周凱鋒　張志峰　周妙秀

摘 要：文章介紹了變電站溫濕度在線監(jiān)控系統(tǒng)，包括總體構(gòu)架、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計等內(nèi)容，最后總結(jié)了監(jiān)控系統(tǒng)的創(chuàng)新點。

關(guān)鍵詞：溫濕度；監(jiān)控；系統(tǒng)

溫度和濕度是影響變電站電力設(shè)備正常運行的關(guān)鍵參數(shù)。因此，精確測量電力設(shè)備運行環(huán)境的溫濕度真實值十分重要。變電站電力設(shè)備很多是精密儀器，對環(huán)境要求很嚴(yán)格，溫濕度值必須符合規(guī)定，所以從設(shè)計上必須考慮多點監(jiān)測，并達(dá)到在線實時傳輸。本文研發(fā)的變電站溫濕度在線監(jiān)控系統(tǒng)克服了目前變電站溫濕度測控方式的缺陷，包括人工采集數(shù)據(jù)浪費時間，布線成本高且傳輸距離短等問題。新型監(jiān)控系統(tǒng)由三大部分組成：若干個檢測單元、系統(tǒng)集成單元、綜合控制單元。監(jiān)控系統(tǒng)工作過程分為3個步驟：（1）當(dāng)檢測單元測量值超過設(shè)定閥值時，觸發(fā)蜂鳴器發(fā)出聲音報警，且傳輸當(dāng)前溫濕度值到系統(tǒng)集成單元。（2）系統(tǒng)集成單元處理接收到的數(shù)據(jù)，處理后的數(shù)據(jù)通過RS-485串口后，進(jìn)入綜合控制單元。（3）綜合控制單元的數(shù)據(jù)庫儲存接收到的數(shù)據(jù)信息，方便供用戶隨時調(diào)用查看，可以形成圖形和報表，給技術(shù)人員提供技術(shù)分析。

1 變電站溫濕度實時監(jiān)測系統(tǒng)組成介紹

本文研究開發(fā)的變電站溫濕度實時監(jiān)控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)具有多點采集數(shù)據(jù)的特點，實現(xiàn)集中監(jiān)控的方式，兼有一對多傳輸數(shù)據(jù)和一對一傳輸數(shù)據(jù)的特征。即多個現(xiàn)場檢測單元對應(yīng)一個綜合控制單元和一個系統(tǒng)集成單元。綜合考慮變電站現(xiàn)場實際環(huán)境和用戶需求，多點位布置溫濕度傳感器。數(shù)據(jù)通信方式多樣化，用戶可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用無線數(shù)據(jù)通信或RS-485通信或綜合采用兩種通信模式。在無線數(shù)據(jù)通信模式下，變電站布置相近的溫濕度傳感器通過網(wǎng)絡(luò)組成局域網(wǎng)，利用RS485總線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，再由同一個系統(tǒng)集成模塊與綜合控制單元進(jìn)行通信。

由綜合控制單元按輪詢方式向現(xiàn)場檢測單元發(fā)送指令，讀取變電站布置各個點位的溫濕度傳感器測量的數(shù)據(jù)值，數(shù)據(jù)傳輸采用Modbus協(xié)議，有效地避免了傳輸過程中數(shù)據(jù)失真，且能保證數(shù)據(jù)的兼容性。

在變電站匯控箱安裝模塊化的智能溫濕度測控器，實施監(jiān)測、顯示、記錄每臺抽濕機的工作狀態(tài)，并可通過終端監(jiān)控軟件平臺手動對抽濕機的啟停進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，將濕度參數(shù)與抽濕機啟停進(jìn)行聯(lián)動，當(dāng)濕度超高時，自動啟動抽濕機，消除濕氣對設(shè)備的腐蝕危害，提高了電氣絕緣性能，保障設(shè)備的運行安全。本監(jiān)控系統(tǒng)采用SQL網(wǎng)絡(luò)型數(shù)據(jù)庫，可以儲存變電站各溫濕度傳感器測量的數(shù)據(jù)值，用戶可以查詢記錄任意時間段的數(shù)據(jù)，同時對實時在線監(jiān)測的異常數(shù)據(jù)能進(jìn)行聲光報警。

在變電站匯控箱安裝模塊化的智能溫濕度測控器，實施監(jiān)測、顯示、記錄每臺抽濕機的工作狀態(tài)，并可通過終端監(jiān)控軟件平臺手動對抽濕機的啟停進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，將濕度參數(shù)與抽濕機啟停進(jìn)行聯(lián)動，當(dāng)濕度超高時，自動啟動抽濕機，消除濕氣對設(shè)備的腐蝕危害，提高了電氣絕緣性能，保障設(shè)備的運行安全[1]。

2 硬件設(shè)計

變電站溫濕度實時監(jiān)控系統(tǒng)硬件由兩大部分構(gòu)成，即檢測單元和系統(tǒng)集成單元設(shè)計。

2.1 檢測單元設(shè)計

現(xiàn)場檢測單元各部分組成如圖2所示，包括微控制器、電力通信模塊、復(fù)位電路模塊、溫濕度傳感器、報警模塊、顯示模塊、鍵盤模塊等。其中為控制器選用STC89C52芯片，它的I/O接口與溫濕度傳感器的2線串行接口連接，不需要通過數(shù)模轉(zhuǎn)換就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取功能。通常將SHT10芯片作為溫濕度傳感器。優(yōu)于傳統(tǒng)檢測電路，具有簡單、經(jīng)濟(jì)、實用、可靠等特點。變電站環(huán)境溫濕度通過布置在變電站的各個溫濕度傳感器檢測參數(shù)值。

2.2 系統(tǒng)集成單元設(shè)計

系統(tǒng)集成單元的原理如圖3所示，總體構(gòu)架包括微控制器模塊、電源調(diào)理模塊、人機接口模塊、通信通道隔離電路等。其中通信通道隔離電路與綜合控制單元、檢測單元通信接口相連接。

如果把系統(tǒng)集成單元各模塊與人器官做比較的話，微控制器模塊相當(dāng)于人的大腦，向電源調(diào)理模塊、人機接口模塊、通信通道隔離電路發(fā)送指令，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和分配其他模塊的工作內(nèi)容；電源調(diào)理模塊向其他各模塊提供動力，就像人的心臟為人提供動力；通信通道隔離電路向綜合控制單元、檢測單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，人機接口模塊顯示微控制器模塊的數(shù)據(jù)。集成單元與變電站現(xiàn)場布置的各溫濕度傳感器通過不同的地址碼進(jìn)行一對多通信，接收到溫濕度數(shù)據(jù)后，先將參數(shù)打包處理，然后再傳輸給綜合控制單元[2]。

3 軟件設(shè)計

檢測單元、系統(tǒng)集成單元和綜合控制單元都有自己的工作軟件界面，其各自的功能可以在軟件中實現(xiàn)。其中檢測單元軟件負(fù)責(zé)顯示現(xiàn)場各溫濕度傳感器測量的數(shù)據(jù)，接收系統(tǒng)集成單元軟件發(fā)送過來的指令和數(shù)據(jù)等信息。系統(tǒng)集成單元軟件負(fù)責(zé)查詢各檢測單位通信地址碼，分辨各溫濕度傳感器數(shù)據(jù)真實性，匯總溫濕度參數(shù)值，打包處理及傳輸?shù)裙ぷ鲀?nèi)容。綜合控制單元功能軟件由VC++編程實現(xiàn)工作界面，建立SQL數(shù)據(jù)庫，以串行接口實現(xiàn)與各檢測單元一對多通信，和系統(tǒng)集成單位一對一通信。具有數(shù)據(jù)設(shè)定、控制、報警、顯示等多種功能。綜合控制單元的界面可以給用戶提供圖形、報表的方式供他們查看，而形成這些圖形、報表的數(shù)據(jù)由現(xiàn)場檢測單元測量所得，并經(jīng)過系統(tǒng)集成單元打包處理后發(fā)送過來的。使用者可以通過軟件的菜單功能調(diào)出數(shù)據(jù)庫，并以圖形或報表形式再現(xiàn)顯示，數(shù)據(jù)庫具有按檢測位號查詢、按月度查詢、按自定義時間段查詢等3種方式，從而實現(xiàn)了對變電站環(huán)境溫濕度的監(jiān)控與管理。

不僅可對本項目的端子箱內(nèi)部溫濕度和抽濕機進(jìn)行監(jiān)控管理，還可以對站內(nèi)機房環(huán)境等其他設(shè)備進(jìn)行集中的監(jiān)控管理。如：站內(nèi)機房溫濕度、空調(diào)、消防、水浸、視頻等，滿足用戶未來大數(shù)據(jù)整合管理的需求。本系統(tǒng)采用無線網(wǎng)絡(luò)自組網(wǎng)，對現(xiàn)場無布線要求，施工簡易，可操作性強，推廣簡單，應(yīng)用廣泛。使維護(hù)管理人員及時掌握端子箱運行環(huán)境的溫濕度值以及抽濕機設(shè)備的工作狀態(tài)，從而顯著提高端子箱運行的安全性和可靠性。

4 結(jié)語

監(jiān)控系統(tǒng)采用SQL網(wǎng)絡(luò)型數(shù)據(jù)庫并提供了設(shè)備實時數(shù)據(jù)的第三方接口，提供手機APP應(yīng)用，可以與用戶實際管理體制進(jìn)行配合管理，真正做到無人值守并融入用戶的管理方式。將以前不注重但卻對電力安全運營擁有相當(dāng)影響的端子箱，納入管理系統(tǒng)中來，進(jìn)一步提高電力運維的安全性。監(jiān)控平臺界面顯示采用全中文界面，圖形化設(shè)計，支持電子地圖功能。界面的結(jié)構(gòu)、層次清晰明了，能夠?qū)崟r直觀地顯示設(shè)備的運行數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)，場景仿真。

[參考文獻(xiàn)]

[1]陳永利，張自賓，李曉銀.糧食倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)[J].儀器儀表學(xué)報，2003（4）：305-306.

[2]薛小鈴.單片機接口模塊應(yīng)用與開發(fā)實例詳解[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010.