劉金華,皮大能

(湖北師范學(xué)院 機(jī)電與控制工程學(xué)院， 湖北 黃石 435002)

基于GPRS的遠(yuǎn)程電氣設(shè)備紅外溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

劉金華,皮大能

(湖北師范學(xué)院 機(jī)電與控制工程學(xué)院， 湖北 黃石 435002)

電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，特別是變電站等無(wú)人值崗的區(qū)域安全非常重要；電氣設(shè)備的故障大多表現(xiàn)為溫度的異常，需要對(duì)電氣設(shè)備溫度進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，從而盡快發(fā)現(xiàn)故障。系統(tǒng)地介紹了由監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程測(cè)量終端通過(guò)GPRS無(wú)線通訊移動(dòng)網(wǎng)所構(gòu)成的電氣設(shè)備紅外溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理；給出了紅外測(cè)溫技術(shù)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)終端的硬件、軟件的設(shè)計(jì)思路。

電氣設(shè)備；紅外技術(shù)；溫度測(cè)量；GPRS

隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)，電力系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行中的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)提出了更高的要求。為保障電氣設(shè)備的安全生產(chǎn)和提高電氣設(shè)備運(yùn)行的可靠性,需要對(duì)電氣設(shè)備的過(guò)熱部位進(jìn)行溫度遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè),做到溫度越限報(bào)警。我們可以利用紅外測(cè)溫模塊測(cè)量電氣設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)，然后與電氣設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的溫度進(jìn)行比較分析來(lái)判斷電氣設(shè)備是否發(fā)生故障。

在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中能采用GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸, 則可輕易實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控, 而且系統(tǒng)擴(kuò)展方便, 工程實(shí)施快、簡(jiǎn)單易行, 性價(jià)比高, 工程費(fèi)用低, 可靠性好, 日常維護(hù)工作量小。因此用GPRS來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)程傳輸, 為電力網(wǎng)的監(jiān)控開(kāi)辟了新方法。 目前紅外測(cè)溫技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用；遠(yuǎn)程電氣設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外近年來(lái)有所研究，利用GPRS移動(dòng)網(wǎng)與紅外測(cè)溫技術(shù)相結(jié)合的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)思路有新意。

變電站開(kāi)關(guān)柜、變壓器、斷路器、封閉母線、隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器和電流互感器、電纜頭等設(shè)備由于絕緣老化或接觸不良而造成溫度異常變化,進(jìn)而引發(fā)事故的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。為解決該問(wèn)題，采用遠(yuǎn)程電氣設(shè)備紅外溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，與電氣設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的溫度數(shù)據(jù)比較，監(jiān)控中心可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備是否有異常情況，盡早發(fā)出報(bào)警信息。 本文介紹的遠(yuǎn)程電氣設(shè)備紅外溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在保障電氣設(shè)備的安全運(yùn)行中具有非常積極的意義。

1 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及原理

遠(yuǎn)程電氣設(shè)備紅外溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由監(jiān)控中心、紅外溫度監(jiān)測(cè)終端和GPRS與Internet網(wǎng)絡(luò)三部分構(gòu)成。遠(yuǎn)程電氣設(shè)備紅外溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端是對(duì)電氣設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行溫度采用紅外溫度模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；通過(guò)通信GPRS網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。紅外溫度監(jiān)測(cè)終端每日的N個(gè)整點(diǎn)時(shí)刻保存測(cè)量數(shù)據(jù)并自動(dòng)向監(jiān)控中心發(fā)送整點(diǎn)數(shù)據(jù)，另外也可隨時(shí)響應(yīng)監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)讀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和其他控制命令。

監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能將采集到的各遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端的測(cè)量數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，有問(wèn)題時(shí)報(bào)警提示；另外監(jiān)控中心能對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端進(jìn)行時(shí)鐘校時(shí)，能進(jìn)行自動(dòng)整點(diǎn)數(shù)據(jù)接收和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，生成和打印報(bào)表等。

通信網(wǎng)絡(luò)由GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和Internet構(gòu)成,兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)用來(lái)建立起監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程紅外溫度監(jiān)測(cè)終端的數(shù)據(jù)通訊聯(lián)系。

2 遠(yuǎn)程紅外溫度監(jiān)測(cè)終端的設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程紅外溫度監(jiān)測(cè)終端由AT89C52單片機(jī)、GPRS通信模塊GR47/ GR48、復(fù)位及看門(mén)狗電路、時(shí)鐘電路、TN9紅外溫度計(jì)模塊、電源等組成，完成電氣設(shè)備溫度數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸。其組成方框圖如圖2所示。

圖1 GPRS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 遠(yuǎn)程紅外溫度監(jiān)測(cè)終端框圖

TN9紅外溫度計(jì)模塊可測(cè)量目標(biāo)溫度和環(huán)境溫度，具有響應(yīng)速度快、測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣的特點(diǎn)；而且它具備SPI接口，可以很方便地與MCU傳輸數(shù)據(jù)。

GR47具有以下主要特點(diǎn)：工作頻段為GSM900/1800MHz，滿足GSMPhase2+標(biāo)準(zhǔn)；內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議；工作溫度為-30～+75℃，滿足工業(yè)控制的需求；屬B類GPRS模塊，即可用于GPRS分組業(yè)務(wù)和GSM話音業(yè)務(wù)，但兩者不能同時(shí)工作，需人工切換；內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換和實(shí)時(shí)時(shí)鐘等子模塊；支持3V和5V的SIM卡，不支持1.8V的SIM卡，所以使用前要先確認(rèn)SIM卡類型是否正確。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件包括主程序和數(shù)據(jù)傳送子程序。

設(shè)計(jì)的主程序是在接通電源后，對(duì)AT89C52單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)初始化，接收紅外測(cè)溫模塊發(fā)送出來(lái)的幀信息開(kāi)始測(cè)溫，并且單片機(jī)開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)，當(dāng)讀取數(shù)據(jù)為規(guī)定數(shù)值時(shí)，AT89C52單片機(jī)就開(kāi)始計(jì)算溫度值，然后保存溫度數(shù)據(jù)并通過(guò)數(shù)碼管顯示此溫度值，同時(shí)調(diào)用數(shù)據(jù)傳送子程序通過(guò)GPRS通信模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程傳送。主程序流程圖如圖3所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

紅外測(cè)溫技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中，在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè)，設(shè)備在線故障診斷和安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了重要作用；比起接觸式測(cè)溫方法，紅外測(cè)溫有著響應(yīng)時(shí)間快、非接觸、使用安全及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。本系統(tǒng)通過(guò)利用TN9紅外測(cè)溫模塊、AT89C52單片機(jī)模塊與GPRS通信模塊GR47/ GR48構(gòu)成遠(yuǎn)程紅外溫度監(jiān)測(cè)終端，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣設(shè)備溫度進(jìn)行有效的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

圖3 主程序流程圖

利用紅外狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)具有遠(yuǎn)距離、不接觸、不取樣、不解體，又具有準(zhǔn)確、快速、直觀等特點(diǎn)，能實(shí)時(shí)地在線監(jiān)測(cè)和診斷電氣設(shè)備大多數(shù)故障。紅外檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)提高電氣設(shè)備的可靠性與有效性，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，降低維修成本都有很重要的意義。遠(yuǎn)程電氣設(shè)備紅外溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)充分利用GPRS技術(shù)在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集方面的優(yōu)勢(shì),對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期巡檢,可以能盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常情況；在保障電氣設(shè)備的安全運(yùn)行與提高電力自動(dòng)化程度中具有非常積極的意義。

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Theremoteelectricalequipment'sinfraredtemperaturemonitoringsystembasedonGPRS

LIU Jin-hua,PI Da-neng

(College of Mechatronics and Control Engineering, Hubei Normal University, Huangshi 435002,China)

The safe operation of electrical equipment in power system, especially the security of unmanned regional such as substation is very important.Electrical equipment fault mostly show the temperature anomaly.We must monitor electrical equipment temperature effectively to discover the fault as soon as possible.This paper systematically introduces the operating principle of electrical equipment infrared temperature monitoring system made of monitoring center computer and remote measuring terminal using GPRS wireless mobile network and elaborates the hardware and software design of Infrared temperature measurement technology's remote temperature monitoring terminal.

electrical equipment;infrared technology;temperature measurement;GPRS

2014—03—17

劉金華(1964— )，男，湖北鄂州人， 教授，從事控制工程與電子技術(shù)應(yīng)用方面的教學(xué)和科研工作.

TM76

A

1009-2714(2014)03- 0008- 03

10.3969/j.issn.1009-2714.2014.03.002