基于GPRS的遠程電氣設備紅外溫度監測系統

劉金華,皮大能

(湖北師范學院 機電與控制工程學院， 湖北 黃石 435002)

基于GPRS的遠程電氣設備紅外溫度監測系統

劉金華,皮大能

(湖北師范學院 機電與控制工程學院， 湖北 黃石 435002)

電力系統中電氣設備的安全運行，特別是變電站等無人值崗的區域安全非常重要；電氣設備的故障大多表現為溫度的異常，需要對電氣設備溫度進行有效監測，從而盡快發現故障。系統地介紹了由監控中心計算機和遠程測量終端通過GPRS無線通訊移動網所構成的電氣設備紅外溫度在線監測系統的工作原理；給出了紅外測溫技術的遠程溫度監測終端的硬件、軟件的設計思路。

電氣設備；紅外技術；溫度測量；GPRS

隨著智能電網的建設，電力系統對電氣設備的安全運行中的遠程監測提出了更高的要求。為保障電氣設備的安全生產和提高電氣設備運行的可靠性,需要對電氣設備的過熱部位進行溫度遠程在線監測,做到溫度越限報警。我們可以利用紅外測溫模塊測量電氣設備的溫度數據，然后與電氣設備正常運行時的溫度進行比較分析來判斷電氣設備是否發生故障。

在配電自動化系統中能采用GPRS進行數據傳輸, 則可輕易實現對系統的監控, 而且系統擴展方便, 工程實施快、簡單易行, 性價比高, 工程費用低, 可靠性好, 日常維護工作量小。因此用GPRS來實現信息的遠程傳輸, 為電力網的監控開辟了新方法。 目前紅外測溫技術得到了廣泛的應用；遠程電氣設備溫度監測系統國內外近年來有所研究，利用GPRS移動網與紅外測溫技術相結合的遠程監測系統思路有新意。

變電站開關柜、變壓器、斷路器、封閉母線、隔離開關、電壓互感器和電流互感器、電纜頭等設備由于絕緣老化或接觸不良而造成溫度異常變化,進而引發事故的現象時有發生。為解決該問題，采用遠程電氣設備紅外溫度監測系統對設備進行實時在線檢測，與電氣設備正常運行時的溫度數據比較，監控中心可以及時地發現電氣設備是否有異常情況，盡早發出報警信息。 本文介紹的遠程電氣設備紅外溫度監測系統在保障電氣設備的安全運行中具有非常積極的意義。

1 遠程監測系統總體結構及原理

遠程電氣設備紅外溫度監測系統是由監控中心、紅外溫度監測終端和GPRS與Internet網絡三部分構成。遠程電氣設備紅外溫度監測系統結構示意圖如圖1所示。

遠程監測終端是對電氣設備現場運行溫度采用紅外溫度模塊進行實時在線監測；通過通信GPRS網絡向監控中心計算機發送監測數據。紅外溫度監測終端每日的N個整點時刻保存測量數據并自動向監控中心發送整點數據，另外也可隨時響應監控中心計算機讀實時監測數據和其他控制命令。

監控中心計算機系統能將采集到的各遠程監測終端的測量數據保存在數據庫中，同時進行數據分析，有問題時報警提示；另外監控中心能對遠程監測終端進行時鐘校時，能進行自動整點數據接收和實時數據采集，生成和打印報表等。

通信網絡由GPRS無線網絡和Internet構成,兩個網絡用來建立起監控中心計算機和遠程紅外溫度監測終端的數據通訊聯系。

2 遠程紅外溫度監測終端的設計

遠程紅外溫度監測終端由AT89C52單片機、GPRS通信模塊GR47/ GR48、復位及看門狗電路、時鐘電路、TN9紅外溫度計模塊、電源等組成，完成電氣設備溫度數據的采集、處理和傳輸。其組成方框圖如圖2所示。

圖1 GPRS在線監測系統結構示意圖

圖2 遠程紅外溫度監測終端框圖

TN9紅外溫度計模塊可測量目標溫度和環境溫度，具有響應速度快、測量精度高、測量范圍廣的特點；而且它具備SPI接口，可以很方便地與MCU傳輸數據。

GR47具有以下主要特點：工作頻段為GSM900/1800MHz，滿足GSMPhase2+標準；內嵌TCP/IP協議；工作溫度為-30～+75℃，滿足工業控制的需求；屬B類GPRS模塊，即可用于GPRS分組業務和GSM話音業務，但兩者不能同時工作，需人工切換；內置A/D轉換、D/A轉換和實時時鐘等子模塊；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SIM卡類型是否正確。

3 軟件設計

軟件包括主程序和數據傳送子程序。

設計的主程序是在接通電源后，對AT89C52單片機進行系統初始化，接收紅外測溫模塊發送出來的幀信息開始測溫，并且單片機開始讀取數據，當讀取數據為規定數值時，AT89C52單片機就開始計算溫度值，然后保存溫度數據并通過數碼管顯示此溫度值，同時調用數據傳送子程序通過GPRS通信模塊進行遠程傳送。主程序流程圖如圖3所示。

4 結束語

紅外測溫技術在生產過程中，在產品質量控制和監測，設備在線故障診斷和安全保護以及節約能源等方面發揮了重要作用；比起接觸式測溫方法，紅外測溫有著響應時間快、非接觸、使用安全及使用壽命長等優點，因而廣泛應用于電力系統中。本系統通過利用TN9紅外測溫模塊、AT89C52單片機模塊與GPRS通信模塊GR47/ GR48構成遠程紅外溫度監測終端，實現了對電氣設備溫度進行有效的遠程監測。

圖3 主程序流程圖

利用紅外狀態監測和診斷技術具有遠距離、不接觸、不取樣、不解體，又具有準確、快速、直觀等特點，能實時地在線監測和診斷電氣設備大多數故障。紅外檢測技術的應用，對提高電氣設備的可靠性與有效性，提高運行經濟效益，降低維修成本都有很重要的意義。遠程電氣設備紅外溫度監測系統充分利用GPRS技術在遠程數據采集方面的優勢,對設備進行定期巡檢,可以能盡早發現設備異常情況；在保障電氣設備的安全運行與提高電力自動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應用方面的教學和科研工作.

TM76

A

1009-2714(2014)03- 0008- 03

10.3969/j.issn.1009-2714.2014.03.002