基于GPRS的远程电气设备红外温度监测系统

刘金华,皮大能

(湖北师范学院 机电与控制工程学院， 湖北 黄石 435002)

基于GPRS的远程电气设备红外温度监测系统

刘金华,皮大能

(湖北师范学院 机电与控制工程学院， 湖北 黄石 435002)

电力系统中电气设备的安全运行，特别是变电站等无人值岗的区域安全非常重要；电气设备的故障大多表现为温度的异常，需要对电气设备温度进行有效监测，从而尽快发现故障。系统地介绍了由监控中心计算机和远程测量终端通过GPRS无线通讯移动网所构成的电气设备红外温度在线监测系统的工作原理；给出了红外测温技术的远程温度监测终端的硬件、软件的设计思路。

电气设备；红外技术；温度测量；GPRS

随着智能电网的建设，电力系统对电气设备的安全运行中的远程监测提出了更高的要求。为保障电气设备的安全生产和提高电气设备运行的可靠性,需要对电气设备的过热部位进行温度远程在线监测,做到温度越限报警。我们可以利用红外测温模块测量电气设备的温度数据，然后与电气设备正常运行时的温度进行比较分析来判断电气设备是否发生故障。

在配电自动化系统中能采用GPRS进行数据传输, 则可轻易实现对系统的监控, 而且系统扩展方便, 工程实施快、简单易行, 性价比高, 工程费用低, 可靠性好, 日常维护工作量小。因此用GPRS来实现信息的远程传输, 为电力网的监控开辟了新方法。 目前红外测温技术得到了广泛的应用；远程电气设备温度监测系统国内外近年来有所研究，利用GPRS移动网与红外测温技术相结合的远程监测系统思路有新意。

变电站开关柜、变压器、断路器、封闭母线、隔离开关、电压互感器和电流互感器、电缆头等设备由于绝缘老化或接触不良而造成温度异常变化,进而引发事故的现象时有发生。为解决该问题，采用远程电气设备红外温度监测系统对设备进行实时在线检测，与电气设备正常运行时的温度数据比较，监控中心可以及时地发现电气设备是否有异常情况，尽早发出报警信息。 本文介绍的远程电气设备红外温度监测系统在保障电气设备的安全运行中具有非常积极的意义。

1 远程监测系统总体结构及原理

远程电气设备红外温度监测系统是由监控中心、红外温度监测终端和GPRS与Internet网络三部分构成。远程电气设备红外温度监测系统结构示意图如图1所示。

远程监测终端是对电气设备现场运行温度采用红外温度模块进行实时在线监测；通过通信GPRS网络向监控中心计算机发送监测数据。红外温度监测终端每日的N个整点时刻保存测量数据并自动向监控中心发送整点数据，另外也可随时响应监控中心计算机读实时监测数据和其他控制命令。

监控中心计算机系统能将采集到的各远程监测终端的测量数据保存在数据库中，同时进行数据分析，有问题时报警提示；另外监控中心能对远程监测终端进行时钟校时，能进行自动整点数据接收和实时数据采集，生成和打印报表等。

通信网络由GPRS无线网络和Internet构成,两个网络用来建立起监控中心计算机和远程红外温度监测终端的数据通讯联系。

2 远程红外温度监测终端的设计

远程红外温度监测终端由AT89C52单片机、GPRS通信模块GR47/ GR48、复位及看门狗电路、时钟电路、TN9红外温度计模块、电源等组成，完成电气设备温度数据的采集、处理和传输。其组成方框图如图2所示。

图1 GPRS在线监测系统结构示意图

图2 远程红外温度监测终端框图

TN9红外温度计模块可测量目标温度和环境温度，具有响应速度快、测量精度高、测量范围广的特点；而且它具备SPI接口，可以很方便地与MCU传输数据。

GR47具有以下主要特点：工作频段为GSM900/1800MHz，满足GSMPhase2+标准；内嵌TCP/IP协议；工作温度为-30～+75℃，满足工业控制的需求；属B类GPRS模块，即可用于GPRS分组业务和GSM话音业务，但两者不能同时工作，需人工切换；内置A/D转换、D/A转换和实时时钟等子模块；支持3V和5V的SIM卡，不支持1.8V的SIM卡，所以使用前要先确认SIM卡类型是否正确。

3 软件设计

软件包括主程序和数据传送子程序。

设计的主程序是在接通电源后，对AT89C52单片机进行系统初始化，接收红外测温模块发送出来的帧信息开始测温，并且单片机开始读取数据，当读取数据为规定数值时，AT89C52单片机就开始计算温度值，然后保存温度数据并通过数码管显示此温度值，同时调用数据传送子程序通过GPRS通信模块进行远程传送。主程序流程图如图3所示。

4 结束语

红外测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了重要作用；比起接触式测温方法，红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点，因而广泛应用于电力系统中。本系统通过利用TN9红外测温模块、AT89C52单片机模块与GPRS通信模块GR47/ GR48构成远程红外温度监测终端，实现了对电气设备温度进行有效的远程监测。

图3 主程序流程图

利用红外状态监测和诊断技术具有远距离、不接触、不取样、不解体，又具有准确、快速、直观等特点，能实时地在线监测和诊断电气设备大多数故障。红外检测技术的应用，对提高电气设备的可靠性与有效性，提高运行经济效益，降低维修成本都有很重要的意义。远程电气设备红外温度监测系统充分利用GPRS技术在远程数据采集方面的优势,对设备进行定期巡检,可以能尽早发现设备异常情况；在保障电气设备的安全运行与提高电力自动化程度中具有非常积极的意义。

[1]刘金华.基于GPRS的远程绝缘子泄漏电流在线监测系统[J]. 湖北师范学院学报(自然科学版)，2010(2)：1～4.

[2]陈 琳，唐 忠，崔昊杨. 电气设备红外测温技术的实现[J]. 电测与仪表,2013,(4): 64～68.

[3]孙文华，窦晓波.基于GPRS无线通信技术的配变监测系统[J].江苏电机工程，2004,23(6):17～19.

[4]曾 强, 舒芳誉, 李清华. 红外测温仪的工作原理及应用[J]. 电子质量, 2007，(1): 25～26.

[5]滕志军. 基于GPRS技术的电力设备远程监控系统研究[J]. 徐州工程学院学报(自然科学版), 2010，(1): 57～60.

Theremoteelectricalequipment'sinfraredtemperaturemonitoringsystembasedonGPRS

LIU Jin-hua,PI Da-neng

(College of Mechatronics and Control Engineering, Hubei Normal University, Huangshi 435002,China)

The safe operation of electrical equipment in power system, especially the security of unmanned regional such as substation is very important.Electrical equipment fault mostly show the temperature anomaly.We must monitor electrical equipment temperature effectively to discover the fault as soon as possible.This paper systematically introduces the operating principle of electrical equipment infrared temperature monitoring system made of monitoring center computer and remote measuring terminal using GPRS wireless mobile network and elaborates the hardware and software design of Infrared temperature measurement technology's remote temperature monitoring terminal.

electrical equipment;infrared technology;temperature measurement;GPRS

2014—03—17

刘金华(1964— )，男，湖北鄂州人， 教授，从事控制工程与电子技术应用方面的教学和科研工作.

TM76

A

1009-2714(2014)03- 0008- 03

10.3969/j.issn.1009-2714.2014.03.002