变电站温湿度在线监控系统研发

周凯锋　张志峰　周妙秀

摘 要：文章介绍了变电站温湿度在线监控系统，包括总体构架、硬件设计、软件设计等内容，最后总结了监控系统的创新点。

关键词：温湿度；监控；系统

温度和湿度是影响变电站电力设备正常运行的关键参数。因此，精确测量电力设备运行环境的温湿度真实值十分重要。变电站电力设备很多是精密仪器，对环境要求很严格，温湿度值必须符合规定，所以从设计上必须考虑多点监测，并达到在线实时传输。本文研发的变电站温湿度在线监控系统克服了目前变电站温湿度测控方式的缺陷，包括人工采集数据浪费时间，布线成本高且传输距离短等问题。新型监控系统由三大部分组成：若干个检测单元、系统集成单元、综合控制單元。监控系统工作过程分为3个步骤：（1）当检测单元测量值超过设定阀值时，触发蜂鸣器发出声音报警，且传输当前温湿度值到系统集成单元。（2）系统集成单元处理接收到的数据，处理后的数据通过RS-485串口后，进入综合控制单元。（3）综合控制单元的数据库储存接收到的数据信息，方便供用户随时调用查看，可以形成图形和报表，给技术人员提供技术分析。

1 变电站温湿度实时监测系统组成介绍

本文研究开发的变电站温湿度实时监控系统组成结构如图1所示。该系统具有多点采集数据的特点，实现集中监控的方式，兼有一对多传输数据和一对一传输数据的特征。即多个现场检测单元对应一个综合控制单元和一个系统集成单元。综合考虑变电站现场实际环境和用户需求，多点位布置温湿度传感器。数据通信方式多样化，用户可以根据现场实际情况采用无线数据通信或RS-485通信或综合采用两种通信模式。在无线数据通信模式下，变电站布置相近的温湿度传感器通过网络组成局域网，利用RS485总线技术进行数据通信，再由同一个系统集成模块与综合控制单元进行通信。

由综合控制单元按轮询方式向现场检测单元发送指令，读取变电站布置各个点位的温湿度传感器测量的数据值，数据传输采用Modbus协议，有效地避免了传输过程中数据失真，且能保证数据的兼容性。

在变电站汇控箱安装模块化的智能温湿度测控器，实施监测、显示、记录每台抽湿机的工作状态，并可通过终端监控软件平台手动对抽湿机的启停进行远程控制，将湿度参数与抽湿机启停进行联动，当湿度超高时，自动启动抽湿机，消除湿气对设备的腐蚀危害，提高了电气绝缘性能，保障设备的运行安全。本监控系统采用SQL网络型数据库，可以储存变电站各温湿度传感器测量的数据值，用户可以查询记录任意时间段的数据，同时对实时在线监测的异常数据能进行声光报警。

在变电站汇控箱安装模块化的智能温湿度测控器，实施监测、显示、记录每台抽湿机的工作状态，并可通过终端监控软件平台手动对抽湿机的启停进行远程控制，将湿度参数与抽湿机启停进行联动，当湿度超高时，自动启动抽湿机，消除湿气对设备的腐蚀危害，提高了电气绝缘性能，保障设备的运行安全[1]。

2 硬件设计

变电站温湿度实时监控系统硬件由两大部分构成，即检测单元和系统集成单元设计。

2.1 检测单元设计

现场检测单元各部分组成如图2所示，包括微控制器、电力通信模块、复位电路模块、温湿度传感器、报警模块、显示模块、键盘模块等。其中为控制器选用STC89C52芯片，它的I/O接口与温湿度传感器的2线串行接口连接，不需要通过数模转换就可以实现数据读取功能。通常将SHT10芯片作为温湿度传感器。优于传统检测电路，具有简单、经济、实用、可靠等特点。变电站环境温湿度通过布置在变电站的各个温湿度传感器检测参数值。

2.2 系统集成单元设计

系统集成单元的原理如图3所示，总体构架包括微控制器模块、电源调理模块、人机接口模块、通信通道隔离电路等。其中通信通道隔离电路与综合控制单元、检测单元通信接口相连接。

如果把系统集成单元各模块与人器官做比较的话，微控制器模块相当于人的大脑，向电源调理模块、人机接口模块、通信通道隔离电路发送指令，统筹协调和分配其他模块的工作内容；电源调理模块向其他各模块提供动力，就像人的心脏为人提供动力；通信通道隔离电路向综合控制单元、检测单元进行数据交换，人机接口模块显示微控制器模块的数据。集成单元与变电站现场布置的各温湿度传感器通过不同的地址码进行一对多通信，接收到温湿度数据后，先将参数打包处理，然后再传输给综合控制单元[2]。

3 软件设计

检测单元、系统集成单元和综合控制单元都有自己的工作软件界面，其各自的功能可以在软件中实现。其中检测单元软件负责显示现场各温湿度传感器测量的数据，接收系统集成单元软件发送过来的指令和数据等信息。系统集成单元软件负责查询各检测单位通信地址码，分辨各温湿度传感器数据真实性，汇总温湿度参数值，打包处理及传输等工作内容。综合控制单元功能软件由VC++编程实现工作界面，建立SQL数据库，以串行接口实现与各检测单元一对多通信，和系统集成单位一对一通信。具有数据设定、控制、报警、显示等多种功能。综合控制单元的界面可以给用户提供图形、报表的方式供他们查看，而形成这些图形、报表的数据由现场检测单元测量所得，并经过系统集成单元打包处理后发送过来的。使用者可以通过软件的菜单功能调出数据库，并以图形或报表形式再现显示，数据库具有按检测位号查询、按月度查询、按自定义时间段查询等3种方式，从而实现了对变电站环境温湿度的监控与管理。

不仅可对本项目的端子箱内部温湿度和抽湿机进行监控管理，还可以对站内机房环境等其他设备进行集中的监控管理。如：站内机房温湿度、空调、消防、水浸、视频等，满足用户未来大数据整合管理的需求。本系统采用无线网络自组网，对现场无布线要求，施工简易，可操作性强，推广简单，应用广泛。使维护管理人员及时掌握端子箱运行环境的温湿度值以及抽湿机设备的工作状态，从而显著提高端子箱运行的安全性和可靠性。

4 结语

监控系统采用SQL网络型数据库并提供了设备实时数据的第三方接口，提供手机APP应用，可以与用户实际管理体制进行配合管理，真正做到无人值守并融入用户的管理方式。将以前不注重但却对电力安全运营拥有相当影响的端子箱，纳入管理系统中来，进一步提高电力运维的安全性。监控平台界面显示采用全中文界面，图形化设计，支持电子地图功能。界面的结构、层次清晰明了，能够实时直观地显示设备的运行数据和运行状态，场景仿真。

[参考文献]

[1]陈永利，张自宾，李晓银.粮食仓库温湿度检测系统[J].仪器仪表学报，2003（4）：305-306.

[2]薛小铃.单片机接口模块应用与开发实例详解[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010.