空气压缩机室环境实时监测系统设计

韩永禄,王立斌,李春睿,李 晶

(国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021)

空气压缩机室环境实时监测系统设计

韩永禄,王立斌,李春睿,李 晶

(国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021)

提出一种新型的空气压缩机室内环境实时监测系统,介绍该系统原理,分析系统监测单元电路、监控单元声光报警电路、监控单元短信模块电路等系统关键技术,及软件流程,通过应用情况及应用效果分析认为,该系统综合利用了软件设计、传感器、单片机等技术实现了对空气压缩机室内的温湿度、雨水灌入和起火情况等的实时监控,解决了日常巡视中很难做到对空气压缩机室环境状况的实时掌控的问题。

实时监测;传感器;空气压缩机室

0 引言

为加快智能电能表的推广,提高检定效率,降低劳动强度,各个省电力公司均建设了自动化程度很高的“四线一库”用于电能表的检定工作“四线一库”中的辊筒线顶升装置、上下料单元的夹具以及检定仓的压接装置均需要由空气压缩机来提供动力。空气压缩机一般安装在空间狭小、地势低、通风能力差的空气压缩机室,从而容易造成室内温度高、湿度大以及雨水灌入等危害设备安全的状况。一般的日常巡视很难做到对空气压缩机室环境状况的实时掌控,所以设计一种空气压缩机室环境实时监测系统在实际工作中尤为重要。

下文综合利用软件设计、传感器、单片机等技术,提出了一种空气压缩机室环境实时监测系统,该系统能实时监测空气压缩机室的温度、湿度以及是否进水。

1 系统原理

该系统主要由现场监测单元与监控单元组成。

现场监测单元由串口服务器、单片机1、漏水传感器、烟感探测器以及温湿度传感器组成,监控单元由监控计算机、单片机2、短信模块以及声光报警器组成。现场监测单元布置在空气压缩机室,监控单元布置在监控室。

单片机1对漏水传感器、烟感探测器的状态以及温湿度传感器的温湿度值进行实时监测,并将监测值通过串口服务器上传给监控计算机。监控计算机对单片机1上传的监测值进行判断,当判定空气压缩机室发生漏水、失火或者温湿度越限后,监控计算机将该信息显示在用户界面上,并下发命令给单片机2,使其触发声光报警器发出声光报警,同时通过短信模块发送短信给工作人员。

2 系统的关键技术

2.1 现场监测单元电路

现场监测单元的电路如图1所示。

图1 现场监测单元电路图

现场监测单元主要由烟雾传感器Uy,漏水传感器Us,温湿度传感器Uw和单片机MCU1组成。

烟雾传感器Uy的1脚接+9 V电源,烟雾传感器Uy的2脚、3脚均接地,烟雾传感器Uy的4脚接二极管D1的阳极;二极管D1的阴极接+24 V电源;继电器KR1的线圈并联在二极管D1两端,继电器KR1的常开触点KR1-1一端接+5 V电源,另一端接单片机MCU1的P1.0脚;电阻R1一端接地,另一端接单片机MCU1的P1.0脚;温湿度传感器Uw的GND脚接地,温湿度传感器Uw的VCC脚接+5 V电源,温湿度传感器Uw的DATA脚接单片机MCU1的P1.2脚;电阻R3一端接+5 V电源,另一端接单片机MCU1的P1. 2脚;漏水传感器Us的NO脚接单片机MCU1的P1.1脚,漏水传感器Us的COM脚接+5 V电源,漏水传感器Us的GND脚接地,漏水传感器Us的VCC脚接+9 V电源;电阻R2一端接地,另一端接单片机MCU1的P1.1脚;单片机MCU1的P3.0脚接串口服务器U1的3脚,单片机MCU1的P3.1脚接串口服务器U1的2脚。串口服务器的网口通过网线连接局域网。

正常情况下,烟雾传感器Uy的3脚与4脚断开,继电器KR1的线圈失电,其常开触点KR1-1断开,单片机MCU1的P1.0脚输入低电平,单片机MCU1将该信息上传给监控计算机;当发生火灾时,烟雾传感器Uy的3脚与4脚导通,继电器KR1的线圈通电,其常开触点KR1-1闭合,单片机MCU1的P1.0脚输入高电平,单片机MCU1将该信息上传给监控计算机。

正常情况下,漏水传感器Us的NO脚与COM脚断开,单片机MCU1的P1.1脚输入低电平,单片机MCU1将该信息上传给监控计算机;当发生漏水时,漏水传感器Us的NO脚与COM脚导通,单片机MCU1的P1.1脚输入高电平,单片机MCU1将该信息上传给监控计算机。

单片机MCU1每隔1分钟读取一次温湿度传感器Uw的温湿度值,并将该值上传给监控计算机。

2.2 监控单元声光报警器电路

监控单元声光报警器的电路如图2所示。

图2 声光报警器电路图

声光报警器B一端接220 V交流电源,另一端接继电器KR2的常开触点KR2-1;继电器KR2的线圈并联在二极管D2的两端,继电器KR2的常开触点KR2-1一端接声光报警器B,另一端接220V交流电源;单片机MCU2的P2.1脚接通过R4连接至三极管Q的基极,单片机MCU2的P3.0脚接串口电平转换芯片U2的9脚,单片机MCU2的P3.1脚接串口电平转换芯片U2的10脚;三极管Q的发射极接+5 V,三极管Q的集电极接二极管D2的阴极;二极管D2的阳极接地;串口电平转换芯片U2的7脚连接监控计算机PC的COM1串口的2脚,串口电平转换芯片U1的8脚连接监控计算机PC的COM1串口的3脚,串口电平转换芯片U2的15脚接地;监控计算机PC的COM1串口的5脚接地。

监控计算机PC对单片机MCU1上传的传感器监测值进行判断,当判定空气压缩机室发生漏水、失火或者温湿度越限后,监控计算机将该信息显示在用户界面上,并下发命令给单片机MCU2,单片机MCU2触发三极管Q导通,进而继电器KR2线圈通电,其常开触点KR2-1导通,声光报警器B发出声光报警。正常情况下,继电器KR2线圈失电,其常开触点KR2-1断开,声光报警器B不发出声光报警。

2.3 监控单元短信模块电路

监控单元短信模块的电路如图3所示。

图3 短信模块电路图

图3中短信模块为GPRS短信模块,COM2为计算机串口。

短信模块U3的2脚连接监控计算机PC的COM2串口的3脚,短信模块U3的3脚连接监控计算机PC的COM2串口的2脚,短信模块U3的5脚以及监控计算机PC的COM2串口的5脚均接地。

当监控计算机PC判定空气压缩机室发生漏水、失火或者温湿度越限后,通过短信模块U3发送报警信息至工作人员手机。

3 软件流程

本系统的软件流程如图4所示。

监控计算机开机后,对单片机1上传的传感器信息进行实时判断,当判定发生漏水、失火或者温湿度越限时,则将报警信息显示在监控界面上,并通过单片机2触发声光报警器发出声光报警,同时通过短信模块发送报警短信至工作人员手机上。当判定单片机1上传的传感器信息均为正常值时,则继续对单片机1上传的新一轮传感器信息进行判断。

图4 软件流程

4 结束语

针对工作人员无法实时掌握空气压缩机室环境状态,对危害空气压缩机室稳定运行的情况进行无法提前处理的状况,建立一套空气压缩机室环境实时监测系统。该系统可实时监测空气压缩机室的温湿度、水浸、起火等环境情况,集中显示空气压缩机室的环境状态,还可以通过声光报警、短信报警灯手段提醒工作人员尽快确认和处理。该系统结构简单、性能稳定,减少工作人员巡视时间,可明显提升空气压缩机室的运维成本,提升空气压缩机工作效率。提供了空气压缩机室的自动化水平,为工作人员提供了极大的便利。

[1] 张 燕,黄金娟.电能表智能化检定流水线系统的研究与应用[J].电测与仪表,2009,46(12)

[2] 翟晓卉,刘宏国.智能电能表自动化流水线检定系统的设计与实现[J].山东电力技术,2014,41(6)

[3] 龙贵山,刘 磊,刘 颖,等.电能表全自动化检定及智能仓储一体化系统研究[J].贵州电力技术,2011(7)

本文责任编辑:丁 力

Design of Real-time Environment Monitoring System for Air Compressor Room

Han Yonglu,Wang Libin,Li Chunrui,Li Jing
(State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

A new kind of real-time monitoring system for indoor environment of air compressor room is proposed,Air compressor always installed in the air compressor room which is likely to have small space,low terrain and poor capacity of ventilation, easily result in high indoor temperature,humidity and water spilled.By using the software design,the sensor and the microcontrollers in the real-time monitoring system of air compressor room,the change of temperature and humidity,the danger of fire and water spilled is monitored in the air compressor room,solve the problem of daily inspection difficult to have real-time control of the air compressor room environment.

real-time monitoring;sensor;air compressor room

TB277

:A

:10019898(2017)01005502

韩永禄(1982-),男,工程师,主要是从事计量检定、自动化设备运维等工作。