空氣壓縮機室環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

韓永祿,王立斌,李春睿,李 晶

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院,石家莊 050021)

空氣壓縮機室環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

韓永祿,王立斌,李春睿,李 晶

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院,石家莊 050021)

提出一種新型的空氣壓縮機室內(nèi)環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng),介紹該系統(tǒng)原理,分析系統(tǒng)監(jiān)測單元電路、監(jiān)控單元聲光報警電路、監(jiān)控單元短信模塊電路等系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),及軟件流程,通過應(yīng)用情況及應(yīng)用效果分析認(rèn)為,該系統(tǒng)綜合利用了軟件設(shè)計、傳感器、單片機等技術(shù)實現(xiàn)了對空氣壓縮機室內(nèi)的溫濕度、雨水灌入和起火情況等的實時監(jiān)控,解決了日常巡視中很難做到對空氣壓縮機室環(huán)境狀況的實時掌控的問題。

實時監(jiān)測;傳感器;空氣壓縮機室

0 引言

為加快智能電能表的推廣,提高檢定效率,降低勞動強度,各個省電力公司均建設(shè)了自動化程度很高的“四線一庫”用于電能表的檢定工作“四線一庫”中的輥筒線頂升裝置、上下料單元的夾具以及檢定倉的壓接裝置均需要由空氣壓縮機來提供動力。空氣壓縮機一般安裝在空間狹小、地勢低、通風(fēng)能力差的空氣壓縮機室,從而容易造成室內(nèi)溫度高、濕度大以及雨水灌入等危害設(shè)備安全的狀況。一般的日常巡視很難做到對空氣壓縮機室環(huán)境狀況的實時掌控,所以設(shè)計一種空氣壓縮機室環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)在實際工作中尤為重要。

下文綜合利用軟件設(shè)計、傳感器、單片機等技術(shù),提出了一種空氣壓縮機室環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)能實時監(jiān)測空氣壓縮機室的溫度、濕度以及是否進水。

1 系統(tǒng)原理

該系統(tǒng)主要由現(xiàn)場監(jiān)測單元與監(jiān)控單元組成。

現(xiàn)場監(jiān)測單元由串口服務(wù)器、單片機1、漏水傳感器、煙感探測器以及溫濕度傳感器組成,監(jiān)控單元由監(jiān)控計算機、單片機2、短信模塊以及聲光報警器組成。現(xiàn)場監(jiān)測單元布置在空氣壓縮機室,監(jiān)控單元布置在監(jiān)控室。

單片機1對漏水傳感器、煙感探測器的狀態(tài)以及溫濕度傳感器的溫濕度值進行實時監(jiān)測,并將監(jiān)測值通過串口服務(wù)器上傳給監(jiān)控計算機。監(jiān)控計算機對單片機1上傳的監(jiān)測值進行判斷,當(dāng)判定空氣壓縮機室發(fā)生漏水、失火或者溫濕度越限后,監(jiān)控計算機將該信息顯示在用戶界面上,并下發(fā)命令給單片機2,使其觸發(fā)聲光報警器發(fā)出聲光報警,同時通過短信模塊發(fā)送短信給工作人員。

2 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 現(xiàn)場監(jiān)測單元電路

現(xiàn)場監(jiān)測單元的電路如圖1所示。

圖1 現(xiàn)場監(jiān)測單元電路圖

現(xiàn)場監(jiān)測單元主要由煙霧傳感器Uy,漏水傳感器Us,溫濕度傳感器Uw和單片機MCU1組成。

煙霧傳感器Uy的1腳接+9 V電源,煙霧傳感器Uy的2腳、3腳均接地,煙霧傳感器Uy的4腳接二極管D1的陽極;二極管D1的陰極接+24 V電源;繼電器KR1的線圈并聯(lián)在二極管D1兩端,繼電器KR1的常開觸點KR1-1一端接+5 V電源,另一端接單片機MCU1的P1.0腳;電阻R1一端接地,另一端接單片機MCU1的P1.0腳;溫濕度傳感器Uw的GND腳接地,溫濕度傳感器Uw的VCC腳接+5 V電源,溫濕度傳感器Uw的DATA腳接單片機MCU1的P1.2腳;電阻R3一端接+5 V電源,另一端接單片機MCU1的P1. 2腳;漏水傳感器Us的NO腳接單片機MCU1的P1.1腳,漏水傳感器Us的COM腳接+5 V電源,漏水傳感器Us的GND腳接地,漏水傳感器Us的VCC腳接+9 V電源;電阻R2一端接地,另一端接單片機MCU1的P1.1腳;單片機MCU1的P3.0腳接串口服務(wù)器U1的3腳,單片機MCU1的P3.1腳接串口服務(wù)器U1的2腳。串口服務(wù)器的網(wǎng)口通過網(wǎng)線連接局域網(wǎng)。

正常情況下,煙霧傳感器Uy的3腳與4腳斷開,繼電器KR1的線圈失電,其常開觸點KR1-1斷開,單片機MCU1的P1.0腳輸入低電平,單片機MCU1將該信息上傳給監(jiān)控計算機;當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時,煙霧傳感器Uy的3腳與4腳導(dǎo)通,繼電器KR1的線圈通電,其常開觸點KR1-1閉合,單片機MCU1的P1.0腳輸入高電平,單片機MCU1將該信息上傳給監(jiān)控計算機。

正常情況下,漏水傳感器Us的NO腳與COM腳斷開,單片機MCU1的P1.1腳輸入低電平,單片機MCU1將該信息上傳給監(jiān)控計算機;當(dāng)發(fā)生漏水時,漏水傳感器Us的NO腳與COM腳導(dǎo)通,單片機MCU1的P1.1腳輸入高電平,單片機MCU1將該信息上傳給監(jiān)控計算機。

單片機MCU1每隔1分鐘讀取一次溫濕度傳感器Uw的溫濕度值,并將該值上傳給監(jiān)控計算機。

2.2 監(jiān)控單元聲光報警器電路

監(jiān)控單元聲光報警器的電路如圖2所示。

圖2 聲光報警器電路圖

聲光報警器B一端接220 V交流電源,另一端接繼電器KR2的常開觸點KR2-1;繼電器KR2的線圈并聯(lián)在二極管D2的兩端,繼電器KR2的常開觸點KR2-1一端接聲光報警器B,另一端接220V交流電源;單片機MCU2的P2.1腳接通過R4連接至三極管Q的基極,單片機MCU2的P3.0腳接串口電平轉(zhuǎn)換芯片U2的9腳,單片機MCU2的P3.1腳接串口電平轉(zhuǎn)換芯片U2的10腳;三極管Q的發(fā)射極接+5 V,三極管Q的集電極接二極管D2的陰極;二極管D2的陽極接地;串口電平轉(zhuǎn)換芯片U2的7腳連接監(jiān)控計算機PC的COM1串口的2腳,串口電平轉(zhuǎn)換芯片U1的8腳連接監(jiān)控計算機PC的COM1串口的3腳,串口電平轉(zhuǎn)換芯片U2的15腳接地;監(jiān)控計算機PC的COM1串口的5腳接地。

監(jiān)控計算機PC對單片機MCU1上傳的傳感器監(jiān)測值進行判斷,當(dāng)判定空氣壓縮機室發(fā)生漏水、失火或者溫濕度越限后,監(jiān)控計算機將該信息顯示在用戶界面上,并下發(fā)命令給單片機MCU2,單片機MCU2觸發(fā)三極管Q導(dǎo)通,進而繼電器KR2線圈通電,其常開觸點KR2-1導(dǎo)通,聲光報警器B發(fā)出聲光報警。正常情況下,繼電器KR2線圈失電,其常開觸點KR2-1斷開,聲光報警器B不發(fā)出聲光報警。

2.3 監(jiān)控單元短信模塊電路

監(jiān)控單元短信模塊的電路如圖3所示。

圖3 短信模塊電路圖

圖3中短信模塊為GPRS短信模塊,COM2為計算機串口。

短信模塊U3的2腳連接監(jiān)控計算機PC的COM2串口的3腳,短信模塊U3的3腳連接監(jiān)控計算機PC的COM2串口的2腳,短信模塊U3的5腳以及監(jiān)控計算機PC的COM2串口的5腳均接地。

當(dāng)監(jiān)控計算機PC判定空氣壓縮機室發(fā)生漏水、失火或者溫濕度越限后,通過短信模塊U3發(fā)送報警信息至工作人員手機。

3 軟件流程

本系統(tǒng)的軟件流程如圖4所示。

監(jiān)控計算機開機后,對單片機1上傳的傳感器信息進行實時判斷,當(dāng)判定發(fā)生漏水、失火或者溫濕度越限時,則將報警信息顯示在監(jiān)控界面上,并通過單片機2觸發(fā)聲光報警器發(fā)出聲光報警,同時通過短信模塊發(fā)送報警短信至工作人員手機上。當(dāng)判定單片機1上傳的傳感器信息均為正常值時,則繼續(xù)對單片機1上傳的新一輪傳感器信息進行判斷。

圖4 軟件流程

4 結(jié)束語

針對工作人員無法實時掌握空氣壓縮機室環(huán)境狀態(tài),對危害空氣壓縮機室穩(wěn)定運行的情況進行無法提前處理的狀況,建立一套空氣壓縮機室環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實時監(jiān)測空氣壓縮機室的溫濕度、水浸、起火等環(huán)境情況,集中顯示空氣壓縮機室的環(huán)境狀態(tài),還可以通過聲光報警、短信報警燈手段提醒工作人員盡快確認(rèn)和處理。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定,減少工作人員巡視時間,可明顯提升空氣壓縮機室的運維成本,提升空氣壓縮機工作效率。提供了空氣壓縮機室的自動化水平,為工作人員提供了極大的便利。

[1] 張 燕,黃金娟.電能表智能化檢定流水線系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].電測與儀表,2009,46(12)

[2] 翟曉卉,劉宏國.智能電能表自動化流水線檢定系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].山東電力技術(shù),2014,41(6)

[3] 龍貴山,劉 磊,劉 穎,等.電能表全自動化檢定及智能倉儲一體化系統(tǒng)研究[J].貴州電力技術(shù),2011(7)

本文責(zé)任編輯:丁 力

Design of Real-time Environment Monitoring System for Air Compressor Room

Han Yonglu,Wang Libin,Li Chunrui,Li Jing
(State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

A new kind of real-time monitoring system for indoor environment of air compressor room is proposed,Air compressor always installed in the air compressor room which is likely to have small space,low terrain and poor capacity of ventilation, easily result in high indoor temperature,humidity and water spilled.By using the software design,the sensor and the microcontrollers in the real-time monitoring system of air compressor room,the change of temperature and humidity,the danger of fire and water spilled is monitored in the air compressor room,solve the problem of daily inspection difficult to have real-time control of the air compressor room environment.

real-time monitoring;sensor;air compressor room

TB277

:A

:10019898(2017)01005502

韓永祿(1982-),男,工程師,主要是從事計量檢定、自動化設(shè)備運維等工作。