淺談基于GSM的配電室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與產(chǎn)品選型

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：利用GSM無線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣泛、使用可靠等優(yōu)點(diǎn)，本文研究了采用短信消息(SMS)對(duì)配電室濕度、漏水及煙氣等指標(biāo)的異常進(jìn)行報(bào)警的智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能及時(shí)通過SMS技術(shù)將異?，F(xiàn)象傳到中控室的計(jì)算機(jī)及值班人員手機(jī)上，并能作出顯示異常發(fā)生地點(diǎn)、時(shí)間及語音提示等動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)控。相比傳統(tǒng)監(jiān)控方式，該系統(tǒng)具有成本低、可擴(kuò)展性好的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：GSM短信消息SMS配電

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

如圖1所示為配電室環(huán)境傳感器布局圖。該配電室分布了濕度傳感器、漏水傳感器、煙氣傳感器和溫度傳

圖1配電室環(huán)境傳感器布局圖

感器，主要是考慮到影響配電室正常工作的主要因素有：(1)濕度，冬天暖氣跑水產(chǎn)生大量的水蒸氣，會(huì)使配電柜內(nèi)部器件出現(xiàn)短路問題。(2)漏水，房頂漏水從配電柜頂部流入到配電柜里，使配電柜內(nèi)部器件短路損壞。(3)煙氣，配電柜內(nèi)電路設(shè)備可能會(huì)因老化問題出現(xiàn)短路甚至火災(zāi)問題，該現(xiàn)象可能會(huì)伴有火花、氣體等現(xiàn)象發(fā)生。

本監(jiān)控系統(tǒng)主要由環(huán)境傳感器(濕度傳感器、漏水傳感器、煙霧傳感器及溫度傳感器)、總線控制器監(jiān)控分站、SMS報(bào)警模塊及中控計(jì)算機(jī)組成。如圖2所示。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)如下功能有：

(1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電室濕度、漏水、煙氣、溫度等環(huán)境指標(biāo)。

(2)當(dāng)出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)，能及時(shí)將信息發(fā)送給中控計(jì)算機(jī)及自己。

(3)進(jìn)行語音報(bào)警。

圖2監(jiān)控系統(tǒng)原理圖

2軟硬件設(shè)計(jì)

2.1硬件設(shè)計(jì)

濕度監(jiān)測(cè)主要是為監(jiān)測(cè)冬天暖氣跑出水蒸氣引起配電柜內(nèi)部電路短路的問題。濕度情況采集系統(tǒng)選用Honeywell公司的HH3610相對(duì)濕度濕度傳感器，該傳感器是線性的頻率輸出濕度檢測(cè)模塊，且可以實(shí)現(xiàn)一總線通信，使用十分便捷。

漏水檢測(cè)主要是針對(duì)房頂是否存在漏水從配電柜頂部流入配電柜的問題，可采用漏水繩作為采集傳感器，在實(shí)際檢測(cè)中設(shè)定一個(gè)*低報(bào)警值，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)定。

煙氣傳感器是火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)中的傳感器，也是火災(zāi)發(fā)生的重要信息。系統(tǒng)選用DS250TH傳感器，該傳感器采用紅外光電衰減式監(jiān)測(cè)原理且為差分輸出信號(hào)，能有效消除外界雜散光的干擾。

溫度傳感器主要要實(shí)現(xiàn)配電室現(xiàn)場(chǎng)的溫度與溫度變化速率的采集。該系統(tǒng)選用了DALLAS公司的數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20，該芯片具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無需外接電路即可實(shí)現(xiàn)據(jù)準(zhǔn)確可靠測(cè)量。

監(jiān)控分站由MCUat89c52控制模塊[3]、GSM通信模塊及RS-232接口電路及手動(dòng)脫扣構(gòu)成，利用串口轉(zhuǎn)換器，將串口轉(zhuǎn)換成RS-485電平與各個(gè)傳感器模塊進(jìn)行通信，將濕度傳感器模塊、漏水傳感器模塊、氣體傳感器模塊、煙霧傳感器模塊和溫度傳感器模塊的信號(hào)進(jìn)行處理，將采集來的數(shù)據(jù)與預(yù)定閥值對(duì)比判斷，若超過則通過SMS短信平臺(tái)將報(bào)信息傳送給中控計(jì)算機(jī)及監(jiān)控人員手機(jī)中，同時(shí)可通過系統(tǒng)反饋信息控制脫扣電路切斷電路，從而保證現(xiàn)場(chǎng)安全。下圖4為脫扣控制電路框圖。

圖3脫扣控制電路

系統(tǒng)GSM通信模塊采用Siemens公司的新一代無線通信模塊TC35i[4]，該模塊可以提供穩(wěn)定可靠的短消息服務(wù)(shortMessageService)。GSM模塊正常工作頻段為900MHz和1800MHz兩個(gè)頻段，對(duì)應(yīng)頻段功耗分別為2W和1W。模塊有AT命令集接口，支持文本短消息。通過40引腳的ZIF連接器與外界連接，另有50Ω天線連接器連接天線。GSM通信模塊的組成框圖如圖4所示。

圖4GSM通信模塊組成框圖

中控計(jì)算機(jī)主要用于接收監(jiān)控分站發(fā)送來的異常狀況，并根據(jù)事前對(duì)各個(gè)配電室分配的編號(hào)，能準(zhǔn)確判斷出異常的來源地，然后將相關(guān)的信息進(jìn)行報(bào)警顯示和語音提示，同時(shí)將該異常的發(fā)生時(shí)間地點(diǎn)等信息進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.2軟件設(shè)計(jì)

2.2.1軟件流程

監(jiān)控分站上電自檢、初始化以后，程序首先開始采集濕度傳感器、漏水傳感器、煙氣傳感器及溫度傳感器數(shù)據(jù)，經(jīng)過信號(hào)處理以后，將所獲取的參數(shù)與預(yù)設(shè)閥值進(jìn)行比較判斷。如果能判斷出現(xiàn)異常狀況，則驅(qū)動(dòng)GSM模塊向中控計(jì)算機(jī)和手機(jī)發(fā)出SMS信息，并等待中控計(jì)算機(jī)反饋，如獲得指示信息，則驅(qū)動(dòng)脫扣控制電路切斷配電室電源；如果未獲得動(dòng)作信息則繼續(xù)監(jiān)控環(huán)境參數(shù)，并間隔預(yù)設(shè)時(shí)間發(fā)送SMS信息直到異常狀況消失或工作人員復(fù)位。

2.2.2SMS短信處理策略

當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到異常狀況時(shí)，將自動(dòng)根據(jù)預(yù)設(shè)定聯(lián)系信息，向自己和中控計(jì)算機(jī)發(fā)送相應(yīng)SMS信息，以便及時(shí)解決異常狀況。

strMsgH.Format(_S(“當(dāng)前濕度傳感器報(bào)警"),s);

}

elseif(l>l_max)

{bNormalL=FALSE;

strMsgL.Format(_S(“當(dāng)前漏水傳感器報(bào)警"),s);

}

elseif(s>s_max)

{bNormalS=FALSE;

strMsgS.Format(_S(“當(dāng)前煙霧傳感器報(bào)警"),s);

}

elseif(t>t_max)

{bNormalT=FALSE;

strMsgT.Format(_S(“當(dāng)前溫度傳感器報(bào)警"),s);

}

if(CtestApp::Messagenum1==0)

{//調(diào)用sendSMS()函數(shù)發(fā)送報(bào)警信息

For(i=0,i<1000,i++);

Intret=sendSMS(CTestApp,CTestApp::ListNums,buf2);

CTestApp::Messagenum1++;}

3安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

3.1概述

配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏、通訊管理機(jī)、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)（云臺(tái)球機(jī)、槍機(jī)）、環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統(tǒng)（燈光、空調(diào)、除濕機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵）、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監(jiān)控子系統(tǒng)（雙鑒檢測(cè)器）。

3.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4系統(tǒng)功能

3.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

能夠顯示配電室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電室環(huán)境參數(shù)信息，實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。

3.4.2數(shù)據(jù)查詢

在人機(jī)界面中，可以直接查看配電室中各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

3.4.3曲線查詢

可以直接查看各電參量曲線。

3.4.4運(yùn)行報(bào)表

查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表。

3.4.5實(shí)時(shí)告警

具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟?、濕度、有害氣體、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

3.4.6歷史事件查詢

能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。 

3.4.7用戶權(quán)限管理

設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

3.4.8網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

支持實(shí)時(shí)監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3.4.9遙控功能

可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

3.5系統(tǒng)硬件配置

4結(jié)語

經(jīng)實(shí)際測(cè)試，該配電室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)達(dá)到預(yù)定的功能要求，能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)并及時(shí)的發(fā)送報(bào)警信息，能夠可靠穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能監(jiān)測(cè)，大大節(jié)省了配電室運(yùn)營成本，為提高企業(yè)配電系統(tǒng)的管理水平起到積極作用。由于該系統(tǒng)采用嵌入式模塊化設(shè)計(jì)模式，具有可擴(kuò)展性強(qiáng)，智能化程度高，因此非常具有實(shí)用意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟飛,羅愛斌.多點(diǎn)溫濕度測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)改性粉煤灰吸附性能的研究[J].電子技術(shù),2008(1):47-49.

[2]韓小斌,朱永文.數(shù)字式溫度傳感器DS18B20及其應(yīng)用[J].電子技術(shù),2002(1):47-48.

[3]余永權(quán).ATMEL89系列Flash單片機(jī)原理及應(yīng)用[J].電子工業(yè)出版社,1997,6(1):21-27.

[4]胡修林,李喜林,唐祖平.基于嵌入式多任務(wù)系統(tǒng)的串口通信[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2006,2(1):

[5]賈雪正.淺談基于GSM的配電室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].

[6]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.

作者簡(jiǎn)介：

劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事配電室在線監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及應(yīng)用。