淺談基于GSM的配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設計與產品選型

摘要：利用GSM無線通信網絡覆蓋廣泛、使用可靠等優(yōu)點，本文研究了采用短信消息(SMS)對配電室濕度、漏水及煙氣等指標的異常進行報警的智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能及時通過SMS技術將異常現(xiàn)象傳到中控室的計算機及值班人員手機上，并能作出顯示異常發(fā)生地點、時間及語音提示等動作，從而實現(xiàn)無人監(jiān)控。相比傳統(tǒng)監(jiān)控方式，該系統(tǒng)具有成本低、可擴展性好的優(yōu)點，具有良好的應用前景。

關鍵詞：GSM短信消息 SMS配電

1系統(tǒng)總體設計

如圖1所示為配電室環(huán)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(huán)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(xiàn)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(xiàn)短路甚至火災問題，該現(xiàn)象可能會伴有火花、氣體等現(xiàn)象發(fā)生。

本監(jiān)控系統(tǒng)主要由環(huán)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(jiān)控分站、SMS報警模塊及中控計算機組成。如圖2所示。系統(tǒng)主要實現(xiàn)如下功能有：

(1)實時監(jiān)測配電室濕度、漏水、煙氣、溫度等環(huán)境指標。

(2)當出現(xiàn)異常狀態(tài)時，能及時將信息發(fā)送給中控計算機

(3)進行語音報警。

圖2監(jiān)控系統(tǒng)原理圖

2軟硬件設計

2.1硬件設計

濕度監(jiān)測主要是為監(jiān)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(tǒng)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(xiàn)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(jù)實際情況自行設定。

煙氣傳感器是火災報警監(jiān)控系統(tǒng)中的傳感器，也是火災發(fā)生的重要信息。系統(tǒng)選用DS250TH傳感器，該傳感器采用紅外光電衰減式監(jiān)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(xiàn)配電室現(xiàn)場的溫度與溫度變化速率的采集。該系統(tǒng)選用了DALLAS公司的數(shù)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(xiàn)據(jù)準確可靠測量。

監(jiān)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(shù)據(jù)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(jiān)控人員手機中，同時可通過系統(tǒng)反饋信息控制脫扣電路切斷電路，從而保證現(xiàn)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(tǒng)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(wěn)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(jiān)控分站發(fā)送來的異常狀況，并根據(jù)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(fā)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(jiān)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(shù)據(jù)，經過信號處理以后，將所獲取的參數(shù)與預設閥值進行比較判斷。如果能判斷出現(xiàn)異常狀況，則驅動GSM模塊向中控計算機和發(fā)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(xù)監(jiān)控環(huán)境參數(shù)，并間隔預設時間發(fā)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(tǒng)監(jiān)測到異常狀況時，將自動根據(jù)預設定聯(lián)系信息，中控計算機發(fā)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);

}

elseif(t>t_max)

{bNormalT=FALSE;

strMsgT.Format(_S(“當前溫度傳感器報警”),s);

}

if(CtestApp::Messagenum1==0)

{//調用sendSMS()函數(shù)發(fā)送報警信息

For(i=0,i<1000,i++);

Intret=sendSMS(CTestApp,CTestApp::ListNums,buf2);

CTestApp::Messagenum1++;}

3安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

3.1概述

配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)（云臺球機、槍機）、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統(tǒng)（燈光、空調、除濕機、風機、水泵）、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監(jiān)控子系統(tǒng)（雙鑒檢測器）。

3.2應用場所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設計、施工和運行維護。

3.3系統(tǒng)結構

3.4系統(tǒng)功能

3.4.1實時監(jiān)測

能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息，實時顯示有關故障、告警等信息。

3.4.2數(shù)據(jù)查詢

在人機界面中，可以直接查看配電室中各個設備的運行數(shù)據(jù)。

3.4.3曲線查詢

可以直接查看各電參量曲線。

3.4.4運行報表

查詢配電室內設備的運行數(shù)據(jù)報表。

3.4.5實時告警

具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

3.4.6歷史事件查詢

能夠對產生的所有事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。

3.4.7用戶權限管理

設置了用戶權限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。

3.4.8網絡拓撲圖

支持實時監(jiān)視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網絡結構。

3.4.9遙控功能

可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的設備進行遠程遙控操作。

3.5系統(tǒng)硬件配置

4、結語

經實際測試，該配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)達到預定的功能要求，能夠實時的監(jiān)測并及時的發(fā)送報警信息，能夠可靠穩(wěn)定地實現(xiàn)遠程智能監(jiān)測，大大節(jié)省了配電室運營成本，為提高企業(yè)配電系統(tǒng)的管理水平起到積極作用。由于該系統(tǒng)采用嵌入式模塊化設計模式，具有可擴展性強，智能化程度高，因此非常具有實用意義。

參考文獻：

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[3]余永權.ATMEL89系列Flash單片機原理及應用[J].電子工業(yè)出版社,1997,6(1):21-27.

[4]胡修林,李喜林,唐祖平.基于嵌入式多任務系統(tǒng)的串口通信[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用,2006,2(1):

[5]賈雪正.淺談基于GSM的配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設計[J].

[6]企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.05版.

作者簡介：魏健輝，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司