智能地线柜（共4篇）
智能地线柜 篇1
近年来, 随着科学技术的发展, 微机防误技术被广泛应用于变电站内。因为五防系统防误逻辑严密、运行可靠、维护简单, 所以, 应用它能够提高变电站的防误管理水平, 减少误操作、误入带电间隔等事故的发生。但是, 相关部门对临时接地线的防误管理一直比较松, 而且微机防误闭锁装置与临时接地线相互独立, 两者之间没有建立有效的防误管理联系。
临时接地线是电力企业在线路或设备断电后进行检修前挂设的一种保证安全的工具, 是用来保护人员和设备的安全, 防止突然来电对人员和设备造成伤害。在日常工作中, 如果临时接地线管理不当, 就会造成严重的误操作甚至引发伤亡事故。据统计, 临时接地线合刀闸误操作事故发生的概率占各类误操作事故的60%, 因此, 加强对临时接地线的规范管理, 跟踪记录临时接地线的位置, 对降低由临时接地线引发的误操作事故有重要的意义。
1 工作原理
变电站智能地线管理系统主要是由微机防误闭锁装置、地线管理器和通信网络组成的。微机防误闭锁装置是智能地线管理系统的核心单元, 负责控制整个系统的正常运行。它既能与地线管理器通信, 又能利用人机交互功能完成指定命令, 规范使用和管理临时接地线, 并在微机防误闭锁装置用户界面上显示地线异常告警信号。地线管理器是用来管理变电站内临时接地线的智能电子设备, 它主要是由地线管理器主机、地线检测闭锁机构 (从机) 两部分组成的。地线管理器主机可通过RS232/RS422 或以太网与微机防误闭锁装置通信, 接收微机防误闭锁装置的解锁/闭锁等命令, 并向微机防误闭锁装置提供当前地线的实时状态。地线检测闭锁机构可以通过RS485 与地线管理器主机通信, 每台检测闭锁机构 (从机) 可对一组临时接地线进行状态采集和解锁/闭锁管理。使用地线管理器不但可以解决微机防误闭锁装置无法识别、管理临时接地线等问题, 还能实时查询地线是否位于地线室的指定位置, 以及地线取走、放回的使用记录等。智能地线管理系统的构成情况如图1 所示。
为了帮助智能地线管理系统掌握临时接地线的现场挂接位置, 实现五防主机对临时接地线状态的实时监控和管理, 在每组地线上配置了1 台无线型地线检测装置。该装置具备读取地线桩ID码值和无线发送的功能。当地线挂上地线桩时, 检测装置可读取地线桩ID , 将自身编码信息和地线桩ID通过无线网络发送到五防主机, 五防主机通过这些信息识别哪一根地线挂在了哪个地线桩上;当拆除地线时, 一旦无线装置检测到地线拆除, 就会将地线自身编码信息和挂接状态信息通过无线网络发给五防主机, 五防主机便可通过这些信息识别哪根地线从地线桩上拆下来。同时, 五防主机还可以根据该地线的挂接信息判断地线是从哪个地线桩上拆下来的。无线地线实时监控网络如图2 所示。
2 综合应用
在使用智能地线管理系统前, 临时接地线管理主要依靠的是接地线去向记录牌和工作人员的工作经验, 它无法实时获取接地线的实际状态, 存在管理不深入、效率低、对人有较高的依赖性等问题。在工作过程中, 一旦人员疏忽导致接地线漏拆、误拆, 将发生严重的生产事故, 进而影响人、电网和设备的安全。
智能地线管理系统是将微机防误闭锁装置与地线管理器相结合, 辅助以无线型地线检测装置, 实现临时接地线的防误功能, 提高临时接地线的操作效率和正确率, 有效预防或杜绝临时接地线误操作事故的发生, 提高变电站接地线的规范化管理水平。智能地线管理系统的配置如图3 所示。
2.1 应用模式
在应用智能地线管理系统时, 可用智能地线柜存放各种电压等级的临时接地线 (接地线上装有无线型地线检测装置) , 柜内部还配有电子智能设备——地线管理器主机和地线检测闭锁机构。将它们与五防主机连机使用, 可以实现对临时接地线的检测和解闭锁。
目前, 智能地线管理系统主要有2 种应用模式, 其详细描述、优缺点分析和应用范围如表1 所示。
2.2 操作流程
当需要取用接地线时, 可在五防主机上模拟操作票, 并将操作票传输到电脑钥匙上, 同时, 五防主机会发送命令给地线管理器主机, 操作票中对应接地线的地线检测闭锁机构解锁。此时, 地线检测闭锁机构指示灯由绿色慢闪变为红色、绿色交替慢闪。这表示检测闭锁机构里放置着正确的地线, 并且其处于解锁状态。取下接地线后, 指示灯由红色、绿色交替慢闪变为红色慢闪。这表示检测闭锁机构里没有放置地线。此时, 地线状态信息就会反馈到五防主机上。用电脑钥匙解锁打开指定接地桩后, 可将接地线挂设牢固后闭锁。如果安装有无线型地线检测装置, 即可将其所挂设的接地桩信息通过无线网络反馈到五防主机上。接地线取用操作流程如图4 所示。
当工作结束需放回接地线时, 可在五防主机上模拟操作票, 并将操作票传输到电脑钥匙上, 用电脑钥匙解锁, 取下相关接地线后闭锁。如果装有无线型地线检测装置, 可将已拆除的地线信息反馈到五防主机上, 并将已拆除的地线放回相应的地线检测闭锁机构。这时, 地线检测闭锁机构的指示灯会由红色慢闪变为红色、绿色交替慢闪。这表示检测闭锁机构里放置着正确的地线, 且处于解锁状态。将电脑钥匙操作票回传, 地线状态信息就会反馈到五防主机上, 五防主机就会向地线管理器主机下达闭锁命令, 闭锁相关地线。这时, 指示灯由红色、绿色交替慢闪变为绿色慢闪, 表示检测闭锁机构里放置着正确的地线, 且处于闭锁状态。接地线放回操作流程如图5 所示。
由图5 可知, 地线管理器与微机防误闭锁装置联机使用能充分发挥地线管理器的防误作用。地线的配置信息、解锁与闭锁均由微机防误闭锁装置统一配置、管理。地线管理器会向微机防误闭锁装置提供地线当前的状态, 并接收、执行微机防误闭锁装置发出的地线配置信息和解闭锁命令, 并管理临时地线。
3 结束语
综上所述, 采用智能地线管理系统可将微机防误闭锁装置与地线管理器相结合, 从而实现对临时接地线的有效管理。从技术防误的角度出发, 临时接地线的存放、管理、使用、归还过程要满足防误要求, 符合安全规定中相关作业流程和管理规范, 做到按章使用、有记录可查, 消除人为因素可能造成的误操作事故, 提高工作人员的操作效率, 降低变电站内检修维护现场的综合作业成本, 进一步完善变电站微机防误系统, 从而取得良好的管理效益和社会效益, 为电力安全生产提供有力的保障。
参考文献
[1]国家能源局.DL/T 687—2010微机型防止电气误操作系统通用技术条件[S].北京:中国电力出版社, 2011.
[2]张艳芳.电气误操作的原因[J].电力安全技术, 2007 (3) :51-53.
智能快递柜的设计与实现 篇2
本系统根据现有快递柜的功能特点,提出相关的设计方案,设计了基于无线传输技术的远程监控系统。下位机通过按键验证身份后,进入温湿度采集界面,并通过Zigbee将环境情况传给上位机,同时下位机要检测上位机是否发来指令并进行相对应的操作。上位机接收Zigbee模块传送的数据并加以解析显示,通过与阈值的比较来进行相应指令的操作。业务员可通过射频卡进行身份识别,系统通过GSM模块进行短信通知用户。系统通过Web发布,可进行远程访问。本系统使得快递柜的物理环境通过Zigbee模块进行无线传输,具有低功耗和稳定性高等优点,上位机界面十分简洁明了,使得设计更加人性化、智能化。
1 系统原理
快递柜的信息安全和货物安全是系统设计研究的主要对象,同时快递柜的温湿度控制,快递员工作效率也是系统设计的主要方向。
本设计主要由下位机数据采集系统、无线数据传输系统、上位机界面显示控制三部分组成。下位机数据采集系统由温湿度采集、显示和串口数据发送组成。无线传输系统是由Zigbee模块进行无线收发。上位机部分由组态软件进行程序编写。设计实现功能 :传感器采集数据后在12864液晶屏上进行显示,数据由Zig Bee网络协调发送到Zig Bee终端节点,终端节点将数据送到上位机进行显示,信息提醒用户和LED报警,同时利用组态软件进行WEB发布,可通过网络进行实时监测。
本设计实现过程是开机后进入欢迎界面,欢迎界面后进入帐号及密码验证环节,待验证成功后12864屏进行温湿度的显示,同时将温湿度数据通过Zigbee模块进行无线传输。上位机通过协调器接收数据,并进行显示报警。当有业务员通过刷射频卡存入快件时,上位机会进入定时循环,通过GSM模块调用数据库电话信息,给用户发送短信,通知其尽快取走快件。同时上位机进行Web发布,可以在控制室通过访问主机服务器进行查询控制。本设计原理结构如下图1所示 :
2 下位机系统设计
本设计中使用STC89LE52RC单片机作为控制芯片 [3],下位机系统包括温湿度采集模块、LCD显示模块、复位电路、Zig Bee无线网络电路,将各模块联系起来,共同完成数据采集、发送和调节的功能。系统的软件设计分为下位机C语言程序和上位机G语言程序。单片机C语言编写的程序可由温湿度监测子程序,LCD显示子程序,按键模块子程序,串口发送子程序组成。Zigbee程序编写是基于Zigbee自带传输程序的基础之上进行编写得以实现的。系统主流程图如图2所示 :
本系统的 温湿度传 感器型号 为DHT11。程序中单片机先发送开始信号,延时后确保DHT11接收信号,然后DHT11发送低电平响应,大约为80μs ,延时后读取DHT11信号,按照一个字节为一组接收。如果没有开始信号,DHT11不会主动采集温湿度 ;液晶显示屏为LCD12864,进行液晶显示编程时首先进行初始化,检测是否忙碌,如果忙碌则等待,等空闲时进行写控制,可以在指定的位置显示数据。智能快递柜液晶显示界面有欢迎界面,密码验证界面,温湿度显示界面组成 ;系统采用串口发送数据实现上下位机的通讯。下位机传感器正常工作后,待发送标志位置1时,向上位机传送10个字节数值,下位机收上位机控制字符后进行相应的控制操作。串口每次发送一帧即10个字节,前3个字节为枕头,判断第4个字节的数值,来进行后续数据的读取,包括温湿度值、账户和密码等。进行发送时要先设定串口参数,波特率,奇偶校验位等,选择SCON的工作方式,采用中断方式,SMOD缺省位置0,打开总中断位EA和串口中断允许位 ;快递柜的传输采用Zigbee技术进行无线传输,系统中采用两个Zigbee模块,分别为协调器和终端。协调器就相当于网关,是整个Zig Bee网络的核心,所有数据最终都返回到所说的协调点去 ;节点分为路由节点和终端节点,路由节点可以当终端节点来使用,还可以连接到其他的路由节点和终端节点,而终端节点就是整个网络的最后一个点,不能连接到其他节点,只能直接返回数据给协调器。
3 上位机用户界面设计
智能快递柜上位机采用Lab VIEW编程,使用G语言代码,便于操作。系统前界面主要实现实时显示柜内温湿度等环境参数并且对参数进行数值比较,判断是否在安全阈值之内,对于快件可通过数据库进行跟踪,并通过短信功能进行提醒用户。按照要求设计,上位机界面如下图3所示 :
4 串口配置
系统上位机采用串口通信,利用串口调试助手进行检测,在进行串口配置后可进行正常数据收发,再进行Lab VIEW编程。串口的设置包括串口号、波特率、奇偶校验位、参数。配置节点为VISA ConfigureSerial Port如图4所示。
接收数据时应进行Instr属性来配置VISA READ的数据读取,只要有数据发送到上位机就被读取到数据缓冲区,通过数据缓冲区在进行数据匹配显示。串口数据收发程序由串口配置、VISA Read、VISAWrite组成。串口收发数据如图5所示 :
5 结束语
采用上下位机同时控制的智能快递柜系统,主要实现了对快递柜温湿度等参数的显示及控制同时对快件状态进行显示。该系统具有实时监测柜内温湿度参数 ;无线数据传输采用Zigbee模块进行传输,符合柜环境的需要,节省更过的资源 ;上位机实现了通信、显示、控制等功能,界面更加美观,便于操作,能够实时显示监测柜内参数的情况,短信功能更加人性化 ;密码验证模块采用矩阵键盘,方便快捷对柜内快件信息进行保护 ;利用GSM模块,使得系统提醒用户功能,更加方便快捷 ;生成exe文件,使得智能柜具有良好的移植性 ;在Lab VIEW中进行数据传输可以使用通信协议和Data Socket技术实现远程访问,扩大其使用范围。智能快递柜设计具备良好的发展前景。
摘要：随着电商的逐渐兴起,物流行业的工作量迅速增加。本文应用ZigBee技术和GSM技术实现了智能快递柜的设计,系统分为下位机信号采集传输模块和上位机控制模块。下位机具有身份识别和温湿度监控功能。利用Lab VEWI设计用户界面,实现用户动态密码验证功能。该系统工作稳定,提高了物流工作效率,具有一定的推广性。
浅谈智能环网柜的应用 篇3
关键词：智能环网柜,自动化,在线监测
1 环网柜的特点
环网柜主要是指用于环网供电的开关柜,大体由一次侧高压母线、断路器、负荷开关、灭弧室、二次操作机构等组成。环网柜按照每个间隔的接线及组合方式可分为单元式和共箱式环网柜。单元式环网柜简称单元柜,它的每个间隔都是独立出来的,是适用于12 k V系统的SF6模块化环网柜开关柜,其体积小巧、开关永久密封、操作机构功能完备。共箱式指的是环网柜几个间隔的开关本体共同密封在同一个气箱当中,气箱采用不锈钢外壳内置SF6惰性气体,体积小。整个开关装置防护等级非常高,几乎能够承受任何恶劣的外部环境,能够确保环网柜安全可靠运行,实现免维护。表1详细列举了单元式和共箱式环网柜的特点。
2 环网柜的应用
环网柜作为成套二次配电设备使用已经有40多年,早期的环网柜产品多为空气绝缘,配充油式、产气式及压气式负荷开关。20世纪80年代出现了3工位SF6负荷开关,使得负荷开关柜的结构更加简化。近10年来,对供电设备可靠性和小型化方面的要求不断提高,这就使得以SF6为主绝缘的环网柜得到进一步的发展,环网柜往小型化、免(少)维护方面发展。
当前,我国10 k V电压等级环网柜的开关本体大都采用真空绝缘,具有绝缘性能好、灭弧能力强、维护工作量小等优点。总的来说环网柜具有如下特点:
(1)环网柜采用不锈钢外壳,能够实现全绝缘、全密封,在户外任何恶劣环境中都能良好运行;(2)环网柜内各部件体积小巧,布局紧凑,所以环网柜体积会比较小,占地面积小,提高了土地利用率,同时质量会比较轻,方便运输及安装;(3)环网柜整体架构相对于其他电气设备比较简单,现场工作人员安装起来比较方便,在投入运行后,维护工作量比较小,甚至实现免维护;(4)设备端口可见,可以快速准确确认开关所在位置,并且安全性很高,能够保证操作与维修工作人员的安全。
3 结语
智能控制加热柜热泵系统研究 篇4
智能控制加热柜热泵系统采用弗洛德系数和雷诺数设计技术, 以及单片机控制技术、嵌入式软件技术和GPRS计算机远程监控技术, 安装一套内置水温分层装置的智能控制加热柜与热泵机组相连, 专门为贮水箱提供设定温度的热水, 创新性开发出全新的节能热泵系统, 该系统实现了“冷热分开、分层加热、按需释热、高效节电”的热泵系统加热方式技术创新, 使热泵系统始终处于最佳的运行状态, 实现热泵系统高效节电的目的。
1 节能热泵技术背景
1.1 节能热泵发展状况
随着城市化高潮的来临, 每年城市新建建筑面积大约有10亿平方米, 目前我国建筑能耗约占总能耗的28%。降低能源的消耗, 建筑节能首当其冲。如何提高用能水平, 减少能源消费给环境带来的污染, 改善人们的居住生存环境已经成为迫在眉睫的硬任务。只有采用非传统的高新环境能源技术才能有效解决能源消费对环境造成的严重污染, 热泵技术就是这样一种典型环境能源技术。
进入21世纪后, 中国沿海地区的快速城市化、人均GDP的增长、2008年北京奥运会和2010年上海世博会等因素拉动了中国节能热泵市场的发展, 促进了节能热泵在中国的应用越来越广泛, 节能热泵应用发展十分迅速, 热泵技术的研究不断创新发展。
1.2 当前热泵系统存在的问题
(1) 用一个大的贮水箱进行加热, 冷水进入热泵经过加热后成热水回到贮水箱与原来的冷水无规律的进行混合, 影响了加热效率。
(2) 在贮水箱向用户供应热水后, 新补的冷水直接进入贮水箱中与原来的热水进行混合, 影响系统的能效比。
(3) 由于贮水箱向用户供应热水后, 新补的冷水直接进入贮水箱中与原来的热水进行混合致使水温下降, 不能向用户提供温度恒定的热水。
(4) 智能控制系统设计较为简单, 不能达到使热泵系统高效率运行的要求。
1.3 解决问题的方式
针对以上状况, 本次开发的节能热泵项目—智能控制加热柜热泵系统采用弗洛德系数和雷诺数设计技术, 以及单片机控制技术、嵌入式软件技术和GPRS计算机远程监控技术, 安装一套内置水温分层装置的智能控制加热柜与热泵机组相连, 专门为贮水箱提供设定温度的热水, 创新性开发出全新的节能热泵系统, 该系统实现了“冷热分开、分层加热、按需释热、高效节电”的热泵系统加热方式技术创新, 实现了解决传统节能热泵系统冷热水混合加热、系统供水温度不稳定以及智能控制技术较差而造成系统运行能效较低难题的瓶颈技术突破, 使热泵系统始终处于最佳的运行状态, 大幅减少热泵系统运行费用。本产品可广泛应用于学校、医院、宾馆、住宅区等场所的空气源、地源、水源等各类太阳能热泵集中式供水系统中。
2 加热柜热泵系统结构
2.1 加热柜为贮水箱提供温度恒定的热水
在热泵系统中设计保温贮水箱及智能控制加热柜两个热水箱, 保温贮水箱专门用于热水的存储, 在设定的时间向用户提供温度恒定的热水。智能控制加热柜主要由小水箱及主控制箱构成, 专门用于热水加热, 当水温达到设定的温度时, 将内置水温分层装置的智能加热柜与热泵机组相连, 向贮水箱提供温度恒定的热水。通过增加智能控制加热柜的设计, 可以避免传统补水方式中冷水直接进入贮水箱中与原来的热水相互混合造成的能效比下降、水温下降问题, 明显提高机组运行效率及供水质量。
2.2 采用整体平移水温分层技术
水温4摄氏度时的密度最大, 随着水温的升高密度逐渐减小。整体平移水温分层技术是在温度分层基础上研发的, 依靠密度差使热水和冷水之间保持分隔, 使温度低的水位于加热柜的下部, 温度高的水位于加热柜的上部, 避免冷水和热水无规则混合而造成的能效比下降。在温度分层型智能加热柜中, 为了使水以重力流或活塞流的方式平稳地导入柜内 (或由柜内引出) , 其关键是须在加热柜的冷热水进出口处设置设计科学合理的水流分流装置。弗洛德系数和雷诺数是设计智能加热柜中整体平移水温分层水流装置的重要参数, 水流装置水管的长短、直径以及水管上开孔的大小和距离在设计时必须满足弗洛德系数和雷诺数, 以确保水流的进出均匀而缓慢、扰动小、分布在整个水面, 从而避免热泵在给加热柜中的冷水加热时热水与冷水无规则的相互混合, 避免热量无规则的传导, 提高热泵系统的加热效率。
3 加热柜热泵主控系统
加热柜热泵系统的单片机智能控制设计主要由主控器及加热控制器组成。主控器安装在主控箱内, 加热控制器安装在加热柜内, 主控器与加热控制器以RS485通信连接, 每个主控器最多可与8个加热控制器进行连接。
(1) 主控器:可对水箱温度、水箱水位、环境温度、回水温度进行检测, 实现各种参数的显示及设定输入;具有加热定时及供水定时控制功能, 根据时间、温度、水箱水位等条件控制供水泵及回水阀;另有一路备用继电器输出, 可根据需要进行变更, 并向加热控制器发出相应的指令。
(2) 加热控制器:负责控制加热过程中的管路切换, 及一些必要的参数检测, 并控制热泵的起停。
(3) 智能控制器在采用加热柜方式的热泵控制系统应用说明:当回水未接回水温度传感器时, 在供水的初期, “回水阀”断接通, 使供泵工作, 20分钟后, 关闭“回水阀” (其实是关闭供水泵) 。而在接入回水温度传感器后, 在供水期间, 回水温度低时, 开“回水阀”即开供水泵, 反之, 关掉“回水阀” (关供水泵) 。而其间“供水阀”始终打开, 即只要供水, 供水店磁阀一直打开。而在地面系统时, 与之相似, 不同的是, 控制的是回水阀, 而供水阀要一直工作。
4 加热柜热泵GPRS计算机远程监控系统
项目采用了嵌入式软件等智能控制技术, 实现了热泵系统的GPRS远程监控与管理以及现场自动控制。智能加热柜有停机、进水、加热和出水四种状态, 在收到主控器指令后, 加热控器会根据加热柜内的水位及温度等条件发出相应的反应。
停机:收到停机指令时, 智能加热柜进入停机状态, 关闭循环泵, 停掉热泵, 关闭所有阀门。
补水:在收到补水指令时, 检测智能加热柜中水位, 如果水位未达到上限, 进入进水阶段, 即打开进水阀, 打开循环泵同时开启泵, 打开内环阀让冷水经热泵机组补入到智能加热柜中;当智能加热柜中的水位到达水位上限时, 进入加热阶段, 关闭进水阀。热泵机组与智能加热柜形成一个小循环加热系统。
出水:当热泵机组的出水管水温达到设定出水温度时, 进入出水阶段, 即关闭内环阀, 打开出水阀, 智能加热柜内的热水在循环泵的作用下经热泵机组流向贮水箱;当智能加热柜内的水位低至水位下限时, 进入进水阶段, 关闭出水阀, 打开进水阀。周而复始, 直至收到主控器的停止补水指令。
加热:在收到循环加热指令后, 智能加热柜进入进水阶段。在进水阶段, 关闭进水阀, 打开大环阀、内环阀, 贮水箱的水经大环阀进入智能加热柜。经过一个延时之后, 智能加热柜里有了一定的水量, 即关闭内环阀, 然后打开出水阀, 热泵机组与贮水箱之间形成了一个大循环加热回路。在水位低于下限时, 会打开内环, 经过一个延时后, 又回到上述大循环状态。进水时如果水位达到上限, 直接进入加热阶段。
图2说明:主控制器完成现场控制的大部分功能, 通过GPRS远程通信功能, 在大多数不配HMI (人机接口) 的场合, 仍可以使用主控制器与异地的远程监控中心通信。
在需要通过以太网进行通信的场合, 可采用HMI做为通信中介, 由HMI通过以太网与客户端监控服务器或者互联网上的异地监控服务器通信。此外, 还可以选择使用RS485/以太网转换模块, 使主控制器加入到以太网中, 直至通过互联网与异地的监控服务器进行通信。
5 结论
本文采用GPRS计算机远程控制技术设计加热柜热泵系统, 系统结构新颖、自动化程度高、节能效果好, 经济效益和社会效益显著。特别是安装一套内置水温分层装置的智能控制加热柜与热泵机组相连, 专门为贮水箱提供设定温度的热水智能控制技术, 在国内未有相关资料介绍, 为建筑节能提供了一种全新的节能方式。
摘要：文章提出一种智能控制加热柜热泵系统的实现方案, 介绍了智能控制加热柜热泵系统的结构形式, 分析了智能控制加热柜热泵系统和采用的智能控制技术, 在此基础上重点阐述了智能控制加热柜热泵系统设计及GPRS计算机远程监控技术的实现。
关键词：加热柜热泵,冷热分开,分层加热,高效节电
参考文献
[1]罗映冰.基于GPRS技术的计算机远程监控系统的研究与实现[J].中国科技信息, 2010, (2) :96-97.