的阴极端和发射极均接地，所述光电耦合器IC2的集电极与电阻R10一端和电阻R11一端相连接，所述电阻R10另一端接电源VCC，所述电阻R11另一端输出与单片机控制电路1的89S52芯片第25引脚相连接。

所述激光粒子传感器检测电路4包括激光粒子传感器UT、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管D1、电容C3和放大器U2，所述放大器U2为LM358，激光粒子传感器UT的电源端接VCC，激光粒子传感器UT输出分别连接电阻R1一端和电阻R2一端，电阻R1另一端和电阻R2另一端均与放大器U2第三引脚相连接，放大器U2第二引脚分别与电阻R3一端和电阻R4一端相连接，电阻R3另一端接地，电阻R4另一端与放大器U2第一引脚和电阻R5一端相连接，电阻R5另一端接二极管D1正极，二极管D1负极与单片机控制电路1的89S52芯片第38引脚和电容C3一端相连接，电容C3另一端接地。

工作原理：由激光粒子传感器UT采集配电箱电线与保护电器发热散发出的粒子，电线及保护电器材料的临界温度一般在 150 ℃ ～ 220 ℃ ，当受热温度高于该临界温度后，烟气开始加剧析出，通过激光粒子传感器UT内部采集光学烟密度计，当测量该温度区间的烟粒子浓度响应范围为0．02% obs / m ～ 0．52% obs /m时，激光粒子传感器UT输出电信号，经电阻R2限流输入至放大器U2的信号端，经放大器U2内部信号放大后，由第1引脚输出，经二极管D1隔离输出至单片机控制电路1的89S52芯片U1第38引脚，由单片机控制电路1的89S52芯片U1内部A/D读取并逻辑计算，单片机控制电路1的89S52芯片U1根据电压与浓度的关系即可计算出当前空气中的粒子浓度，如判断超限报警阈值后，单片机控制电路1的89S52芯片U1第3引脚输出低电平，推动灯光警示电路7亮报警灯；另一路输出，单片机控制电路1的89S52芯片U1内部A/D读取并逻辑判断超限报警阈值后，驱动4G通信模块2为MC615-CN芯片U3A向云服务器发送数据信息，经云服务器的云平台软件解析后显示配电箱粒子报警参数、时间、地址等类型发送给后台管理人员，对供电运行安全，提供极早期预警。

箱门检测电路6用于检测箱门状态，当箱门长时间未关闭时，粒子会通过箱门散发出去，严重影响粒子浓度报警阈值判断。安装于箱门的磁铁K1，平时与干簧管QT1处于闭合状态，当配电箱门打开时，干簧管QT1处于断开状态，使光电耦合器IC1输出高电平，光电耦合器IC1经电阻R8限流输入至单片机控制电路1的89S52芯片U1第22脚呈高电平状态，由单片机控制电路1的89S52芯片U1内部A/D读取连接判断超过设定的时长180秒后，单片机控制电路1的89S52芯片U1驱动4G通信模块2为MC615-CN芯片U3A向云服务器发送数据信息，经云服务器的云平台软件解析后显示当前配电箱处于长时间超时未关闭状态。

水浸检测电路5用于检测配电箱受外来浸水时所引发电气短路故障。安装于配电箱内的水浸传感器SJ01浸到水时，电源电压经电阻R9限流输入至光电耦合器IC2，光电耦合器IC2呈低电平，经电阻R8限流输入至单片机控制电路1的89S52芯片U1第25脚呈低电平状态，由单片机控制电路1的89S52芯片U1内部A/D读取连接判断后，驱动4G通信模块2为MC615-CN芯片U3A向云服务器发送数据信息，经云服务器的云平台软件解析后显示当前配电箱有浸水现象，以便及时进行排水措施，对水浸配电箱进行预警。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种配电箱的电气火灾预警装置，包括单片机控制电路、4G通信模块、云服务器、激光粒子传感器检测电路、水浸检测电路和电源电路，所述电源电路为单片机控制电路、激光粒子传感器检测电路、水浸检测电路供电，所述单片机控制电路经4G通信模块与云服务器通信连接上传报警信息并由云服务器发送给后台管理人员，其特征在于：还包括箱门检测电路，所述激光粒子传感器检测电路设于配电箱内电线与保护电器附近检测烟粒子浓度并发送至单片机控制电路，所述水浸检测电路设于配电箱内检测箱内是否浸水并将检测信息发送至单片机控制电路，所述箱门检测电路包括干簧管QT1、磁铁K1、光电耦合器IC1、电阻R6、电阻R7、电阻R8，所述磁铁K1安装于配电箱箱体的箱门上，所述干簧管QT1安装于配电箱箱体门框上且与磁铁K1相配合，所述干簧管QT1一端接电源VCC且干簧管QT1另一端经电阻R6与光电耦合器IC1的阳极端相连接，所述光电耦合器IC1的阴极端和发射极均接地，所述光电耦合器IC1的集电极与电阻R7一端和电阻R8一端相连接，所述电阻R7另一端接电源VCC，所述电阻R8另一端输出与单片机控制电路输入相连接。

2.根据权利要求1所述的配电箱的电气火灾预警装置，其特征在于：所述水浸检测电路包括水浸传感器SJ01、光电耦合器IC2、电阻R9、电阻R10、电阻R11，电源VCC经水浸传感器SJ01与电阻R9一端相连接，电阻R9另一端接光电耦合器IC2的阳极端，所述光电耦合器IC2的阴极端和发射极均接地，所述光电耦合器IC2的集电极与电阻R10一端和电阻R11一端相连接，所述电阻R10另一端接电源VCC，所述电阻R11另一端输出与单片机控制电路输入相连接。

3.根据权利要求1所述的配电箱的电气火灾预警装置，其特征在于：所述单片机控制电路为89S52芯片及其外围电路。

4.根据权利要求1所述的配电箱的电气火灾预警装置，其特征在于：所述4G通信模块为MC615-CN芯片及其外围电路。

5.根据权利要求1所述的配电箱的电气火灾预警装置，其特征在于：还包括灯光警示电路，所述单片机控制电路输出还连接并控制灯光警示电路。