配電箱溫濕度自控門(mén)禁監(jiān)測(cè)終端

趙海波 錢(qián)金平 倪建友 何應(yīng)華 袁 鳳 湯泰來(lái)

（1.國(guó)網(wǎng)浙江海鹽縣供電公司通元供電所，浙江 嘉興 314300 ；2.浙江京禾電子科技有限公司，浙江 嘉興 314000）

1 前言

目前，全社會(huì)對(duì)電量的需求與經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展保持著正相關(guān)的快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，隨著用電量需求的不斷擴(kuò)大，配變的數(shù)量也與日俱增。在這樣的情況下，對(duì)配電箱的高效管理與控制的矛盾問(wèn)題日益突出。許多電力設(shè)備的運(yùn)行對(duì)環(huán)境都有較高要求，溫濕度過(guò)大都會(huì)對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行造成安全方面的威脅。高溫高濕環(huán)境容易造電力設(shè)備燒壞，爬電等事故。良好的運(yùn)行環(huán)境會(huì)延長(zhǎng)電力設(shè)備的壽命以及保證表計(jì)計(jì)量的精準(zhǔn)度，降低故障率。在現(xiàn)場(chǎng)，配電箱的應(yīng)用環(huán)境以及表箱內(nèi)的環(huán)境參數(shù)信息無(wú)法有效獲取并對(duì)其進(jìn)行改良，由此引發(fā)的在高溫高濕天氣狀況下的設(shè)備和操作的安全風(fēng)險(xiǎn)就很大。因此，建立有效的主站平臺(tái)，利用傳感單元采集配變箱內(nèi)的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)用以改善其運(yùn)行環(huán)境顯得尤為迫切。

2 配變箱現(xiàn)狀

配變箱的四周多有通風(fēng)口，在潮濕的天氣下，配變箱內(nèi)的濕度會(huì)變得極高，由于沒(méi)有有效的除濕系統(tǒng)，這樣高濕環(huán)境容易造成爬電等事故發(fā)生。

另外，如果在配變箱門(mén)未關(guān)的情況下，里面的設(shè)備將直接暴露于外界。雨雪天氣下會(huì)導(dǎo)致雨水直接淋濕設(shè)備，鳥(niǎo)獸可隨意進(jìn)入配變箱，安全意識(shí)不強(qiáng)的行人更可觸及設(shè)備，這些狀況的發(fā)生都有可能引起配變箱引起設(shè)備燒壞、火災(zāi)、人員觸電等安全事故。

圖1

夏日是用電的高峰，配變的負(fù)載往往會(huì)一直處于過(guò)大的狀態(tài)，導(dǎo)致配變箱內(nèi)溫度驟升。因?yàn)闆](méi)有良好的散熱系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)，配變箱內(nèi)的溫濕度會(huì)持續(xù)維持在高溫高濕狀態(tài)，設(shè)備運(yùn)作在如此高負(fù)荷的極限環(huán)境下，容易引發(fā)電力設(shè)備燒壞、爬電等事故風(fēng)險(xiǎn)。

3 電力背景

圖2

隨著電力系統(tǒng)改造的推進(jìn)，智能化集抄技術(shù)的涌現(xiàn)，各級(jí)變壓器、配變箱等電力資產(chǎn)設(shè)備可監(jiān)測(cè)、可控、可巡檢的要求普及化。這在一定程度上極大的降低了需要人工去監(jiān)測(cè)、檢查的高人力成本，并加強(qiáng)了資產(chǎn)的可控性。雖然電力設(shè)備有著嚴(yán)苛的環(huán)境要求，但是現(xiàn)場(chǎng)極度復(fù)雜的環(huán)境狀況以及不可預(yù)見(jiàn)性，導(dǎo)致了電力資產(chǎn)面臨著各種事故的威脅。集中表現(xiàn)在：過(guò)于惡劣的環(huán)境加速了設(shè)備的老化；高溫高濕的天氣狀況導(dǎo)致爬電事故的發(fā)生；電力設(shè)備工作在溫度過(guò)高的環(huán)境下引發(fā)的火災(zāi)等。由于這些電力設(shè)備缺乏獨(dú)立的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及改善機(jī)制，使得電力資產(chǎn)工作在高風(fēng)險(xiǎn)中。

4 智能監(jiān)測(cè)終端

為了降低電力資產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，提高電力資產(chǎn)的可控性，溫濕度自控門(mén)禁監(jiān)測(cè)終端就是基于此目的研發(fā)的，并建立起一套有效的配變箱監(jiān)測(cè)方案：通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)配變箱內(nèi)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采樣、記錄并上傳至主站，建立起一系列長(zhǎng)期有效的一手?jǐn)?shù)據(jù)，記錄下每個(gè)配變箱的工作環(huán)境， 通過(guò)縱向和橫向的比較為以后的配變箱安裝標(biāo)準(zhǔn)提供有力數(shù)據(jù)，也可以改善配變箱內(nèi)電力設(shè)備的工作環(huán)境，延長(zhǎng)設(shè)備壽命和降低工作風(fēng)險(xiǎn)。

和其他行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一樣，配電箱監(jiān)控系統(tǒng)是電力物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)具體應(yīng)用。總體架構(gòu)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。感知層是建立統(tǒng)一的信息模型，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的感知和表達(dá)，網(wǎng)絡(luò)層是按照標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)規(guī)范實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，應(yīng)用層則是將數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一進(jìn)行管理并且開(kāi)放端口給各類業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐。我們所設(shè)計(jì)的智能化配電箱溫濕度自控門(mén)禁監(jiān)測(cè)終端 利用傳感單元（如：溫濕度傳感器，接近開(kāi)關(guān)，后期可加攝像頭等）獲取配電箱內(nèi)的環(huán)境參數(shù)信息，通過(guò)一定的網(wǎng)絡(luò)方式（短信方式）發(fā)送到指定后臺(tái)（指定電話號(hào)碼，服務(wù)器后臺(tái)），主站管理者可以實(shí)時(shí)監(jiān)控配電箱內(nèi)的環(huán)境信息，也可以在現(xiàn)場(chǎng)未鎖死門(mén)，以及非工作人員的非自然開(kāi)門(mén)等異常狀況發(fā)生后，觸發(fā)門(mén)禁監(jiān)測(cè)模塊感應(yīng)到配電箱門(mén)的非正常開(kāi)啟，再利用GPRS模塊（短信方式）將消息傳送告知后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)主站管理者與配電箱現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)進(jìn)行互動(dòng)，方便主站管理者對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況的掌控，實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境以及配電箱的狀態(tài)。配電箱內(nèi)設(shè)有降溫排濕系統(tǒng)，通過(guò)閥值設(shè)定，當(dāng)配變箱內(nèi)達(dá)到一定的溫度或濕度的時(shí)候則啟動(dòng)相應(yīng)的硬件設(shè)備來(lái)降溫除濕，達(dá)到另一個(gè)關(guān)閉閥值的時(shí)候則自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)，整套系統(tǒng)為回環(huán)控制，并且會(huì)在啟動(dòng)或者關(guān)閉硬件設(shè)備的時(shí)候告知主站進(jìn)行報(bào)警異常處理。若長(zhǎng)時(shí)間處于過(guò)高溫的時(shí)候，則需要安排人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理，保護(hù)配變箱內(nèi)設(shè)備。

4.1 適應(yīng)性

溫濕度自控門(mén)禁系統(tǒng)具備調(diào)制式紅外通訊功能，可通過(guò)掌機(jī)紅外通訊方式配置終端參數(shù)，在不同的地區(qū)以及環(huán)境下對(duì)應(yīng)不同的配置，增加設(shè)備的適應(yīng)性，亦可對(duì)儲(chǔ)存在終端的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取調(diào)用。方便對(duì)終端的管理和維護(hù)。

4.2 高效性

對(duì)溫濕度自控門(mén)禁監(jiān)測(cè)終端增加地理系統(tǒng)的識(shí)別和標(biāo)示，在出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警，傳遞的地理信息，工作人員根據(jù)傳遞的地理信息，在溫濕度自控系統(tǒng)無(wú)法有效解決內(nèi)部的溫濕度異常狀況時(shí)，可以通過(guò)派遣工作人員去現(xiàn)場(chǎng)人工緩解配變箱內(nèi)的異常狀況，起到保護(hù)配變箱的作用。

5 終端模塊介紹

如圖1所示，溫濕度門(mén)禁監(jiān)控終端主要由以下模塊：微處理器電路模塊，溫濕度模塊，接近開(kāi)關(guān)模塊，電源管理模塊，電機(jī)模塊（排濕排熱），紅外通信模塊以及GPRS模塊。

微處理器模塊是信息的交換以及控制處理模塊：接收、處理和轉(zhuǎn)發(fā)相應(yīng)的環(huán)境信息數(shù)據(jù)；溫濕度模塊和接近開(kāi)關(guān)模塊則為終端信息采樣模塊：將感應(yīng)到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至微處理器，通過(guò)微處理器控制終端的運(yùn)作以及將信息上傳。其中紅外通信模塊是通過(guò)掌機(jī)設(shè)備將數(shù)據(jù)變量寫(xiě)入終端中，GPRS模塊則為將數(shù)據(jù)上傳至主站平臺(tái)。

如圖2所示為微處理器的反饋控制流程，通過(guò)溫濕度傳感器的實(shí)時(shí)感應(yīng)、接近開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)，通過(guò)算法自行控制以及發(fā)出警告上傳給主站平臺(tái)。如監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)在可控范圍內(nèi)，則終端自行判斷設(shè)備的工作環(huán)境，并控制設(shè)備保持在安全的環(huán)境范圍內(nèi)，降低了人工操作的繁瑣性以及差錯(cuò)性。

6 試用狀況

溫濕度自控門(mén)禁監(jiān)測(cè)終端已于2014年8月安裝在浙江海鹽縣通元鎮(zhèn)三友村10kV三友烏鴉浜30062公變配電箱內(nèi)，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的運(yùn)行，每日能按時(shí)收到24條心跳短信。在配電箱內(nèi)高溫的情況下，自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇進(jìn)行降溫，在大霧高濕天氣下，設(shè)備自行判斷啟動(dòng)除濕系統(tǒng)，在短時(shí)間內(nèi)能夠?qū)貪穸冉档偷介y值范圍內(nèi)，保護(hù)電力設(shè)備的正常運(yùn)行，增加設(shè)備的壽命。經(jīng)過(guò)定期巡檢，此設(shè)備能及時(shí)上報(bào)門(mén)禁狀態(tài)以及環(huán)境情況。

7 效益作用

7.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

配變箱內(nèi)高溫高濕的環(huán)境狀況可以通過(guò)溫濕度模塊進(jìn)行自行監(jiān)測(cè)，并利用設(shè)置的回路系統(tǒng)，自控工作，改善配變箱內(nèi)的高溫高濕環(huán)境，使設(shè)備運(yùn)行在合適的溫濕度下。也會(huì)通過(guò)遠(yuǎn)程通訊模塊，GPRS或者短信方式與主站通訊。將異常信息實(shí)時(shí)上傳給主站或指定手機(jī)，避免人工的現(xiàn)場(chǎng)巡視維護(hù)工作，溫濕度自控門(mén)禁監(jiān)測(cè)終端具有地理信息標(biāo)示，異常信息中傳遞的地理信息能及時(shí)指導(dǎo)工作人員快捷搶修，及時(shí)有效的處理各種異常狀況。節(jié)省了人力，物力，財(cái)力，可以避免用戶和供電企業(yè)方面的直接經(jīng)濟(jì)損失。

7.2 長(zhǎng)期效益

實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期有效的對(duì)配變箱內(nèi)部溫濕度的監(jiān)測(cè)，通過(guò)環(huán)境的監(jiān)測(cè)可以建立起長(zhǎng)期的環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息，對(duì)以后配變箱的改造升級(jí)以及設(shè)計(jì)的考量，提供數(shù)據(jù)支持。也為下一代的配變箱安裝以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提供一手?jǐn)?shù)據(jù)。

7.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)對(duì)溫濕度以及門(mén)禁的監(jiān)控，實(shí)時(shí)了解并且掌控配變箱內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)，可以有效的預(yù)防配變箱內(nèi)的一系列安全隱患，實(shí)現(xiàn)人機(jī)器信息交流的可靠性以及產(chǎn)品運(yùn)行的安全性。

結(jié)語(yǔ)

溫濕度自控門(mén)禁監(jiān)測(cè)終端可以實(shí)時(shí)了解并掌握配變箱內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)以及配變箱的門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)上報(bào)主站或者工作人員手機(jī)，對(duì)于配變箱內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行提高可靠性的指導(dǎo)意義。對(duì)于配變箱內(nèi)設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保障，管理人員可以依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的溫濕度狀態(tài)以及門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，可以判定是否終端本身可以解決這問(wèn)題還是需要人工去維護(hù)，降低工作人員的外出率，提高工作效率，并且在設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，長(zhǎng)期建立有效的數(shù)據(jù)留存，對(duì)于后期配變箱的安裝以及設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

[1]石勇，鄒永龍，章金明.新型配電箱門(mén)鎖在智能配電臺(tái)區(qū)中的應(yīng)用. 湖州師范學(xué)院學(xué)報(bào)[J]，2013（03）.

[2]張羽.無(wú)線溫濕度監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).東北大學(xué)[D]，2011.