一种智能型环境控制系统应用

罗伟昌，郭小华

（广东电网有限责任公司佛山供电局，广东 佛山 528000）

0 引 言

驱潮、防潮作为电力设备运行环境控制手段是比较重要的方面。电力设备运行环境正常必须保证设备所处空间的温湿度在正常的范围内。例如，控制端子箱、断路器机构箱、电气间隔汇控柜、主变冷却器控制箱及交流检修电源箱等设备，由于各种箱体是电气元件的重要载体，需要在日常运行中保证不受自然天气环境的直接侵害，所以需将内部温湿度控制在一个规定的范围。箱体由于相对较封闭的环境，存在潮气集聚箱体内较难排出的情况，使得这些重要设备处于温湿度不达标甚至超标的环境中，给设备的正常运行带来极大的隐患，甚至造成设备短路损坏的事故。

1 常见驱潮形式

防潮、驱潮工作一直是变电站运维人员十分关心的问题。目前，常用的环境温湿度控制调节手段（防潮、驱潮）主要有人工手动投退、传感器控制自动投退及智能式温控调节（自投及手动模式），具体如表1 所示。

表1 常用驱潮方法的分析对比表

2 环境状态调节的联动监控装置设计

2.1 设计原理

2.1.1 采集单元模式

采集单元模式就是在控制器只运行数据采集功能，对于连接到控制器的各个传感器反应的数据，只提取不控制，可单机运行，可利用WiFi 或以太网向PC 或手机长传数据，也可以经WiFi 或以太网与多个采集 器（1-6）组网，并将数据传送至集中监控器模式装置[1]。

（1）按 钮

复归按钮rst 用于告警恢复以后告警灯熄灭，进入调试模式。清屏按钮cls 显示屏数据清除，重新刷新数据。启动按钮On/Off 用于开机；调试模式中选择温湿度定值。

（2）温湿度传感器

SHT 以及DHT 模块芯片系列均可兼容，以串口形式上送数据，利用C++语言编译转化处理器的数据，用作环境状态数据收集[2]。

（3）网络通信模块

选择使用以太网和无线网络两种不同的网络方式，WIFI 选择ESP8266 芯片，以太网选择w5100 芯片。

（4）PC 端管理客户端

利用Python 编程，在PC 建立MYSQL 数据库，经以太网连接PC 端，PC 客户端通过数据网络对传感器进行数据采集。通过PC 与采集单元连接的通道，对采集的数据进行分析，并根据使用者要求，直接由PC端对集中控制器发出指令，实施远程控制。

（5）Phone apps

Adnroid 或ios 平台，利用JAVA 编程，经由以太网及无线网络建立起与PC 端的通道后，利用手机屏幕实时远程对现场数据进行查阅。

（6）集中控制器

当采集器是单机运行模式，这个端口不需要用；联机模式时，作为其中一个采集单元，根据串口485协议，与多个采集单元组网，每个带网络功能的采集单元都可以转换成集中控制器，只需要将其一个担任集中控制器工作的采集单元设置为主机，其他采集单元设从机工作即可。

（7）液晶模块

采用LCD1602 信号，采用I2C 模式连接显示日期/ 当前温度/当前湿度。

（8）LED 灯

红灯反映处理器与传感器数据交换故障（正常时不亮，故障时平光）；绿灯反映数据采集工作正常运转（正常运行时绿灯平光，不运行时熄灭）；黄灯反映传感器数据与处理器通道数据交换无错误延时，正常为闪光状态。

（9）处理器

利用ATMega328 芯片，配以逆变芯片、控制芯片及逻辑控制芯片，组成控制处理器，一般采用Arduino Uno R3 集成板。

2.1.2 集中监控模式

集中监控模式[3]，如图1 所示。

图1 集中监控模式图

（1）按 钮

复归按钮rst 用于告警恢复以后告警灯熄灭；进入调试模式。清屏按钮cls 显示屏数据清除，重新刷新数据。启动按钮On/Off 用于开机；调试模式中选择温湿度定值，选择手动、自动模式。

（2）网络通信模块

选择使用以太网和无线网络两种不同的网络方式，WIFI 选择ESP8266 芯片，以太网选择w5100 芯片。

（3）PC 端管理客户端

利用Python 编程，在PC 建立MYSQL 数据库，经以太网连接PC 端，PC 客户端通过数据网络对传感器进行数据采集。通过PC 与采集单元连接的通道，对采集的数据进行分析，并根据使用者要求，直接由PC端对集中控制器发出指令，实施远程控制。

（4）Phone apps

Adnroid 或ios 平台，利用JAVA 编程，经由以太网及无线网络建立起与PC 端的通道后，利用手机屏幕实时远程对现场数据进行查阅。

（5）采集单元

联机模式时，此端口是与采集单元连接的通道，使用此端口，需要将采集单元设为从机，监控器设为主机。

（6）液晶模块

采用LCD1602 信号，采用I2C 模式连接显示日期/ 当前温度/当前湿度。

（7）LED 灯

红灯反映处理器与传感器数据交换故障（正常时不亮，故障时平光）；绿灯反映数据采集工作正常运转（正常运行时绿灯平光，不运行时熄灭）；黄灯反映传感器数据与处理器通道数据交换无错误延时，正常为闪光状态。

（8）处理器

利用ATMega328 芯片，配以逆变芯片、控制芯片及逻辑控制芯片，组成控制处理器，一般采用Arduino Uno R3 集成板。

（9）继电器

用作启停外部调节电器（加热器/抽湿机/空调）。

3 结 论

首先对比分析了3 种常见的驱潮方法，分别克服了如下问题。

（1）对比第一种人工控制方式，本发明是自动投退，可根据使用环境的气候变化规律调整驱潮措施的启动条件，并增加了数据采集功能，便于环境数据分析。根据需求自动投切，更准确，减少了人工投退的人力资源浪费。

（2）对比第二种方式，本发明可以按照气候变化调整传感器定值，无论是单机采集还是组网的集中监控都可以经过按钮或者远程控制方式，调整投入方式，提高采集、集中监控器装置的适应性和准确度。

（3）对比第三种方式，除了保留原来的单机采集模式外，优化了显示模式，增加了数据采集功能和网络通信功能；如果选择组网联机模式，可增加远程控制。

本文利用常用的3 种控制模式，分析其优点及弊端，同时从传感器应用基本原理出发，综合发热手段与智能控制系统的相互配合，研究设计出了一套新的智能化控制器，并制定环境温湿度调控策略。