安科瑞對GSM的配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設計與產品選型

摘  要：利用GSM無線通信網絡覆蓋廣泛、使用可靠等優(yōu)點，本文研究了采用短信消息(SMS)對配電室濕度、漏水及煙氣等指標的異常進行報警的智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能及時通過SMS技術將異常現象傳到中控室的計算機及值班人員手機上，并能作出顯示異常發(fā)生地點、時間及語音提示等動作，從而實現無人監(jiān)控。相比傳統(tǒng)監(jiān)控方式，該系統(tǒng)具有成本低、可擴展性好的優(yōu)點，具有良好的應用前景。

關鍵詞：GSM短信消息；SMS配電

1系統(tǒng)總體設計

  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感器。

圖1配電室環(huán)境傳感器布局圖

1.1 影響配電室正常工作的因素

   影響配電室正常工作的主要因素有：

(1)濕度。冬天暖氣跑水產生大量的水蒸氣，會使配電柜內部器件出現短路問題。

(2)漏水。房頂漏水從配電柜頂部流入到配電柜里，使配電柜內部器件短路損壞。

(3)煙氣。配電柜內電路設備可能會因老化問題出現短路甚至火災問題，該現象可能會伴有火花、氣體等現象發(fā)生。

1.2監(jiān)控系統(tǒng)原理

   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報警模塊及中控計算機組成。如圖2所示。系統(tǒng)主要實現如下功能有：

(1)實時監(jiān)測配電室濕度、漏水、煙氣、溫度等環(huán)境指標。

(2)當出現異常狀態(tài)時，能及時將信息發(fā)送給中控計算機及先關人員。

(3)進行語音報警。

圖2監(jiān)控系統(tǒng)原理圖

2軟硬件設計

2.1硬件設計

2.1.1濕度監(jiān)測

    主要是為監(jiān)測冬天暖氣跑出水蒸氣引起配電柜內部電路短路的問題。濕度情況采集系統(tǒng)選用Honeywell公司的HH3610相對濕度濕度傳感器，該傳感器是線性的頻率輸出濕度檢測模塊，且可以實現一總線通信，使用十分便捷。

2.1.2漏水檢測

    主要是針對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，在實際檢測中設定一個*低報警值，用戶可以根據實際情況自行設定。

2.1.3煙氣傳感器

    主要是火災報警監(jiān)控系統(tǒng)中的傳感器，也是火災發(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)測原理且為差分輸出信號，能消*外界雜散光的干擾。

2.1.4溫度傳感器

    主要要實現配電室現場的溫度與溫度變化速率的采集。該系統(tǒng)選用了DALLAS公司的數字式集成溫度傳感器DS18B20，該芯片具有硬件結構簡單，無需外接電路即可實現據準確可靠測量。

2.1.5監(jiān)控分站

    由MCUat89c52控制模塊[3]、GSM通信模塊及RS-232接口電路及手動脫扣構成，利用串口轉換器，將串口轉換成RS-485電平與各個傳感器模塊進行通信，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進行處理，將采集來的數據與預定閥值對比判斷，若超過則通過SMS短信平臺將報信息傳送給中控計算機及監(jiān)控人員手機中，同時可通過系統(tǒng)反饋信息控制脫扣電路切斷電路，從而保證現場安*。下圖4為脫扣控制電路框圖。

圖3脫扣控制電路

2.1.6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(shortMessageService)。GSM模塊正常工作頻段為900MHz和1800MHz兩個頻段，對應頻段功耗分別為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

2.1.7中控計算機

    主要用于接收監(jiān)控分站發(fā)送來的異常狀況，并根據事前對各個配電室分配的編號，能準確判斷出異常的來源地，然后將相關的信息進行報警顯示和語音提示，同時將該異常的發(fā)生時間地點等信息進行存儲。

2.2 軟件設計

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據，經過信號處理以后，將所獲取的參數與預設閥值進行比較判斷。如果能判斷出現異常狀況，則驅動GSM模塊向中控計算機和相關人員發(fā)出SMS信息，并等待中控計算機反饋，如獲得指示信息，則驅動脫扣控制電路切斷配電室電源；如果未獲得動作信息則繼續(xù)監(jiān)控環(huán)境參數，并間隔預設時間發(fā)送SMS信息直到異常狀況消失或工作人員復位。

2.2.2SMS短信處理策略

   當系統(tǒng)監(jiān)測到異常狀況時，將自動根據預設定聯(lián)系信息，向相關人員和中控計算機發(fā)送相應SMS信息，以便及時解決異常狀況。

strMsgH.Format(_S(“當前濕度傳感器報警"),s);

}

elseif(l>l_max)

{bNormalL=FALSE;

strMsgL.Format(_S(“當前漏水傳感器報警"),s);

}

elseif(s>s_max)

{bNormalS=FALSE;

strMsgS.Format(_S(“當前煙霧傳感器報警"),s);

}

elseif(t>t_max)

{bNormalT=FALSE;

strMsgT.Format(_S(“當前溫度傳感器報警"),s);

}

if(CtestApp::Messagenum1==0)

{//調用sendSMS()函數發(fā)送報警信息

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、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)（云臺球機、槍機）、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統(tǒng)（燈光、空調、除*機、風機、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)（雙鑒檢測器）。

3.2應用場所

    適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設計、施工和運行維護。

3.3系統(tǒng)結構

3.4系統(tǒng)功能

3.4.1實時監(jiān)測

   能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數信息，實時顯示有關故障、告警等信息。

3.4.2曲線查詢

   可以直接查看各電參量曲線。

3.4.3歷史事件查詢

  能夠對產生的所有事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。 

3.4.4運行報表

  查詢配電室內設備的運行數據報表。

3.4.5實時告警

  具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

3.4.6網絡拓撲圖

  支持實時監(jiān)視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網絡結構。

3.4.7用戶權限管理

  設置了用戶權限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。

3.4.8數據查詢

   在人機界面中，可以直接查看配電室中各個設備的運行數據。

3.4.9遙控功能

  可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的設備進行遠程遙控操作。

3.5系統(tǒng)硬件配置

4 結語

   經實際測試，該配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)達到預定的功能要求，能夠實時的監(jiān)測并及時的發(fā)送報警信息，能夠可靠穩(wěn)定地實現遠程智能監(jiān)測，大大節(jié)省了配電室運營成本，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計模式，具有可擴展性強，智能化程度高，因此非常具有實用意義。

參考文獻

[1]孟飛,羅愛斌.多點溫濕度測量儀的設計改性粉煤灰吸附性能的研究[J].電子技術,2008(1):47-49.

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

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

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

[5]賈雪正.淺談基于GSM的配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設計[J].

[6]企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.05版.