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摘 要：本文介绍了一套基于POE技术的变电站综合监测系统，系统采用视频监控技术、环境温湿度、烟雾浓度监测，并实现对门窗和排气设备控制，从而实现对变电站内综合监控与设备控制，确保变电站内设备安全、稳定、高效运行。
关键词：变电站；视频监控；环境参数监控；门窗控制
1、概述
变电站是电网的核心环节，担负着所在区域的供电任务。但变电站具有数目巨大，地域分布广且很多地处人烟稀少区域的特点，给维护管理带来了诸多不便。少人或无人值守模式初期，针对无人变电站的盗窃案件时有发生，由变电站带电设备引发的火灾也屡见不鲜，防盗、防火成了变电站安全工作的重中之重。
针对无人值守变电站中存在的问题，基于当今快速发展的物联网技术，结合传感器网络、网络通信等，设计一套基于POE技术的变电站综合监测系统，实现对变电站内视频监控、环境监测、火灾报警、门禁管理与通风设备控制，有效监控变电站内各种信息，确保变电站内设备安全、稳定、高效运行。
2、系统硬件设计
系统由POE单元、主控单元、视频监控单元、人员活动监测单元、环境温湿度监测、烟雾浓度监控、排气风机控制和报警单元组成。因系统采用POE供电技术，系统安装时无需专门铺设电源线，使用一根网线即可完成数据传输与电源供给功能。监控主机功能结构如下图1所示：
2.1 POE单元
电源设计是整个系统设计的基础，电源设计的好坏直接影响着终端设备能否实现设计目标。因此，系统采用较为成熟可靠的设计电路，作为本终端设备电源供电与电源管理单元，本系统采用POE技术实现系统电源供给和网络通讯实现。
系统通过网线与设备网口RJ1相连，并通过H1102Nl网络信号电压隔离芯片的中央抽头把网络信号与电源信号分离，网络信号经由网络通讯芯片W5500传输到主控单元，进行数据处理。电源信号经过整流桥和电源管理芯片TPS2376之后进入电源稳压芯片，并最终实现为系统供电功能。
2.2 网络通讯单元
系统采用W5500作为通讯接口设计芯片，W5500是一款全硬件TCP/IP嵌入式以太网控制器，为嵌入式系统提供了更加简易的互联网连接方案。W5500集成了TCP/IP协议栈，10/100M以太网数据链路层（MAC）及物理层（PHY）。W5500提供了SPI（外设串行接口）从而能够更加容易与外设MCU整合。而且，W5500的使用了新的高效SPI协议支持80MHz速率，从而能够更好的实现高速网络通讯。为了减少系统能耗，W5500提供了网络唤醒模式（WOL）及掉电模式。
2.3主控单元设计
终端选用ARM公司的STM32F105RBT6作为控制芯片，本芯片采用较为先进的Cortex-M3内核，并结合丰富的外设接口可以很好满足设计需要，从而使电路设计更加简单。其256K字节的闪存程序存储区，使其能够应用于较大工程文件系统中。
2.4视频、环境参数及烟雾浓度监控设计
系统视频监控单元采用现有成品，终端经过网线与视频采集摄像头相连，实现视频实时监控功能，并通过终端把视频监控数据发送到后天服务系统。
系统环境参数及烟雾浓度监控系统用于实现对室内环境温湿度和烟雾浓度监测，当室内温湿度、烟雾浓度超过阈值时系统会启动远程报警，通知变电站管理人员及时处理。系统原理如下图2所示
2.5远程预警功能
终端通过连接短信接收/发送单元，实现远程预警功能。系统在终端监测到变电站内环境参数、人员非法闯入和室内烟雾浓度超出预设阈值时，启动远程报警通知变电站管理人员。
3、系统软件设计
基于POE技术的变电站机房环境监测系统根据模块化软件设计思想，将终端驱动分为以下模块。
1）系统初始化模块：初始化主控芯片寄存器、I/O口、定时器、A/D及系统中断方式。
2）网络通讯单元：驱动W5500芯片，用于实现监控终端与后台服务系统通信。
3）环境参数监测：读取温湿度传感器数据。
4）烟雾浓度监测：根据烟雾浓度传感器MQ2的輸出情况，经A/D转换单元，监测室内烟雾浓度。
5）人员活动和报警模块：监测开关柜内人员活动信息，并根据检测结果启动/关闭远程报警单元。
4、结束语
通过本系统的实施，使得机房管理人员能实时并直观地了解当前机房内环境温湿度以及设备的运行情况，通过把环境状况监测系统并入整个机房安全运行监测系统中，可以使机房管理人员更好的掌握机房安全运营状况，为机房的安全可靠运行打下良好基础。
参考文献：
[1] 周润德.译.数字集成电路：电路、系统与设计（第2版）[M].电子工业出版社.2011.11
[2] 李冬梅、幸新鹏、李国林等译.电子电路原理（原书第7版）[M].机械工业出版社.2014.9
[3] 王苑增、黄文涛、何宙兴等著.基于ARM Cortex-M3的STM32微控制器实战教程[M].电子工业出版社.2014.9
[4] POE 供电原理详解.网络
关键词：变电站；视频监控；环境参数监控；门窗控制
1、概述
变电站是电网的核心环节，担负着所在区域的供电任务。但变电站具有数目巨大，地域分布广且很多地处人烟稀少区域的特点，给维护管理带来了诸多不便。少人或无人值守模式初期，针对无人变电站的盗窃案件时有发生，由变电站带电设备引发的火灾也屡见不鲜，防盗、防火成了变电站安全工作的重中之重。
针对无人值守变电站中存在的问题，基于当今快速发展的物联网技术，结合传感器网络、网络通信等，设计一套基于POE技术的变电站综合监测系统，实现对变电站内视频监控、环境监测、火灾报警、门禁管理与通风设备控制，有效监控变电站内各种信息，确保变电站内设备安全、稳定、高效运行。
2、系统硬件设计
系统由POE单元、主控单元、视频监控单元、人员活动监测单元、环境温湿度监测、烟雾浓度监控、排气风机控制和报警单元组成。因系统采用POE供电技术，系统安装时无需专门铺设电源线，使用一根网线即可完成数据传输与电源供给功能。监控主机功能结构如下图1所示：
2.1 POE单元
电源设计是整个系统设计的基础，电源设计的好坏直接影响着终端设备能否实现设计目标。因此，系统采用较为成熟可靠的设计电路，作为本终端设备电源供电与电源管理单元，本系统采用POE技术实现系统电源供给和网络通讯实现。
系统通过网线与设备网口RJ1相连，并通过H1102Nl网络信号电压隔离芯片的中央抽头把网络信号与电源信号分离，网络信号经由网络通讯芯片W5500传输到主控单元，进行数据处理。电源信号经过整流桥和电源管理芯片TPS2376之后进入电源稳压芯片，并最终实现为系统供电功能。
2.2 网络通讯单元
系统采用W5500作为通讯接口设计芯片，W5500是一款全硬件TCP/IP嵌入式以太网控制器，为嵌入式系统提供了更加简易的互联网连接方案。W5500集成了TCP/IP协议栈，10/100M以太网数据链路层（MAC）及物理层（PHY）。W5500提供了SPI（外设串行接口）从而能够更加容易与外设MCU整合。而且，W5500的使用了新的高效SPI协议支持80MHz速率，从而能够更好的实现高速网络通讯。为了减少系统能耗，W5500提供了网络唤醒模式（WOL）及掉电模式。
2.3主控单元设计
终端选用ARM公司的STM32F105RBT6作为控制芯片，本芯片采用较为先进的Cortex-M3内核，并结合丰富的外设接口可以很好满足设计需要，从而使电路设计更加简单。其256K字节的闪存程序存储区，使其能够应用于较大工程文件系统中。
2.4视频、环境参数及烟雾浓度监控设计
系统视频监控单元采用现有成品，终端经过网线与视频采集摄像头相连，实现视频实时监控功能，并通过终端把视频监控数据发送到后天服务系统。
系统环境参数及烟雾浓度监控系统用于实现对室内环境温湿度和烟雾浓度监测，当室内温湿度、烟雾浓度超过阈值时系统会启动远程报警，通知变电站管理人员及时处理。系统原理如下图2所示
2.5远程预警功能
终端通过连接短信接收/发送单元，实现远程预警功能。系统在终端监测到变电站内环境参数、人员非法闯入和室内烟雾浓度超出预设阈值时，启动远程报警通知变电站管理人员。
3、系统软件设计
基于POE技术的变电站机房环境监测系统根据模块化软件设计思想，将终端驱动分为以下模块。
1）系统初始化模块：初始化主控芯片寄存器、I/O口、定时器、A/D及系统中断方式。
2）网络通讯单元：驱动W5500芯片，用于实现监控终端与后台服务系统通信。
3）环境参数监测：读取温湿度传感器数据。
4）烟雾浓度监测：根据烟雾浓度传感器MQ2的輸出情况，经A/D转换单元，监测室内烟雾浓度。
5）人员活动和报警模块：监测开关柜内人员活动信息，并根据检测结果启动/关闭远程报警单元。
4、结束语
通过本系统的实施，使得机房管理人员能实时并直观地了解当前机房内环境温湿度以及设备的运行情况，通过把环境状况监测系统并入整个机房安全运行监测系统中，可以使机房管理人员更好的掌握机房安全运营状况，为机房的安全可靠运行打下良好基础。
参考文献：
[1] 周润德.译.数字集成电路：电路、系统与设计（第2版）[M].电子工业出版社.2011.11
[2] 李冬梅、幸新鹏、李国林等译.电子电路原理（原书第7版）[M].机械工业出版社.2014.9
[3] 王苑增、黄文涛、何宙兴等著.基于ARM Cortex-M3的STM32微控制器实战教程[M].电子工业出版社.2014.9
[4] POE 供电原理详解.网络