一种GIS安装车间清洁度在线监测装置与方法与流程

本发明属于环境监测领域，尤其是一种GIS安装车间清洁度在线监测装置和方法。

背景技术：

随着我国智能变电站的快速发展，尤其是特高压战略的不断推进，大容量、特高压的变电站建设迅速增加，GIS(Gas Insulated Switchgear)组合电器设备在智能变电站中扮有相当重要的作用，对于特高压电压等级的GIS设备供电可靠性要求也越来越高。

为提高GIS整体安装质量，GIS安装必须在无尘安装车间中进行，尤其是对于特高压等级的GIS设备，对于无尘安装车间的清洁度要求会更高。当车间清洁度达不到理想安装条件，一个非常微小的气体悬浮颗粒进入GIS设备内部都有可能造成设备的内部放电，由GIS安装车间清洁度达不到要求导致GIS在耐压过程中放电的现象时有发生。为提高GIS安装车间的清洁度，安装车间在入口处配备了风淋设施，车间内部配有调节温湿度的空调。但对于车间内的清洁度是否达到安装要求缺少必要的监测手段，最常用的是人工利用手持式的检测仪检测清洁度是否合格。人工检测最大的弊端是只能不定时抽查，不能实现对于安装车间内部清洁度的实时在线监测及调节，这样就造成在未知清洁度是否合格的情况下GIS安装的隐患。

因此，如何方便、快捷、实时的监测及调整GIS安装车间清洁度，提高GIS安装质量成为大家共同探讨的课题，对于提出一种新型的实时在线监测及调整车间清洁度的装置成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种GIS安装车间清洁度在线监测装置和方法，实现对安装车间清洁度的实时在线监测，能够实现对GIS安装车间清洁度的实时控制，从而极大提高了GIS安装质量。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种GIS安装车间清洁度在线监测装置，包括设置于GIS安装车间内空调位置处的前端检测模块、无线通信模块和主控模块，设置于监控端的集中监控设备；

无线通信模块包括设置于前端检测模块处的无线通信从模块，设置于空调处的红外遥控接收模块，设置于主控模块处的无线通信主模块、红外遥控发射模块和远程无线通信模块；

前端检测模块的数据输出端与无线通信从模块的数据端连接，无线通信从模块的数据收发端与无线通信主模块的数据收发端连接，无线通信主模块的数据端与主控模块的数据端连接；

主控模块的红外发射控制端与红外遥控发射模块的输入端连接，红外遥控接收模块接收红外遥控发射模块的红外信号，红外遥控接收模块的输出端与空调控制模块的数据端连接；

主控模块的数据端与远程无线通信模块的数据端连接，远程无线通信的数据收发端与集中监控设备无线连接；

主控模块还连接有声光报警模块。

进一步地，前端检测模块包括若干个清洁度检测仪，无线通信从模块包括若干个无线射频通信收发模块，清洁度检测仪的数据端与设置于该清洁度检测仪处的无线射频通信收发模块的数据端连接，无线射频通信收发模块的数据收发端与设置于主控模块处的Zigbee协调器的数据收发端连接，Zigbee协调器的数据端与主控模块的数据端连接。

进一步地，清洁度检测仪包括设置于清洁度检测仪中心的空气检测窗口、设置于清洁度检测仪电路板上的处理芯片、发射电路、驱动电路、光感应器、信号放大电路；处理芯片的输出端与驱动电路的输入端连接，驱动电路的输出端与发射电路的输入端连接，发射电路的输出端在空气检测窗口的一侧发射定向红外线到位于空气检测窗口另一侧的光感应器；光感应器的输出端与信号放大电路的输入端连接，信号放大电路的输出端与模数转换电路的输入端连接，模数转换电路的输出端与处理芯片的输入端连接。

进一步地，红外遥控发射模块包括红外编码电路和红外发射电路，红外编码电路的输入端与主控模块的红外输出端连接，红外编码电路的输出端与红外发射电路的输入端连接；

红外遥控接收电路包括若干个红外接收头，红外接收头的数量与GIS安装车间内空调的数量保持一致，每一只红外接收头的数据输出端与相应的空调控制模块的信号输入端连接。

一种GIS安装车间清洁度在线监测方法，采用上述GIS安装车间清洁度在线监测装置，包括以下步骤：

步骤1：硬件初始化，建立通信网络，有通信模块节点申请加入通信网络，分配网络号，直到通信模块节点全部加入通信网络；

步骤2：绑定传感器节点，主控模块接收数据，在接收到传感器节点与通信模块节点的绑定请求时，接收绑定请求，直到所有的传感器节点完成绑定，主控模块接收数据；

步骤3：主控模块根据每只清洁度检测仪检测的空气含尘量是否高于设定的空气污染阈值判定是否需要开启该区域的空调，若是高于设定的空气污染阈值，主控模块发出控制指令，清洁度检测仪所在区域的空调控制模块接收到开启指令后启动净化空气，直到清洁度检测仪监测到的空气含尘量低于设定的空气污染阈值；

步骤4：主控模块周期地将若干只清洁度检测仪采集的空气含尘量数据、空调的操作指令数据组合成数据帧，通过远程无线通信模块发送到集中监控端。

本发明的有益效果是，

主控模块清洁度检测仪采集到的空气含尘量数据与设置所需要的清洁度相比较，如果清洁度没有达到要求，主控模块会给对应清洁度检测仪所在区域的空调发出指令，通过调节空调中的温湿度及风量的大小达到设置所需要的清洁度，同时主控模块控制声光报警模块进行声光报警，提醒安装人员停止GIS的安装。主控模块周期的将清洁度检测采集的空气含尘量数据与空调控制指令组成数据帧发送到集中监控端，方便监控人员实时了解到GIS安装车间内情况，也可以通过远程控制对主控模块的比较参数进行修改，相比采用抽检的方式检测清洁度的方法，本发明能够实现对GIS安装车间清洁度的实时控制，从而极大提高了GIS安装质量。

附图说明

图1是本发明电气原理示意图；

图2是清洁度检测仪的硬件原理图；

图3是ZigBee无线收发模块硬件原理图；

图4是在线监控方法步骤图。

具体实施方式

如图1所示，一种GIS安装车间清洁度在线监测装置，包括设置于GIS安装车间内空调位置处的前端检测模块、无线通信模块和主控模块，设置于监控端的集中监控设备；无线通信模块包括设置于前端检测模块处的无线通信从模块，设置于空调处的红外遥控接收模块，设置于主控模块处的无线通信主模块、红外遥控发射模块和远程无线通信模块；前端检测模块包括若干个清洁度检测仪，无线通信从模块包括若干个无线射频通信收发模块，清洁度检测仪的数据端与设置于该清洁度检测仪处的无线射频通信收发模块的数据端连接，无线射频通信收发模块的数据收发端与设置于主控模块处的Zigbee协调器的数据收发端连接，Zigbee协调器的数据端与主控模块的数据端连接。

主控模块的红外发射控制端与红外遥控发射模块的输入端连接，红外遥控接收模块接收红外遥控发射模块的红外信号，红外遥控接收模块的输出端与空调控制模块的数据端连接；为防止红外遥控被遮挡，主控模块与红外遥控发射模块所在电路板设置在GIS安装车间天花板处。红外遥控发射模块包括红外编码电路和红外发射电路红外发射电路，红外编码电路的输入端与主控模块的红外输出端连接，红外编码电路的输出端与红外发射电路的输入端连接；红外遥控接收电路包括若干个红外接收头，红外接收头的数量与GIS安装车间内空调的数量保持一致，每一只红外接收头的数据输出端与相应的空调控制模块的信号输入端连接。

主控模块的数据端与远程无线通信模块的数据端连接，远程无线通信的数据收发端与集中监控设备无线连接；主控模块还连接有声光报警模块。

如图2所示，本发明采用空气清洁度检测仪，主要监测悬浮在空气中的灰尘颗粒，清洁度检测仪包括设置于清洁度检测仪中心的空气检测窗口、设置于清洁度检测仪电路板上的处理芯片、红外发光二极管、驱动电路、光感应器、信号放大电路；处理芯片的输出端与驱动电路的输入端连接，驱动电路的输出端与红外发光二极管的输入端连接，红外发光二极管的输出端在空气检测窗口的一侧发射定向红外线到位于空气检测窗口另一侧的光感应器；光感应器的输出端与信号放大电路的输入端连接，信号放大电路的输出端与模数转换电路的输入端连接，模数转换电路的输出端与处理芯片的输入端连接。本发明中清洁度检测仪主要采用夏普GP2Y1010AU0F型号的空气质量传感器，它检测空气中灰尘颗粒反射的光，然后通过脉冲信号的强弱来分辨清洁度的状态。将脉冲信号的强弱转换为电压信号的数值并划分为优、良、差、轻度污染、中度污染、重度污染，当达到重度污染的时候，主控制器会发出告警信号，提示终止GIS安装作业。本发明采用的清洁度检测仪检测范围宽，能够实时观察0.3～300μm之间的灰尘颗粒，具有体积小巧、安装及携带方便、操作简单、功耗低等优点。采用此发明能够实现GIS安装车间空气检测的网络化和自动化。

如图3所示，本发明采用佳锂科技J2530RFA型号的ZigBee模块，基于ZigBee2007/PRO标准，采用TI第二代ZigBee SOC CC2530F256和射频收发前端CC2591芯片，利用SMT工艺，工作在免费的2.4G频段，数字IO接口全部引出，用处广泛，能够良好的与清洁度传感器的通信口对接。

如图4所示，一种GIS安装车间清洁度在线监测方法，采用上述GIS安装车间清洁度在线监测装置进行在线监测，包括以下步骤：硬件初始化，建立通信网络，查询是否节点申请加入网络，有通信模块节点申请加入通信网络，分配网络号，返回主程序进行查询，没有节点申请加入网络，查询是否接收到绑定请求，在接收到传感器节点与通信模块节点的绑定请求时，接收绑定请求，直到所有的传感器节点完成绑定，主控模块接收数据；主控模块接收传感器采集的信号，查询是否接收数据成功，在成功接收传感器发送信号后，主控模块根据每只清洁度检测仪检测的空气含尘量是否高于设定的空气污染阈值，若是没有达到设定值，主控模块不发送指令；若是高于设定的空气污染阈值，主控模块发出调整指令，清洁度检测仪所在区域的空调控制模块接收到开启指令后启动净化空气，直到清洁度检测仪监测到的空气含尘量低于设定的空气污染阈值；主控模块周期地将若干只清洁度检测仪采集的空气含尘量数据、空调的操作指令数据组合成数据帧，通过远程无线通信模块发送到集中监控端。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。