一種變電用溫濕度智能顯示系統

陳崢嶸

摘要：根據規定，電力設備及其備品備件的使用保存環境須滿足一定標準。而現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及其裝置設計和制作的方案，解決了傳統溫濕度顯示器的各類缺點，幫助變電專業實現設備運行存儲溫濕度環境的精益化管控，保證了電網安全可靠運行。

關鍵詞：溫濕度顯示；智能系統；精益管控

1 研究背景

根據《中國南方電網有限責任公司電力安全工作規程》規定，安全工器具、備品備件及蓄電池等的存放環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，但是存在著數據（特別是溫濕度超標時）無法及時反饋至管理人員，無法調取歷史數據等的先天缺陷。存品的管理不到位，勢必給電網的安全穩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所測環境的溫濕度，進而無法根據這些歷史數據分析環境各個季節、時段的溫濕度變化，對環境做出最優管控。（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，這導致無法測得環境內準確的溫濕度，造成環境管控不當或不是最優化。（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點的設計，造成不能根據溫濕度的報警預設點等進行觸發控制，不能進行一些輔助功能的擴展。

2 研究內容

本文提出的技術方案是：一種溫濕度顯示控制系統，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、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轉換器。可直接將溫濕度送來的模擬信號轉換成數字信號，便于后續處理。

兩路串口通訊接口。一路用于485接口，與電腦通訊，將顯示屏的數據傳輸到電腦中。另一路串口用于與GSM手機模塊通訊，實現短信的發送和接收。

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，時鐘電路的數據讀寫，等等）。

包含32KB的EEPROM存儲電路。可以方便的將采集的溫濕度和時間數據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天的數據。

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

顯示電路包括數碼管顯示的控制，采用數碼管驅動芯片DM13A，可靜態驅動兩個8段數碼管。把四個DM13串聯起來（即前一個DM13A的數據輸出連到后一個DM13A的數據輸入），即可實現溫濕度的顯示。還包括雙色控制，在雙色數碼管中，每一數碼段，都有紅綠兩種發光管。控制兩種發光管的電源，可實現紅綠色的選擇。

報警裝置為GSM短信發送裝置。GSM手機模塊采用以TC35I 標準命令的產品，通過232口與主控芯片交換信息，實現短信的接收和發送：（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。為了區分短信內容是發給哪一路溫濕度板，可用不同的命令來區分。如短信命令“1111”發給第一路溫濕度板，短信命令“2222”發給第二路溫濕度板。當第二路溫濕度板收到“1111”命令時，忽略不計；（2）發送短信：為了防止兩路控制板同時發送短信，造成數據沖突，可在兩路控制板之間，連一條控制線，即BUSY控制線。發送短信前，先檢查BUSY線，如果是高電平，表示GSM模塊空閑，可以發送短信。首先置BUSY線為低電平，禁止其它控制板發短信。然后發送短信，完成后把BUSY線置高電平，讓出GSM工作權限。

與現有技術相比，有益效果是：本系統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，將顯示屏的數據傳輸到電腦中，這樣可存儲記錄一定時間內所測環境的溫濕度。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創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系在一起，通過編程和調試，使其能夠滿足變電設備及其備品備件運行存放環境管控的特殊需求。這不僅保證電力一次設備的健康穩定運行，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。