论文部分内容阅读
摘要：根据规定，电力设备及其备品备件的使用保存环境须满足一定标准。而现实中运用的温湿度显示器存在测温不精确、无记录保存功能等缺陷，且市场上的温湿度显示器均不能满足专业所需要求。文中以此为基础，提出了一种变电用温湿度显示系统及其装置设计和制作的方案，解决了传统温湿度显示器的各类缺点，帮助变电专业实现设备运行存储温湿度环境的精益化管控，保证了电网安全可靠运行。
关键词：温湿度显示；智能系统；精益管控
1 研究背景
根据《中国南方电网有限责任公司电力安全工作规程》规定，安全工器具、备品备件及蓄电池等的存放环境的温湿度须满足一定标准。如果温湿度超过相关标准，所存物品的质量和寿命都将大打折扣。目前，变电站工器具室、蓄电池室及班组备品备件工器具室普遍使用小型数字显示式的温湿度计，虽然结构简单、价格低廉，但是存在着数据（特别是温湿度超标时）无法及时反馈至管理人员，无法调取历史数据等的先天缺陷。存品的管理不到位，势必给电网的安全稳定运行埋下了一定隐患。
市面上的温湿度显示屏存在以下缺点：（1）可视化程度差。显示颜色单一，无法一眼看出是否存在温湿度超标情况。（2）无远程报警功能。无法将温湿度情况实时反馈至管理人员，造成所测环境温湿度超标，造成一定损失甚至严重后果。（3）无记录功能。无法存储記录一定时间内所测环境的温湿度，进而无法根据这些历史数据分析环境各个季节、时段的温湿度变化，对环境做出最优管控。（4）温湿度采点不合理。市面上的大部分显示屏存在温湿度采点单一，甚至放于窗边、墙角等不合理的情况，这导致无法测得环境内准确的温湿度，造成环境管控不当或不是最优化。（5）所测温湿度随时间推移准确度下降，且无温湿度补偿功能。作为温湿度传感器这样的精密元器件，性能会随时间推移逐渐下降，且暴露在空气中会在表面产生污垢，最终导致所测温湿度不准确。（6）无法进行功能扩展。市面上的简易温湿度计无预留触发点的设计，造成不能根据温湿度的报警预设点等进行触发控制，不能进行一些辅助功能的扩展。
2 研究内容
本文提出的技术方案是：一种温湿度显示控制系统，其中，包括主控芯片，所述的主控芯片分别连接温湿度探测传感器、显示电路、报警装置、电源系统、电脑；
所述的主控芯片通过IO口与显示电路连接，主控芯片通过两路串口通讯接口分别连接报警装置和电脑。温湿度探测传感器是整个仪器测量的关键部件，它决定了温湿度的测量精度。在本仪器中，选用精度高，性能稳定的AD22100KTZ和HoneyWell5030 作为温度和湿度传感器。这两种传感器都是5V供电，耗电量很小，模拟电压信号输出，可直接送到A/D转换器采集。
主控芯片采用STC12C5A32S2，它具有以下主要功能：
八路12位A/D转换器。可直接将温湿度送来的模拟信号转换成数字信号，便于后续处理。
两路串口通讯接口。一路用于485接口，与电脑通讯，将显示屏的数据传输到电脑中。另一路串口用于与GSM手机模块通讯，实现短信的发送和接收。
多达30多路IO口。不需要另外扩展输入输出口，就可以方便的进行主控制板的各种控制功能（如按键处理，显示部分处理，时钟电路的数据读写，等等）。
包含32KB的EEPROM存储电路。可以方便的将采集的温湿度和时间数据直接存在主控芯片中，不用外扩存储芯片。32KB的容量可以保证在采样间隔30分钟的情况下，储存75天的数据。
所述的显示电路采用共阳8段红绿双色数码管。在正常温湿度范围内工作时，绿色数码管显示。当温度或湿度超过设定范围时，相应的数码管显示成红色，提醒用户温湿度超标。
显示电路包括数码管显示的控制，采用数码管驱动芯片DM13A，可静态驱动两个8段数码管。把四个DM13串联起来（即前一个DM13A的数据输出连到后一个DM13A的数据输入），即可实现温湿度的显示。还包括双色控制，在双色数码管中，每一数码段，都有红绿两种发光管。控制两种发光管的电源，可实现红绿色的选择。
报警装置为GSM短信发送装置。GSM手机模块采用以TC35I 标准命令的产品，通过232口与主控芯片交换信息，实现短信的接收和发送：（1）接收短信：对各路温湿度控制板来说，来自GSM短信信号是输入信号，各路板可同时接收。为了区分短信内容是发给哪一路温湿度板，可用不同的命令来区分。如短信命令“1111”发给第一路温湿度板，短信命令“2222”发给第二路温湿度板。当第二路温湿度板收到“1111”命令时，忽略不计；（2）发送短信：为了防止两路控制板同时发送短信，造成数据冲突，可在两路控制板之间，连一条控制线，即BUSY控制线。发送短信前，先检查BUSY线，如果是高电平，表示GSM模块空闲，可以发送短信。首先置BUSY线为低电平，禁止其它控制板发短信。然后发送短信，完成后把BUSY线置高电平，让出GSM工作权限。
与现有技术相比，有益效果是：本系统可提醒用户温湿度超标，一眼看出是否存在温湿度超标情况。温湿度显示屏主体上设有短信报警器。将温湿度情况实时反馈至管理人员，不会造成所测环境温湿度超标，不会造成一定损失甚至严重后果。与电脑通讯，将显示屏的数据传输到电脑中，这样可存储记录一定时间内所测环境的温湿度。温湿度采点合理。
3 结语
综上所述，文中设计的变电用温湿度显示系统创新的将温湿度传感器元器件、主控芯片、报警装置和电脑终端联系在一起，通过编程和调试，使其能够满足变电设备及其备品备件运行存放环境管控的特殊需求。这不仅保证电力一次设备的健康稳定运行，也减轻变电工作人员日常的运维工作量，达到降本增效的精益化管理要求。
关键词：温湿度显示；智能系统；精益管控
1 研究背景
根据《中国南方电网有限责任公司电力安全工作规程》规定，安全工器具、备品备件及蓄电池等的存放环境的温湿度须满足一定标准。如果温湿度超过相关标准，所存物品的质量和寿命都将大打折扣。目前，变电站工器具室、蓄电池室及班组备品备件工器具室普遍使用小型数字显示式的温湿度计，虽然结构简单、价格低廉，但是存在着数据（特别是温湿度超标时）无法及时反馈至管理人员，无法调取历史数据等的先天缺陷。存品的管理不到位，势必给电网的安全稳定运行埋下了一定隐患。
市面上的温湿度显示屏存在以下缺点：（1）可视化程度差。显示颜色单一，无法一眼看出是否存在温湿度超标情况。（2）无远程报警功能。无法将温湿度情况实时反馈至管理人员，造成所测环境温湿度超标，造成一定损失甚至严重后果。（3）无记录功能。无法存储記录一定时间内所测环境的温湿度，进而无法根据这些历史数据分析环境各个季节、时段的温湿度变化，对环境做出最优管控。（4）温湿度采点不合理。市面上的大部分显示屏存在温湿度采点单一，甚至放于窗边、墙角等不合理的情况，这导致无法测得环境内准确的温湿度，造成环境管控不当或不是最优化。（5）所测温湿度随时间推移准确度下降，且无温湿度补偿功能。作为温湿度传感器这样的精密元器件，性能会随时间推移逐渐下降，且暴露在空气中会在表面产生污垢，最终导致所测温湿度不准确。（6）无法进行功能扩展。市面上的简易温湿度计无预留触发点的设计，造成不能根据温湿度的报警预设点等进行触发控制，不能进行一些辅助功能的扩展。
2 研究内容
本文提出的技术方案是：一种温湿度显示控制系统，其中，包括主控芯片，所述的主控芯片分别连接温湿度探测传感器、显示电路、报警装置、电源系统、电脑；
所述的主控芯片通过IO口与显示电路连接，主控芯片通过两路串口通讯接口分别连接报警装置和电脑。温湿度探测传感器是整个仪器测量的关键部件，它决定了温湿度的测量精度。在本仪器中，选用精度高，性能稳定的AD22100KTZ和HoneyWell5030 作为温度和湿度传感器。这两种传感器都是5V供电，耗电量很小，模拟电压信号输出，可直接送到A/D转换器采集。
主控芯片采用STC12C5A32S2，它具有以下主要功能：
八路12位A/D转换器。可直接将温湿度送来的模拟信号转换成数字信号，便于后续处理。
两路串口通讯接口。一路用于485接口，与电脑通讯，将显示屏的数据传输到电脑中。另一路串口用于与GSM手机模块通讯，实现短信的发送和接收。
多达30多路IO口。不需要另外扩展输入输出口，就可以方便的进行主控制板的各种控制功能（如按键处理，显示部分处理，时钟电路的数据读写，等等）。
包含32KB的EEPROM存储电路。可以方便的将采集的温湿度和时间数据直接存在主控芯片中，不用外扩存储芯片。32KB的容量可以保证在采样间隔30分钟的情况下，储存75天的数据。
所述的显示电路采用共阳8段红绿双色数码管。在正常温湿度范围内工作时，绿色数码管显示。当温度或湿度超过设定范围时，相应的数码管显示成红色，提醒用户温湿度超标。
显示电路包括数码管显示的控制，采用数码管驱动芯片DM13A，可静态驱动两个8段数码管。把四个DM13串联起来（即前一个DM13A的数据输出连到后一个DM13A的数据输入），即可实现温湿度的显示。还包括双色控制，在双色数码管中，每一数码段，都有红绿两种发光管。控制两种发光管的电源，可实现红绿色的选择。
报警装置为GSM短信发送装置。GSM手机模块采用以TC35I 标准命令的产品，通过232口与主控芯片交换信息，实现短信的接收和发送：（1）接收短信：对各路温湿度控制板来说，来自GSM短信信号是输入信号，各路板可同时接收。为了区分短信内容是发给哪一路温湿度板，可用不同的命令来区分。如短信命令“1111”发给第一路温湿度板，短信命令“2222”发给第二路温湿度板。当第二路温湿度板收到“1111”命令时，忽略不计；（2）发送短信：为了防止两路控制板同时发送短信，造成数据冲突，可在两路控制板之间，连一条控制线，即BUSY控制线。发送短信前，先检查BUSY线，如果是高电平，表示GSM模块空闲，可以发送短信。首先置BUSY线为低电平，禁止其它控制板发短信。然后发送短信，完成后把BUSY线置高电平，让出GSM工作权限。
与现有技术相比，有益效果是：本系统可提醒用户温湿度超标，一眼看出是否存在温湿度超标情况。温湿度显示屏主体上设有短信报警器。将温湿度情况实时反馈至管理人员，不会造成所测环境温湿度超标，不会造成一定损失甚至严重后果。与电脑通讯，将显示屏的数据传输到电脑中，这样可存储记录一定时间内所测环境的温湿度。温湿度采点合理。
3 结语
综上所述，文中设计的变电用温湿度显示系统创新的将温湿度传感器元器件、主控芯片、报警装置和电脑终端联系在一起，通过编程和调试，使其能够满足变电设备及其备品备件运行存放环境管控的特殊需求。这不仅保证电力一次设备的健康稳定运行，也减轻变电工作人员日常的运维工作量，达到降本增效的精益化管理要求。