淺談基于GSM的配電室環境監測系統的設計與產品選型

發布時間： 2023-06-27　　點擊次數： 1148次

1系統總體設計

如圖1所示為配電室環境傳感器布局圖。該配電室分布了濕度傳感器、漏水傳感器、煙氣傳感器和溫度傳

圖1配電室環境傳感器布局圖

感器，主要是考慮到影響配電室正常工作的主要因素有：(1)濕度，冬天暖氣跑水產生大量的水蒸氣，會使配電柜內部器件出現短路問題。(2)漏水，房頂漏水從配電柜頂部流入到配電柜里，使配電柜內部器件短路損壞。(3)煙氣，配電柜內電路設備可能會因老化問題出現短路甚至火災問題，該現象可能會伴有火花、氣體等現象發生。

本監控系統主要由環境傳感器(濕度傳感器、漏水傳感器、煙霧傳感器及溫度傳感器)、總線控制器監控分站、SMS報警模塊及中控計算機組成。如圖2所示。系統主要實現如下功能有：

(1)實時監測配電室濕度、漏水、煙氣、溫度等環境指標。

(2)當出現異常狀態時，能及時將信息發送給中控計算機。

(3)進行語音報警。

圖2監控系統原理圖

2軟硬件設計

2.1硬件設計

濕度監測主要是為監測冬天暖氣跑出水蒸氣引起配電柜內部電路短路的問題。濕度情況采集系統選用Honeywell公司的HH3610相對濕度濕度傳感器，該傳感器是線性的頻率輸出濕度檢測模塊，且可以實現一總線通信，使用十分便捷。

漏水檢測主要是針對房頂是否存在漏水從配電柜頂部流入配電柜的問題，可采用漏水繩作為采集傳感器，在實際檢測中設定一個*低報警值，用戶可以根據實際情況自行設定。

煙氣傳感器是火災報警監控系統中的傳感器，也是火災發生的重要信息。系統選用DS250TH傳感器，該傳感器采用紅外光電衰減式監測原理且為差分輸出信號，能有效消除外界雜散光的干擾。

溫度傳感器主要要實現配電室現場的溫度與溫度變化速率的采集。該系統選用了DALLAS公司的數字式集成溫度傳感器DS18B20，該芯片具有硬件結構簡單，無需外接電路即可實現據準確可靠測量。

監控分站由MCUat89c52控制模塊[3]、GSM通信模塊及RS-232接口電路及手動脫扣構成，利用串口轉換器，將串口轉換成RS-485電平與各個傳感器模塊進行通信，將濕度傳感器模塊、漏水傳感器模塊、氣體傳感器模塊、煙霧傳感器模塊和溫度傳感器模塊的信號進行處理，將采集來的數據與預定閥值對比判斷，若超過則通過SMS短信平臺將報信息傳送給中控計算機及監控人員手機中，同時可通過系統反饋信息控制脫扣電路切斷電路，從而保證現場安全。下圖4為脫扣控制電路框圖。

圖3脫扣控制電路

系統GSM通信模塊采用Siemens公司的新一代無線通信模塊TC35i[4]，該模塊可以提供穩定可靠的短消息服務(shortMessageService)。GSM模塊正常工作頻段為900MHz和1800MHz兩個頻段，對應頻段功耗分別為2W和1W。模塊有AT命令集接口，支持文本短消息。通過40引腳的ZIF連接器與外界連接，另有50Ω天線連接器連接天線。GSM通信模塊的組成框圖如圖4所示。

圖4GSM通信模塊組成框圖

中控計算機主要用于接收監控分站發送來的異常狀況，并根據事前對各個配電室分配的編號，能準確判斷出異常的來源地，然后將相關的信息進行報警顯示和語音提示，同時將該異常的發生時間地點等信息進行存儲。

2.2軟件設計

2.2.1軟件流程

監控分站上電自檢、初始化以后，程序首先開始采集濕度傳感器、漏水傳感器、煙氣傳感器及溫度傳感器數據，經過信號處理以后，將所獲取的參數與預設閥值進行比較判斷。如果能判斷出現異常狀況，則驅動GSM模塊向中控計算機和發出SMS信息，并等待中控計算機反饋，如獲得指示信息，則驅動脫扣控制電路切斷配電室電源；如果未獲得動作信息則繼續監控環境參數，并間隔預設時間發送SMS信息直到異常狀況消失或工作人員復位。

2.2.2SMS短信處理策略

當系統監測到異常狀況時，將自動根據預設定聯系信息，向和中控計算機發送相應SMS信息，以便及時解決異常狀況。

strMsgH.Format(_S(“當前濕度傳感器報警"),s);

}

elseif(l>l_max)

{bNormalL=FALSE;

strMsgL.Format(_S(“當前漏水傳感器報警"),s);

}

elseif(s>s_max)

{bNormalS=FALSE;

strMsgS.Format(_S(“當前煙霧傳感器報警"),s);

}