一種變電用溫濕度智能顯示系統(tǒng)

陳崢嶸

摘要：根據(jù)規(guī)定，電力設備及其備品備件的使用保存環(huán)境須滿足一定標準。而現(xiàn)實中運用的溫濕度顯示器存在測溫不精確、無記錄保存功能等缺陷，且市場上的溫濕度顯示器均不能滿足專業(yè)所需要求。文中以此為基礎，提出了一種變電用溫濕度顯示系統(tǒng)及其裝置設計和制作的方案，解決了傳統(tǒng)溫濕度顯示器的各類缺點，幫助變電專業(yè)實現(xiàn)設備運行存儲溫濕度環(huán)境的精益化管控，保證了電網(wǎng)安全可靠運行。

關鍵詞：溫濕度顯示；智能系統(tǒng)；精益管控

1 研究背景

根據(jù)《中國南方電網(wǎng)有限責任公司電力安全工作規(guī)程》規(guī)定，安全工器具、備品備件及蓄電池等的存放環(huán)境的溫濕度須滿足一定標準。如果溫濕度超過相關標準，所存物品的質(zhì)量和壽命都將大打折扣。目前，變電站工器具室、蓄電池室及班組備品備件工器具室普遍使用小型數(shù)字顯示式的溫濕度計，雖然結構簡單、價格低廉，但是存在著數(shù)據(jù)（特別是溫濕度超標時）無法及時反饋至管理人員，無法調(diào)取歷史數(shù)據(jù)等的先天缺陷。存品的管理不到位，勢必給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行埋下了一定隱患。

市面上的溫濕度顯示屏存在以下缺點：（1）可視化程度差。顯示顏色單一，無法一眼看出是否存在溫濕度超標情況。（2）無遠程報警功能。無法將溫濕度情況實時反饋至管理人員，造成所測環(huán)境溫濕度超標，造成一定損失甚至嚴重后果。（3）無記錄功能。無法存儲記錄一定時間內(nèi)所測環(huán)境的溫濕度，進而無法根據(jù)這些歷史數(shù)據(jù)分析環(huán)境各個季節(jié)、時段的溫濕度變化，對環(huán)境做出最優(yōu)管控。（4）溫濕度采點不合理。市面上的大部分顯示屏存在溫濕度采點單一，甚至放于窗邊、墻角等不合理的情況，這導致無法測得環(huán)境內(nèi)準確的溫濕度，造成環(huán)境管控不當或不是最優(yōu)化。（5）所測溫濕度隨時間推移準確度下降，且無溫濕度補償功能。作為溫濕度傳感器這樣的精密元器件，性能會隨時間推移逐漸下降，且暴露在空氣中會在表面產(chǎn)生污垢，最終導致所測溫濕度不準確。（6）無法進行功能擴展。市面上的簡易溫濕度計無預留觸發(fā)點的設計，造成不能根據(jù)溫濕度的報警預設點等進行觸發(fā)控制，不能進行一些輔助功能的擴展。

2 研究內(nèi)容

本文提出的技術方案是：一種溫濕度顯示控制系統(tǒng)，其中，包括主控芯片，所述的主控芯片分別連接溫濕度探測傳感器、顯示電路、報警裝置、電源系統(tǒng)、電腦；

所述的主控芯片通過IO口與顯示電路連接，主控芯片通過兩路串口通訊接口分別連接報警裝置和電腦。溫濕度探測傳感器是整個儀器測量的關鍵部件，它決定了溫濕度的測量精度。在本儀器中，選用精度高，性能穩(wěn)定的AD22100KTZ和HoneyWell5030 作為溫度和濕度傳感器。這兩種傳感器都是5V供電，耗電量很小，模擬電壓信號輸出，可直接送到A/D轉(zhuǎn)換器采集。

主控芯片采用STC12C5A32S2，它具有以下主要功能：

八路12位A/D轉(zhuǎn)換器?？芍苯訉貪穸人蛠淼哪M信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，便于后續(xù)處理。

兩路串口通訊接口。一路用于485接口，與電腦通訊，將顯示屏的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X中。另一路串口用于與GSM手機模塊通訊，實現(xiàn)短信的發(fā)送和接收。

多達30多路IO口。不需要另外擴展輸入輸出口，就可以方便的進行主控制板的各種控制功能（如按鍵處理，顯示部分處理，時鐘電路的數(shù)據(jù)讀寫，等等）。

包含32KB的EEPROM存儲電路?？梢苑奖愕膶⒉杉臏貪穸群蜁r間數(shù)據(jù)直接存在主控芯片中，不用外擴存儲芯片。32KB的容量可以保證在采樣間隔30分鐘的情況下，儲存75天的數(shù)據(jù)。

所述的顯示電路采用共陽8段紅綠雙色數(shù)碼管。在正常溫濕度范圍內(nèi)工作時，綠色數(shù)碼管顯示。當溫度或濕度超過設定范圍時，相應的數(shù)碼管顯示成紅色，提醒用戶溫濕度超標。

顯示電路包括數(shù)碼管顯示的控制，采用數(shù)碼管驅(qū)動芯片DM13A，可靜態(tài)驅(qū)動兩個8段數(shù)碼管。把四個DM13串聯(lián)起來（即前一個DM13A的數(shù)據(jù)輸出連到后一個DM13A的數(shù)據(jù)輸入），即可實現(xiàn)溫濕度的顯示。還包括雙色控制，在雙色數(shù)碼管中，每一數(shù)碼段，都有紅綠兩種發(fā)光管?？刂苾煞N發(fā)光管的電源，可實現(xiàn)紅綠色的選擇。

報警裝置為GSM短信發(fā)送裝置。GSM手機模塊采用以TC35I 標準命令的產(chǎn)品，通過232口與主控芯片交換信息，實現(xiàn)短信的接收和發(fā)送：（1）接收短信：對各路溫濕度控制板來說，來自GSM短信信號是輸入信號，各路板可同時接收。為了區(qū)分短信內(nèi)容是發(fā)給哪一路溫濕度板，可用不同的命令來區(qū)分。如短信命令“1111”發(fā)給第一路溫濕度板，短信命令“2222”發(fā)給第二路溫濕度板。當?shù)诙窚貪穸劝迨盏健?111”命令時，忽略不計；（2）發(fā)送短信：為了防止兩路控制板同時發(fā)送短信，造成數(shù)據(jù)沖突，可在兩路控制板之間，連一條控制線，即BUSY控制線。發(fā)送短信前，先檢查BUSY線，如果是高電平，表示GSM模塊空閑，可以發(fā)送短信。首先置BUSY線為低電平，禁止其它控制板發(fā)短信。然后發(fā)送短信，完成后把BUSY線置高電平，讓出GSM工作權限。

與現(xiàn)有技術相比，有益效果是：本系統(tǒng)可提醒用戶溫濕度超標，一眼看出是否存在溫濕度超標情況。溫濕度顯示屏主體上設有短信報警器。將溫濕度情況實時反饋至管理人員，不會造成所測環(huán)境溫濕度超標，不會造成一定損失甚至嚴重后果。與電腦通訊，將顯示屏的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X中，這樣可存儲記錄一定時間內(nèi)所測環(huán)境的溫濕度。溫濕度采點合理。

3 結語

綜上所述，文中設計的變電用溫濕度顯示系統(tǒng)創(chuàng)新的將溫濕度傳感器元器件、主控芯片、報警裝置和電腦終端聯(lián)系在一起，通過編程和調(diào)試，使其能夠滿足變電設備及其備品備件運行存放環(huán)境管控的特殊需求。這不僅保證電力一次設備的健康穩(wěn)定運行，也減輕變電工作人員日常的運維工作量，達到降本增效的精益化管理要求。