基于单片机的变电站温湿度Wi-Fi手机监测研究

彭湃

（广东电网有限责任公司肇庆供电局，广东 肇庆526200）

目前，变电站一般坐落于相对较偏远的位置，周围环境复杂，尤其是在恶劣天气下变电站设备的表面过湿，绝缘容易降低，引发短路，可能会造成保护的拒动和误动，故而需要提高设备使用寿命和可靠性，此时变电站设备所处环境的温湿度的监测就变得重要[1-3]。

比如，对于变电站端子箱而言，其温湿度的数据主要由运行人员进行人工监测，或者在恶劣天气时进行监测，这种方法增加了运维人员的工作量，且带来人身安全隐患，因此，实现对现场设备温湿度数据的远方监控变得尤为重要[4]。

本研究设计的多点温湿度监测系统，不仅可以实时有效地对变电站指定位置温湿度进行监测控制，比如开关端子箱及机构箱、高压室开关柜等场所，就地也可以进行相应的控制，克服了传统方法浪费时间和人力资源的弊端，而且可以远程对温湿度数据准确监测。此外，系统结构简单，成本低，效率高，能较好地满足变电站运维人员对于变电站各位置温湿度的测量监测。

1 温湿度监测系统结构及设计

1.1 装置构成及功能

本文所研究系统是一套多点温湿度采集与无线传输，组成部分包括DHT11 温湿度采集模块、STC89C52RC 单片机、无线传输ESP8266-01Wi-Fi模块、就地显示的12864 液晶屏电路、复位电路、晶振电路以及终端显示的手机App。单片机控制器外围电路主要包括温湿度检测、无线传输系统、风机及加热器控制系统、电源转换电路、复位电路等。

单片机STC89C52 是整个硬件电路的核心，它一方面将温湿度数据处理及Wi-Fi 传输，使得在手机上可以直观地看到测量点的温湿度并进行监测；另一方面，将驱动风机使风扇运转以期达到合理的温湿度。

1.2 系统硬件设计

本装置设计的工作过程主要是DHT11温湿度传感器采集数据传送给单片机，单片机将数据处理之后通过ESP8266 Wi-Fi 模块将数据发送给手机App，从而进行可视化监视。单片机工作电压为5 V，Wi-Fi模块需要3.3 V，需要使用AMS1117-3.3的稳压器输出3.3 V电源电压提供给Wi-Fi模块。

图1 温湿度设计框图

Wi-Fi 模块有2 个功能：一是串口转Wi-Fi，单片机通过串口将数据发送给Wi-Fi 模块，对于单片机编程而言，与Wi-Fi 模块通信就相当于与串口通信，不需要知道Wi-Fi协议；二是Wi-Fi模块当做热点，手机搜索ESP8266 建立的热点名称，手机端设置相应的IP地址和端口号就能与其连接。此外，手机App 软件设计是用Android Studio（AS）开发的，手机App的代码主要分成2个部分，一是Wi-Fi数据的接收，二是温湿度图表的显示。图1 给出了设计的原理框图，除了上述的手机端温湿度监测外，以单片机为处理器在就地的12864 液晶显示器同样可以监测及按键控制。

装置电源模块原理如图2所示，图2电源转换电路所得的5 V电源提供给整个装置使用，而3.3 V电源提供给无线Wi-Fi 模块使用，装置核心控制器原理图、温湿度采集以及无线通信模块原理图，如图3 所示，核心处理器将温湿度采样结果通过液晶显示出来，且可以进行画面按键切换，同时将数据进行无线处理发送。

图2 装置电源转换模块原理图

图3 控制器、温湿度采集及无线通信模块原理图

2 系统软件设计

首先，温湿度采集芯片对周围环境进行采样，交由单片机CPU 处理；其次，单片机对温湿度做2个处理，第一，将温湿度由ESP8266 Wi-Fi 模块进行无线传输，第二，温湿度通过液晶显示，进行可视化操作，此外，温湿度若达到事先设定的目标值，单片机则会驱动加热器等回路；最后，手机端将接收到的温湿度进行图形化显示及控制。设计实现的软件流程如图4所示。

图4 温湿度系统程序控制流程图

3 结束语

本研究是基于STC89C52RC 单片机控制器系统，采用无线传输ESP8266-01 Wi-Fi 技术实时有效地对变电站指定位置温湿度进行检测控制，比如变电站开关端子箱及机构箱、高压室开关柜等场所，克服了传统方法浪费时间和人力资源的弊端，解决人力物力资源浪费、管理不及时等问题。此外，本设计系统结构简单，成本低，效率高，能较好地满足变电站运维人员对于变电站各位置温湿度的测量监测。