基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统，包括若干空调监控单元、若干除湿机监控单元、若干风扇监控单元、一个控制分站和一个控制服务器；上述多个空调监控单元、多个除湿机监控单元和多个风扇监控单元均通过控制分站与控制服务器相连。本发明集超低功耗、智能传感、红外遥控和远程通信为一体，实现了变电站温湿度的远程智能控制系统，降低了变电站温湿度调节系统的能耗，提高了变电站的智能化水平。
【专利说明】基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变电站监控系统，特别是一种基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统。
【背景技术】
[0002]变电站中主要依靠空调和除湿机控制环境的温湿度。无人值守变电站在长期运行过程中，空调除湿机的性能不断老化，可靠性下降，易发生故障。当前，站内空调除湿机等设备均缺少有效的监控设施，灵活性差，智能化程度低，故障后往往不能及时发现，导致站内温度和湿度控制不稳定，严重威胁开关室和控制室内一次设备和二次设备可靠性和寿命。
[0003]中国实用新型专利201220414176.8公开了一种变电站空调远程控制装置，该空调远程控制装置存在三点不足，其一是上述装置只含有温度监测装置而不含有湿度监测装置，不能同时控制变电站内环境的温度与湿度；其二是上述装置的传感器及控制模块均需要外部电源或电池为其供电，增加了系统的电池成本以及更换电池的人工成本；其三是上述装置监测的是变电站内的空气温度，其目的是提升变电站的管理水平，并不能监测开关柜内的环境温度，不能很好的起到保护变电站内开关室和控制室一次设备和二次设备的作用。
[0004]中国实用新型专利201020119409.2公开了一种无人值守变电站环境温湿度远程采集监控装置，该环境温湿度远程采集监控装置存在两点不足，其一是上述装置使用通讯管理和网络交换机实现数据的通信，可靠性不高；其二是上述装置监测的是变电站内的空气的温湿度，而不能监测开关柜内的环境温湿度，不能起到保护变电站内开关室和控制室一次设备和二次设备的作用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种可靠性高、功耗低的基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统。
[0006]实现本发明目的的技术解决方案为:一种基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统，包括若干空调监控单元、若干除湿机监控单元、若干风扇监控单元、一个控制分站和一个控制服务器；每台空调对应一个空调监控单元，每台除湿机对应一个除湿机监控单元，每台风扇对应一个风扇监控单元；
[0007]所述空调监控单元包括一个第一环境温湿度监测终端、一个空调控制终端和一个第一电能质量监测终端；所述第一环境温湿度监测终端安装在变电站开关柜内或室内墙壁上，所述空调控制终端和第一电能质量监测终端均安装在空调外壳上；
[0008]所述除湿机监控单元包括一个第二环境温湿度监测终端、一个除湿机控制终端、一个第一红外控制终端和一个第二电能质量监测终端；所述第二环境温湿度监测终端安装在变电站开关柜内或室内墙壁上，所述除湿机控制终端、第一红外控制终端和第二电能质量监测终端均安装在除湿机外壳上；
[0009]所述风扇监控单元包括一个风扇控制终端、一个第二红外控制终端和一个第三电能质量监测终端；所述风扇控制终端、第二红外控制终端和第三电能质量监测终端均安装在风扇外壳上；
[0010]所述控制分站安装在变电站值班室内，所述控制服务器安装在供电公司监控中心;
[0011]上述空调监控单元、除湿机监控单元和风扇监控单元均通过控制分站与控制服务器相连。
[0012]本发明与现有技术相比，其显著优点:(I)本发明基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统可实现变电站室内温湿度远程智能监控，提高变电站运行的可靠性及智能化程度，有效降低变电站监控系统的功耗及人工更换电池成本；(2)本发明集超低功耗、智能传感、红外遥控和远程通信为一体，实现了变电站温湿度的远程智能控制，提高了变电站的智能化水平。
[0013]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统连接示意图。
[0015]图2为本发明一实施方式的空调控制终端结构图。
[0016]图3为本发明一实施方式的电能质量监测终端结构图。
[0017]图4为本发明一实施方式的环境温湿度监测终端结构图。
[0018]图5为本发明一实施方式的除湿机/风扇控制终端结构图。
[0019]图6为本发明一实施方式的红外控制终端结构图。
[0020]图7为本发明一实施方式的控制分站结构图。
[0021]图8为本发明一实施方式的空调工作状态转移示意图。
[0022]图9为本发明一实施方式的空调控制策略流程图。
【具体实施方式】
[0023]结合图1，一种基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统，包括若干空调监控单元、若干除湿机监控单元、若干风扇监控单元、一个控制分站60和一个控制服务器70 ；每台空调对应一个空调监控单元，每台除湿机对应一个除湿机监控单元，每台风扇对应一个风扇监控单元；
[0024]所述空调监控单元包括一个第一环境温湿度监测终端9、一个空调控制终端30和一个第一电能质量监测终端18 ;所述第一环境温湿度监测终端9安装在变电站开关柜内或室内墙壁上，所述空调控制终端30和第一电能质量监测终端18均安装在空调外壳上；
[0025]所述除湿机监控单元包括一个第二环境温湿度监测终端10、一个除湿机控制终端40、一个第一红外控制终端49和一个第二电能质量监测终端19 ;所述第二环境温湿度监测终端10安装在变电站开关柜内或室内墙壁上，所述除湿机控制终端40、弟一红外控制终端49和第二电能质量监测终端19均安装在除湿机外壳上；
[0026]所述风扇监控单元包括一个风扇控制终端80、一个第二红外控制终端50和一个第三电能质量监测终端20 ;所述风扇控制终端80、第二红外控制终端50和第三电能质量监测终端20均安装在风扇外壳上；
[0027]所述控制分站60安装在变电站值班室内，所述控制服务器70安装在供电公司监控中心；
[0028]上述空调监控单元、除湿机监控单元和风扇监控单元均通过控制分站60与控制服务器70相连。
[0029]所述控制分站60与所述空调监控单元中的第一环境温湿度监测终端9、空调控制终端30、第一电能质量监测终端18之间采用EnOcean无线通信方式进行通信，所述空调控制终端30与空调之间采用红外通信；所述控制分站60与所述除湿机监控单元中的除湿机控制终端40、第二电能质量监测终端19和第二环境温湿度监测终端10之间采用EnOcean无线通信方式进行通信，所述除湿机控制终端40与第一红外控制终端49之间采用红外通信；所述控制分站60与所述风扇监控单元中的风扇控制终端80、第三电能质量监测终端20之间采用EnOcean无线通信方式进行通信，所述风扇控制终端80与第二红外控制终端50之间采用红外通信；控制分站60与控制服务器70之间采用MIS网通信。
[0030]结合图2，所述空调控制终端30包括第一单片机31、第一拨码开关32、第一EnOcean无线通信模块34和第一红外发射管36 ;所述第一拨码开关32与第一单片机31的GP1管脚相连接，所述第一 EnOcean无线通信模块34与第一单片机31的UART管脚相连接，所述第一红外发射管36与第一单片机31的AD采样管脚相连接。
[0031]结合图3，所述第一电能质量监测终端18、第二电能质量监测终端19和第三电能质量监测终端20结构相同，均包括第二单片机21、第二拨码开关22、第二 EnOcean能量采集模块24、电流互感器25、电压互感器26和电能质量管理IC27 ;所述第二拨码开关22与第二单片机21的GP1管脚相连接，所述第二 EnOcean无线通信模块24与第二单片机21的UART管脚相连接；所述电流互感器25和电压互感器26的输出弓丨线与电能质量管理IC27相连接；所述电能质量管理IC27与第二单片机21的SPI通信管脚相连接。
[0032]结合图4，所述第一环境温湿度监测终端9和第二环境温湿度监测终端10结构相同，均包括第三单片机11、第三拨码开关12、第三EnOcean无线通信模块14和数字温湿度传感器15 ;所述第三拨码开关12与第三单片机11的GP1管脚相连接，所述第三EnOcean无线通信模块14与第三单片机11的UART管脚相连接，所述数字温湿度传感器15与第三单片机11的SPI通信管脚相连接。
[0033]结合图5，所述除湿机控制终端40和风扇控制终端80结构相同，均包括第四单片机41、第四拨码开关42、第二红外发射管43和第四EnOcean无线通信模块44 ;所述第四拨码开关42与第四单片机41的GP1管脚相连接，所述第二红外发射管43与第四单片机41的AD采样管脚相连接，所述第四EnOcean无线通信模块44与第四单片机41的UART管脚相连接。
[0034]结合图6，所述第一红外控制终端49和第二红外控制终端50结构相同，均包括第五单片机51、第五拨码开关52、红外接收管55、开关继电器56和控制继电器57 ;所述第五拨码开关52与第五单片机51的GP1管脚相连接，所述红外接收管55与第五单片机51的AD采样管脚相连接，所述开关继电器56与第五单片机51的GP1管脚相连接，控制继电器57与第五单片机51的GP1管脚相连接。
[0035]结合图7，所述控制分站60包括第六单片机61、第六拨码开关62、电源63、第五EnOcean无线通信模块64和以太网卡65 ;所述以太网卡65与第六单片机61的SPI通信管脚相连接；所述第五EnOcean无线通信模块64与第六单片机61的UART管脚相连接；所述第六拨码开关62与第六单片机61的GP1管脚相连接；所述的电源63与第六单片机61的电源管脚相连接。
[0036]所述单片机采用的型号为STM32。
[0037]所述EnOcean无线通信模块采用的型号为TCM110。
[0038]下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
[0039]实施例1
[0040]结合图1，一种基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统包括第一环境温湿度监测终端9、第二环境温湿度监测终端10、第一电能质量监测终端18、第二电能质量监测终端19、第三电能质量监测终端20、空调控制终端30、除湿机控制终端40、第一红外控制终端49、第二红外控制终端50、控制分站60和控制服务器70、风扇控制终端80组成；所述第一环境温湿度监测终端9与第二环境温湿度监测终端10安装在变电站的开关柜内或室内墙壁上，与所述控制分站60之间采用EnOcean无线通信方式进行通信，用于上传开关柜内或室内环境的温湿度数据；所述第一电能质量监测终端18、第二电能质量监测终端19、第三电能质量监测终端20与控制分站60之间采用EnOcean无线通信方式进行通信，用于分析当前空调、除湿机和风扇所处的状态并上传给控制分站60 ;所述空调控制终端30与控制分站60之间采用EnOcean无线通信方式进行通信，并将所述控制分站60下发的空调控制命令转换为红外控制信号传给目标空调；所述除湿机控制终端40与控制分站60之间采用EnOcean无线通信方式进行通信，并将所述控制分站60下发的除湿机控制命令转换为红外控制信号传给目标除湿机；所述风扇控制终端80与控制分站60之间采用EnOcean无线通信方式进行通信，并将所述控制分站60下发的风扇控制命令转换为红外控制信号传给目标风扇；所述控制分站60安装在变电站值班室内，与所述控制服务器70之间采用MIS网进行通信，功能为根据接收的温度与湿度数据计算各目标空调与除湿机的工作方式并下发相应控制命令，并将温湿度数据、空调工作方式及状态、除湿机工作方式及状态、风扇工作方式及状态上传至控制服务器70 ；
[0041]结合图2，空调控制终端30由第一单片机31、第一拨码开关32、第一 EnOcean无线通信模块34、第一红外发射管36组成。第一单片机31采用STM32 ?’第一 EnOcean无线通信模块34与第一单片机31的UART管脚相连接；第一红外发射管36采用PC638与第一单片机31的AD采样管脚相连接；第一拨码开关32用于指定设备类型和终端ID号，与第一单片机31的GP1管脚相连接。
[0042]结合图3，第一电能质量监测终端、第二电能质量监测终端和第三电能质量监测终端结构相同，均由第二单片机21、第二拨码开关22、第二 EnOcean无线通信模块24、电流互感器25、电压互感器26和电能质量管理IC模块27组成。第二单片机21采用STM32 ;第二EnOcean无线通信模块24与第二单片机21的UART管脚相连接；电能质量管理IC模块27采用三相电能计量IC ATT7026C，与第二单片机21的SPI通信管脚相连接；电流互感器25采用HA2009与电能质量管理IC模块27相连接；电压互感器26采用DL-PT02与电能质量管理IC模块27相连接；第二拨码开关22用于指定设备类型和终端ID号，与第二单片机21的GP1管脚相连接。
[0043]结合图4，第一环境温湿度监测终端和第二环境温湿度监测终端结构相同，均由第三单片机11、第三拨码开关12、第三EnOcean无线通信模块14和数字温湿度传感器15组成。第三单片机11采用STM32，数字温湿度传感器15采用SHT71与第三单片机11的SPI通信管脚相连接；第三EnOcean无线通信模块14与第三单片机11的UART管脚相连接；第三拨码开关12用于指定设备类型和终端ID号，与第三单片机11的GP1管脚相连接。
[0044]结合图5，除湿机控制终端和风扇控制终端结构相同，均由第四单片机41、第四拨码开关42、第二红外发射管43、第四EnOcean无线通信模块44组成。第四单片机41采用STM32 ;第四EnOcean无线通信模块44与第四单片机41的UART管脚相连接；第二红外发射管43采用PC638与第四单片机41的AD采样管脚相连接；第四拨码开关42用于指定设备类型和终端ID号，与第四单片机41的GP1管脚相连接。
[0045]结合图6，第一红外控制终端和第二红外控制终端结构相同，均由第五单片机51、第五拨码开关52、红外接收管55、开关继电器56、控制继电器57组成。第五单片机51米用STM32 ;红外接收管55采用PC638与第五单片机51的AD采样管脚相连接；第五拨码开关52用于指定设备类型和终端ID号，与第五单片机51的GP1管脚相连接；开关继电器56采用JZC-32F型号用于开关除湿机/风扇，与第五单片机51的GP1管脚相连接；控制继电器57采用JZC-32F型号用于调整除湿机/风扇的参数，与第五单片机51的GP1管脚相连接。
[0046]结合图7,控制分站60由第六单片机61、第六拨码开关62、电源63、第六EnOcean无线通信模块64、和以太网卡65组成。第六单片机61采用STM32 ;第六EnOcean无线通信模块64与第六单片机61的UART管脚相连接；以太网卡65采用ENC28J60与第六单片机61的SPI通信管脚相连接；第六拨码开关62用于指定控制分站60的IP地址及ID号，指明空调控制终端、除湿机控制终端、电能质量监测终端、环境温湿度监测终端、红外控制终端的个数以及数据上传周期，与第六单片机61的GP1管脚相连接；电源63为AC/DC开关电源，5-8V供电,与第六单片机61的电源管脚相连接。
[0047]结合图8，控制分站60根据每台空调对应的环境温湿度监测终端及电能质量监测终端的监测数据，采用状态机控制策略，通过空调控制终端来控制相应空调的工作状态。所述状态机控制策略是指将空调的工作状态划分为开机态、关机态、制热态、制冷态和除湿态。所述各类工作状态均存在触发条件，当触发条件满足时，空调可由当前工作状态向下一个允许的工作状态进行转移。所述开机态为状态机的初态，可向其他所有状态进行转移；所述关机态为状态机的终态，只能向开机态进行转移；所述制热态、制冷态和初始态可向除开机态之外的所有状态进行转移。
[0048]结合图9，本发明的空调控制策略流程:系统首先读取空调的电能质量监测终端的数据判断当前空调的运行状态；然后从I号空调开始，以轮询的方式分别读取每台空调对应的环境温湿度监测终端的数据并依次判断此台空调是否需要开机、关机、制热、制冷和除湿；若满足某状态转移的条件，则控制分站下发相关的控制命令，空调控制终端将控制信号转化为红外信号通过红外发光管PC638向对应空调发送红外信号以完成相关命令的操作；若不满足此状态转移的条件，程序转入下一个状态转移的判断，完成当前空调所有状态的判断后程序对下一台空调重复上述操作，从而实现对空调的分布式控制。
[0049]本发明中的各元器件、单片机的型号不限于本发明中所公开的型号，现有技术中能用于本发明的与所公开型号功能类同的均可适用于本发明。
[0050]以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统，其特征在于，包括若干空调监控单元、若干除湿机监控单元、若干风扇监控单元、一个控制分站￠0)和一个控制服务器(70);每台空调对应一个空调监控单元，每台除湿机对应一个除湿机监控单元，每台风扇对应一个风扇监控单元； 所述空调监控单元包括一个第一环境温湿度监测终端(9)、一个空调控制终端(30)和一个第一电能质量监测终端(18);所述第一环境温湿度监测终端(9)安装在变电站开关柜内或室内墙壁上，所述空调控制终端(30)和第一电能质量监测终端(18)均安装在空调外壳上; 所述除湿机监控单元包括一个第二环境温湿度监测终端(10)、一个除湿机控制终端(40)、一个第一红外控制终端(49)和一个第二电能质量监测终端(19);所述第二环境温湿度监测终端(10)安装在变电站开关柜内或室内墙壁上，所述除湿机控制终端(40)、第一红外控制终端(49)和第二电能质量监测终端(19)均安装在除湿机外壳上； 所述风扇监控单元包括一个风扇控制终端(80)、一个第二红外控制终端(50)和一个第三电能质量监测终端(20);所述风扇控制终端(80)、第二红外控制终端(50)和第三电能质量监测终端(20)均安装在风扇外壳上； 所述控制分站(60)安装在变电站值班室内，所述控制服务器(70)安装在供电公司监控中心； 上述空调监控单元、除湿机监控单元和风扇监控单元均通过控制分站￠0)与控制服务器(70)相连。
2.根据权利要求1所述的基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统，其特征在于，所述控制分站￠0)与所述空调监控单元中的第一环境温湿度监测终端(9)、空调控制终端(30)、第一电能质量监测终端(18)之间采用EnOcean无线通信方式进行通信，所述空调控制终端(30)与空调之间采用红外通信；所述控制分站￠0)与所述除湿机监控单元中的除湿机控制终端(40)、第二电能质量监测终端(19)和第二环境温湿度监测终端(10)之间采用EnOcean无线通信方式进行通信，所述除湿机控制终端(40)与第一红外控制终端(49)之间采用红外通信；所述控制分站￠0)与所述风扇监控单元中的风扇控制终端(80)、第三电能质量监测终端(20)之间采用EnOcean无线通信方式进行通信，所述风扇控制终端(80)与第二红外控制终端(50)之间采用红外通信；控制分站￠0)与控制服务器(70)之间采用MIS网通信。
3.根据权利要求1或2所述的基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统，其特征在于，所述空调控制终端(30)包括第一单片机(31)、第一拨码开关(32)、第一 EnOcean无线通信模块(34)和第一红外发射管(36);所述第一拨码开关(32)与第一单片机(31)的GP1管脚相连接，所述第一 EnOcean无线通信模块(34)与第一单片机(31)的UART管脚相连接，所述第一红外发射管(36)与第一单片机(31)的AD采样管脚相连接。
4.根据权利要求1或2所述的基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统，其特征在于，所述第一电能质量监测终端(18)、第二电能质量监测终端(19)和第三电能质量监测终端(20)结构相同，均包括第二单片机(21)、第二拨码开关(22)、第二 EnOcean能量采集模块(24)、电流互感器(25)、电压互感器(26)和电能质量管理IC (27);所述第二拨码开关(22)与第二单片机(21)的GP1管脚相连接，所述第二 EnOcean无线通信模块(24)与第二单片机(21)的UART管脚相连接；所述电流互感器(25)和电压互感器(26)的输出引线与电能质量管理IC(27)相连接；所述电能质量管理IC(27)与第二单片机(21)的SPI通信管脚相连接。
5.根据权利要求1或2所述的基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统，其特征在于，所述第一环境温湿度监测终端(9)和第二环境温湿度监测终端(10)结构相同，均包括第三单片机(11)、第三拨码开关(12)、第三EnOcean无线通信模块(14)和数字温湿度传感器(15);所述第三拨码开关(12)与第三单片机(11)的GP1管脚相连接，所述第三EnOcean无线通信模块(14)与第三单片机(11)的UART管脚相连接，所述数字温湿度传感器(15)与第三单片机(11)的SPI通信管脚相连接。
6.根据权利要求1或2所述的基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统，其特征在于，所述除湿机控制终端(40)和风扇控制终端(80)结构相同，均包括第四单片机(41)、第四拨码开关(42)、第二红外发射管(43)和第四EnOcean无线通信模块(44);所述第四拨码开关(42)与第四单片机(41)的GP1管脚相连接，所述第二红外发射管(43)与第四单片机(41)的AD采样管脚相连接，所述第四EnOcean无线通信模块(44)与第四单片机(41)的UART管脚相连接。
7.根据权利要求1或2所述的基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统，其特征在于，所述第一红外控制终端(49)和第二红外控制终端(50)结构相同，均包括第五单片机(51)、第五拨码开关(52)、红外接收管(55)、开关继电器(56)和控制继电器(57);所述第五拨码开关(52)与第五单片机(51)的GP1管脚相连接，所述红外接收管(55)与第五单片机(51)的AD采样管脚相连接，所述开关继电器(56)与第五单片机(51)的GP1管脚相连接，所述控制继电器(57)与第五单片机(51)的GP1管脚相连接。
8.根据权利要求1或2所述的基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统，其特征在于，所述控制分站(60)包括第六单片机(61)、第六拨码开关(62)、电源(63)、第五EnOcean无线通信模块￠4)和以太网卡￠5);所述第六拨码开关￠2)与第六单片机(61)的GP1管脚相连接，所述电源￠3)与第六单片机￠1)的电源管脚相连接，所述第五EnOcean无线通信模块(64)与第六单片机(61)的UART管脚相连接,所述以太网卡(65)与第六单片机￠1)的SPI通信管脚相连接。
9.根据权利要求3所述的基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统，其特征在于，所述第一单片机采用的型号为STM32。
10.根据权利要求3所述的基于EnOcean技术的变电站温湿度智能监控系统，其特征在于，所述第一 EnOcean无线通信模块采用的型号为TCM110。
【文档编号】H02J13/00GK104362758SQ201410740674
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】王炜, 衡思坤, 顾巍, 朱立位, 杨忠浩, 张旭东, 应展烽 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司连云港供电公司