浅谈智能电房环境监测系统

浅谈智能电房环境监测系统

张颖姣

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:随着城市化规模扩大、建设速度加快，相应的城市附属设施建设同样发展迅速，供电网络也因此得以快速发展，同时配电房环境监测数量众多，地理位置分散，存在巡检周期长、巡检盲区大、监控不到位的情况。根据这一现状和趋势，提出了智能配电房环境监测系统的技术方案，并就其在防水浸、温湿度监测、防位移系统等常见场景中的应用进行了分析。

关键词:智能配电房;防水浸;监测

0、引言

随着物联网技术的不断成熟，信息化技术也得到了广泛应用。电力配电房环境监测数量众多、位置分散:需要运用通信网络技术对配电房环境质量实施长期、有效、连续、科学、准确、全面高效的监测，解决一直以来配电房环境监测巡检周期长、盲区大、人力资源消耗严重的情况。

通过安装使用智能配电房环境监测装置，可以中心，随时掌控各个无人值守配电房的状态，同时*大程度节约前期施工成本和后期运维成本，因此该系统有充分的推广和利用价值。

1、智能电房环境监测系统介绍

1.1系统技术原理

系统各传感器带有各类参量的感应元件,终端模块用于远距离组网,传感器可以其配对的终端模块通信,通过GPRS(4G)网络通信,使终端和云端服务器连接,而应用端通过和云端服务器连接可以做各种数据展示和报警。通信终端通过GPRS网络与Internet连接,把数据基于 LORA通信协议以*大20 dBm频率打包发送至数据中心存储数据并做实时分析,同时在应用端提供用户页面展示。数据报警通过短信、微信、APP等形式通知相关人员。终端供电采用6.5 V的可充电电池或使用220V市电，保证24 h不间断工作。系统拓扑图如图1所示:

图1 系统拓扑图

1.2传输网络

本系统结合以上集中无线通信技术,可以充分利用各种网络各自的传输优势,根据网络特点分工合作,确保监测数据在恶劣环境下仍然保持稳定的传输条件。该系统传输网络有以下特点:

(1)可大规模组网,不需要任何网络设置,就能轻松地组成感应节点规模上千、面积超过十几平方公里的LORA自组网。

(2)网络可靠性高,标签之间组成完整网状互联,自动切换*佳路径。

(3)持久的低能耗、超微功耗设计,平均工作电流10μA，电池可用5年以上。

(4)通信安全性,确保安全通信的方案,即发送设备和接收设备的合法身份;数据的有效性验证,数据包的加密,可靠的数据访问权限管理,可用绕开阻挡区域实现智能化通信。

(5)系统容量大,基于该技术的网关支持多信道多数据速率的并行处理,系统容量大。

(6)可支持测距和定位,基于终端和集中器/网关的系统可以支持测距和定位。

2、智能电房环境监测系统的组成

系统包含智能无线水浸传感器、智能无线温湿度传感器、智能无线位移传感器、终端、后台等组成部分。传感器均通过 LORA进行数据传输,大大提高了收发的灵敏度,降低了功耗。传感器标签材质工艺采用抗老化、耐高温ABS材质，IP65防护等级防水铝外壳,工作温度为-30~80℃。传感器网络通信心跳间隔小于60s,设备运行异常变化时智能唤醒,网络唤醒及通信启动时间小于3s，保证数据实时监测。终端采用6.5 V可充电电池或使用220V市电，保证24h不间断工作和监测系统独立运行。

2.1 智能无线水浸传感器

智能无线水浸传感器主要用于电缆沟的水位监测,当检测到电缆沟的水位越过设置的告警门限值时,则立刻发送报警信息到终端，由终端上传到云平台处理。传感器通过支架安装固定在电缆沟壁上,保证其离沟壁10cm以上并垂直于被监测面即可。

2.2 智能无线温湿度传感器

智能无线温湿度传感器主要用于电缆坑的温湿度监测，获取到数据后由终端上传到云平台处理。传感器通过螺丝固定安装在坑板内侧,适应路面绝大部分的电缆坑板智能化改造,监测电缆井内环境温湿度状况，由终端上传到云平台处理。

2.3智能无线位移传感器

智能无线位移传感器主要用于电缆坑板的位移监测，当检测到电缆坑板被非法移动的情况时,一旦判断异常,则立刻发送报警信息到终端,由终端上传到云平台处理。

2.4 终端

终端能把数据基于LORA通信协议以*大20dBm频率打包发送至数据中心存储数据并做实时分析,同时在应用端提供用户页面展示。

2.5云平台

数据处理通过云平台进行部署,具有高性价比、高稳定性、安全可靠等特点,相对于自建服务器具有成本优势。数据储存多重备份,按需扩容,灵活便捷,云端防火墙安全性高,减轻了工作人员维护压力。报警可以设置多种形式，例如通过短信、微信、APP等形式告知管理者。

3、安科瑞配电室环境监控系统的介绍与选型

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、除湿机、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系统结构

3.3系统功能

3.3.1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。

3.3.2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。

3.3.3曲线查询

可以直接查看各电参量曲线。

3.3.4运行报表

查询配电室内设备的运行数据报表。

3.3.5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。

3.3.6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。

3.3.7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。

3.3.8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。

3.3.9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。

3.4系统硬件配置

名称	型号	图片	功能
系统	ACREL-2000E

	Acrel-2000E 配电室综合监控系统，可实现开关柜运行监控、高压开关柜带电显示、母线及电缆测温监测、环境温湿度监测、有害气体监测、安防监控，可对灯光、风机、除湿机、空调控制等设备进行联动控制。实现动力环境各数据的检测与设备控制，优化动力环境，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证维护人员安全，延长设备使用寿命，实现配电动力环境的分布式远程管理。
智能通信管理机	Anet-2E4SM		通用网关，2路网口，4路RS485，可选配1路LORA，带电告警功能，支持485，4G从模块扩展。
主机	Acrel-2000E/A

	数据采集、状态监测、设备控制、报警事件记录查询，可以根据采集到的设备数据或状态联动启动风机、声光报警器、空调、水泵等设备。
Acrel-2000E/B

	参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询功能。
Acrel-2000E/M

	参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询功能。立柜式安装。
Acrel-2000E/G

	参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询功能。立柜式安装
环境监测硬件	RS-WS-NO1-8		用于配电房温度和湿度。工作电源：AC/DC 85～265V 工作温度：-40.0℃～99.9℃ 工作湿度：0%RH～99%RH
BRJ-307		光电式烟雾传感; 电源正极（DC 12V）：+12V，继电器输出：常开触点
RS-SJ-N01R01-2		接触式水浸传感器，监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况，工作电源：DC 10-30V 工作温度：-20℃~+60℃ 工作湿度：0%RH~80%RH 响应时间：1s 继电器输出：常开触点
环境监测硬件	T35-II-5.6

	风量4800，带温控器，带消声段，电机变频
AT8002		常开型；感应距离：30-50mm 材质：锌合金，银灰色电度 干接点输出
DS-2DC6120BY-A

	视频监控
ARTU-KJ8		8路开关量输入,8路继电器输出

4、结语

随着智能电网应用的不断成熟和进步,现已实现对电力设备运行环境真实状态的监测和分析,*终将建成基于整个电网配电房的在线监测、智能诊断处理、应急指挥、“电力流、信息流、业务流”高度一体化融合的综合控制运行中心。

参考文献:

[1]林文健,刘振林,余进江.浅谈配电房环境感应和控制原理[J].中国新技术新产品,2018(9):24-25.

[2]邹宇,李宾皑,胡鹏飞.城市变电站防洪涝设计及改造施工研究[J].建筑施工,2016,38(10):1419-1422.

[3]张恒.陈军球.方振.智能电房环境监测系统研究.

[4]企业微电网设计与应用手册2022.05版.

审核编辑 黄宇