基于單片機的變電站溫濕度Wi-Fi手機監測研究

彭湃

（廣東電網有限責任公司肇慶供電局，廣東 肇慶526200）

目前，變電站一般坐落于相對較偏遠的位置，周圍環境復雜，尤其是在惡劣天氣下變電站設備的表面過濕，絕緣容易降低，引發短路，可能會造成保護的拒動和誤動，故而需要提高設備使用壽命和可靠性，此時變電站設備所處環境的溫濕度的監測就變得重要[1-3]。

比如，對于變電站端子箱而言，其溫濕度的數據主要由運行人員進行人工監測，或者在惡劣天氣時進行監測，這種方法增加了運維人員的工作量，且帶來人身安全隱患，因此，實現對現場設備溫濕度數據的遠方監控變得尤為重要[4]。

本研究設計的多點溫濕度監測系統，不僅可以實時有效地對變電站指定位置溫濕度進行監測控制，比如開關端子箱及機構箱、高壓室開關柜等場所，就地也可以進行相應的控制，克服了傳統方法浪費時間和人力資源的弊端，而且可以遠程對溫濕度數據準確監測。此外，系統結構簡單，成本低，效率高，能較好地滿足變電站運維人員對于變電站各位置溫濕度的測量監測。

1 溫濕度監測系統結構及設計

1.1 裝置構成及功能

本文所研究系統是一套多點溫濕度采集與無線傳輸，組成部分包括DHT11 溫濕度采集模塊、STC89C52RC 單片機、無線傳輸ESP8266-01Wi-Fi模塊、就地顯示的12864 液晶屏電路、復位電路、晶振電路以及終端顯示的手機App。單片機控制器外圍電路主要包括溫濕度檢測、無線傳輸系統、風機及加熱器控制系統、電源轉換電路、復位電路等。

單片機STC89C52 是整個硬件電路的核心，它一方面將溫濕度數據處理及Wi-Fi 傳輸，使得在手機上可以直觀地看到測量點的溫濕度并進行監測；另一方面，將驅動風機使風扇運轉以期達到合理的溫濕度。

1.2 系統硬件設計

本裝置設計的工作過程主要是DHT11溫濕度傳感器采集數據傳送給單片機，單片機將數據處理之后通過ESP8266 Wi-Fi 模塊將數據發送給手機App，從而進行可視化監視。單片機工作電壓為5 V，Wi-Fi模塊需要3.3 V，需要使用AMS1117-3.3的穩壓器輸出3.3 V電源電壓提供給Wi-Fi模塊。

圖1 溫濕度設計框圖

Wi-Fi 模塊有2 個功能：一是串口轉Wi-Fi，單片機通過串口將數據發送給Wi-Fi 模塊，對于單片機編程而言，與Wi-Fi 模塊通信就相當于與串口通信，不需要知道Wi-Fi協議；二是Wi-Fi模塊當做熱點，手機搜索ESP8266 建立的熱點名稱，手機端設置相應的IP地址和端口號就能與其連接。此外，手機App 軟件設計是用Android Studio（AS）開發的，手機App的代碼主要分成2個部分，一是Wi-Fi數據的接收，二是溫濕度圖表的顯示。圖1 給出了設計的原理框圖，除了上述的手機端溫濕度監測外，以單片機為處理器在就地的12864 液晶顯示器同樣可以監測及按鍵控制。

裝置電源模塊原理如圖2所示，圖2電源轉換電路所得的5 V電源提供給整個裝置使用，而3.3 V電源提供給無線Wi-Fi 模塊使用，裝置核心控制器原理圖、溫濕度采集以及無線通信模塊原理圖，如圖3 所示，核心處理器將溫濕度采樣結果通過液晶顯示出來，且可以進行畫面按鍵切換，同時將數據進行無線處理發送。

圖2 裝置電源轉換模塊原理圖

圖3 控制器、溫濕度采集及無線通信模塊原理圖

2 系統軟件設計

首先，溫濕度采集芯片對周圍環境進行采樣，交由單片機CPU 處理；其次，單片機對溫濕度做2個處理，第一，將溫濕度由ESP8266 Wi-Fi 模塊進行無線傳輸，第二，溫濕度通過液晶顯示，進行可視化操作，此外，溫濕度若達到事先設定的目標值，單片機則會驅動加熱器等回路；最后，手機端將接收到的溫濕度進行圖形化顯示及控制。設計實現的軟件流程如圖4所示。

圖4 溫濕度系統程序控制流程圖

3 結束語

本研究是基于STC89C52RC 單片機控制器系統，采用無線傳輸ESP8266-01 Wi-Fi 技術實時有效地對變電站指定位置溫濕度進行檢測控制，比如變電站開關端子箱及機構箱、高壓室開關柜等場所，克服了傳統方法浪費時間和人力資源的弊端，解決人力物力資源浪費、管理不及時等問題。此外，本設計系統結構簡單，成本低，效率高，能較好地滿足變電站運維人員對于變電站各位置溫濕度的測量監測。