安科瑞对GSM的配电室环境监测系统的设计与产品选型

摘  要：利用GSM无线通信网络覆盖广泛、使用可靠等优点，本文研究了采用短信消息(SMS)对配电室湿度、漏水及烟气等指标的异常进行报警的智能监控系统。该系统能及时通过SMS技术将异常现象传到中控室的计算机及值班人员手机上，并能作出显示异常发生地点、时间及语音提示等动作，从而实现无人监控。相比传统监控方式，该系统具有成本低、可扩展性好的优点，具有良好的应用前景。

关键词：GSM短信消息；SMS配电

1系统总体设计

  如图1所示为配电室环境传感器布局图。该配电室分布了湿度传感器、漏水传感器、烟气传感器和温度传感器。

图1配电室环境传感器布局图

1.1 影响配电室正常工作的因素

   影响配电室正常工作的主要因素有：

(1)湿度。冬天暖气跑水产生大量的水蒸气，会使配电柜内部器件出现短路问题。

(2)漏水。房顶漏水从配电柜顶部流入到配电柜里，使配电柜内部器件短路损坏。

(3)烟气。配电柜内电路设备可能会因老化问题出现短路甚至火灾问题，该现象可能会伴有火花、气体等现象发生。

1.2监控系统原理

   本监控系统主要由环境传感器(湿度传感器、漏水传感器、烟雾传感器及温度传感器)、总线控制器监控分站、SMS报警模块及中控计算机组成。如图2所示。系统主要实现如下功能有：

(1)实时监测配电室湿度、漏水、烟气、温度等环境指标。

(2)当出现异常状态时，能及时将信息发送给中控计算机及先关人员。

(3)进行语音报警。

图2监控系统原理图

2软硬件设计

2.1硬件设计

2.1.1湿度监测

    主要是为监测冬天暖气跑出水蒸气引起配电柜内部电路短路的问题。湿度情况采集系统选用Honeywell公司的HH3610相对湿度湿度传感器，该传感器是线性的频率输出湿度检测模块，且可以实现一总线通信，使用十分便捷。

2.1.2漏水检测

    主要是针对房顶是否存在漏水从配电柜顶部流入配电柜的问题，可采用漏水绳作为采集传感器，在实际检测中设定一个*低报警值，用户可以根据实际情况自行设定。

2.1.3烟气传感器

    主要是火灾报警监控系统中的传感器，也是火灾发生的重要信息。系统选用DS250TH传感器，该传感器采用红外光电衰减式监测原理且为差分输出信号，能消*外界杂散光的干扰。

2.1.4温度传感器

    主要要实现配电室现场的温度与温度变化速率的采集。该系统选用了DALLAS公司的数字式集成温度传感器DS18B20，该芯片具有硬件结构简单，无需外接电路即可实现据准确可靠测量。

2.1.5监控分站

    由MCUat89c52控制模块[3]、GSM通信模块及RS-232接口电路及手动脱扣构成，利用串口转换器，将串口转换成RS-485电平与各个传感器模块进行通信，将湿度传感器模块、漏水传感器模块、气体传感器模块、烟雾传感器模块和温度传感器模块的信号进行处理，将采集来的数据与预定阀值对比判断，若超过则通过SMS短信平台将报信息传送给中控计算机及监控人员手机中，同时可通过系统反馈信息控制脱扣电路切断电路，从而保证现场安*。下图4为脱扣控制电路框图。

图3脱扣控制电路

2.1.6系统GSM通信模块

    采用Siemens公司的新一代无线通信模块TC35i[4]，该模块可以提供稳定可靠的短消息服务(shortMessageService)。GSM模块正常工作频段为900MHz和1800MHz两个频段，对应频段功耗分别为2W和1W。模块有AT命令集接口，支持文本短消息。通过40引脚的ZIF连接器与外界连接，另有50Ω天线连接器连接天线。GSM通信模块的组成框图如图4所示。

图4GSM通信模块组成框图

2.1.7中控计算机

    主要用于接收监控分站发送来的异常状况，并根据事前对各个配电室分配的编号，能准确判断出异常的来源地，然后将相关的信息进行报警显示和语音提示，同时将该异常的发生时间地点等信息进行存储。

2.2 软件设计

2.2.1软件流程

    监控分站上电自检、初始化以后，程序首先开始采集湿度传感器、漏水传感器、烟气传感器及温度传感器数据，经过信号处理以后，将所获取的参数与预设阀值进行比较判断。如果能判断出现异常状况，则驱动GSM模块向中控计算机和相关人员发出SMS信息，并等待中控计算机反馈，如获得指示信息，则驱动脱扣控制电路切断配电室电源；如果未获得动作信息则继续监控环境参数，并间隔预设时间发送SMS信息直到异常状况消失或工作人员复位。

2.2.2SMS短信处理策略

   当系统监测到异常状况时，将自动根据预设定联系信息，向相关人员和中控计算机发送相应SMS信息，以便及时解决异常状况。

strMsgH.Format(_S(“当前湿度传感器报警"),s);

}

elseif(l>l_max)

{bNormalL=FALSE;

strMsgL.Format(_S(“当前漏水传感器报警"),s);

}

elseif(s>s_max)

{bNormalS=FALSE;

strMsgS.Format(_S(“当前烟雾传感器报警"),s);

}

elseif(t>t_max)

{bNormalT=FALSE;

strMsgT.Format(_S(“当前温度传感器报警"),s);

}

if(CtestApp::Messagenum1==0)

{//调用sendSMS()函数发送报警信息

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

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

CTestApp::Messagenum1++;}

3 安科瑞配电室环境监控系统

3.1概述

    配电室综合监控系统包括智能监控系统屏、通讯管理机、UPS电源、视频监控子系统（云台球机、枪机）、环境监测子系统（温度、湿度、水浸、烟感）、控制子系统（灯光、空调、除*机、风机、水泵）、门禁监控子系统（读卡器、开门按钮、磁力锁）、安防监控子系统（双鉴检测器）。

3.2应用场所

    适用于轨道交通，工业，建筑，学校，商业综合体等35kV及以下用户端供配电自动化系统工程设计、施工和运行维护。

3.3系统结构

3.4系统功能

3.4.1实时监测

   能够显示配电室设备的运行状态，实时监测配电室环境参数信息，实时显示有关故障、告警等信息。

3.4.2曲线查询

   可以直接查看各电参量曲线。

3.4.3历史事件查询

  能够对产生的所有事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和进行历史追溯、查询统计、事故分析。 

3.4.4运行报表

  查询配电室内设备的运行数据报表。

3.4.5实时告警

  具有实时告警功能，系统能够对配电室温度、湿度、有害气体、设备故障或通信故障等事件发出告警。

3.4.6网络拓扑图

  支持实时监视并诊断各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构。

3.4.7用户权限管理

  设置了用户权限管理功能，可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限。

3.4.8数据查询

   在人机界面中，可以直接查看配电室中各个设备的运行数据。

3.4.9遥控功能

  可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。

3.5系统硬件配置

4 结语

   经实际测试，该配电室环境监测系统达到预定的功能要求，能够实时的监测并及时的发送报警信息，能够可靠稳定地实现远程智能监测，大大节省了配电室运营成本，为提高企业配电系统的管理水平起到积极作用。由于该系统采用嵌入式模块化设计模式，具有可扩展性强，智能化程度高，因此非常具有实用意义。

参考文献

[1]孟飞,罗爱斌.多点温湿度测量仪的设计改性粉煤灰吸附性能的研究[J].电子技术,2008(1):47-49.

[2]韩小斌,朱永文.数字式温度传感器DS18B20及其应用[J].电子技术,2002(1):47-48.

[3]余永权.ATMEL89系列Flash单片机原理及应用[J].电子工业出版社,1997,6(1):21-27.

[4]胡修林,李喜林,唐祖平.基于嵌入式多任务系统的串口通信[J].单片机与嵌入式系统应用,2006,2(1):

[5]贾雪正.浅谈基于GSM的配电室环境监测系统的设计[J].

[6]企业微电网设计与应用手册2022.05版.