变压器生产车间环境量在线监测与分析系统的制作方法

本实用新型属于电力变压器信息采集和监测领域，尤其是涉及一种变压器生产车间环境量在线监测与分析系统。

背景技术：

变压器作为输电工程中最基本、最关键的电气设备，对电网的安全可靠运行十分重要。尤其是随着特高压输电工程的大规模建设，工程周期越来越短，变压器生产周期也相应缩短，生产环境对变压器质量的影响越来越突出，特别是生产车间尘埃浓度对变压器局部放电造成的影响。在变压器实际生产过程中，由于生产车间清洁程度不够造成的变压器局部放电问题时有发生。

局部放电是威胁变压器安全运行的主要危害之一，我国近年来110kV以上的大型变压器事故中50％是正常运行下发生匝间或段间短路，造成突发事故，其原因都是局部放电所致。引起变压器局部放电的因素有多个，绝缘件表面的灰尘、脏污、金属粉末是其中之一。这些附着在绝缘体表面微小颗粒和油中的一些金属极性杂质颗粒，在电场中有可能极化并沿电场方向排列，形成导电小桥，若场强较高，超过极限时则在介质上产生局部放电。对于特高压变压器，由于电压等级高，产生的场强也高，这种局部放电可能性也更高。

为了解决上述因素引起的局部放电，通常采用洁净室技术，即将变压器生产放置于净化房中，在洁净环境中进行线圈绕制、器身装配等操作。对于特高压变压器的生产，采用洁净室技术并对生产环境进行尘埃浓度实时监测，是保障变压器质量的必要措施。目前，国内变压器生产车间尘埃浓度监测通常采用降尘量监测方法，该方法需要人工操作、耗费人力，测量时间长、测量准确度低，操作复杂，不能精确得到车间每天的尘埃浓度，不具备在线监测功能，对因杂质过多造成的变压器局部放电问题的分析不能提供帮助。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型通过安装在车间净化房内的环境量检测装置、利用GPRS通信模块和无线网络实现对变压器生产车间环境量的在线监测、分析、显示，具体的技术方案如下：

变压器生产车间环境量在线监测与分析系统，包括：环境量检测装置、LED显示屏、安装有数据分析模块和数据存储模块的远程服务器、远程监控终端；所述环境量检测装置、LED显示屏、远程服务器、远程监控终端均内部集成GPRS通信模块。

通过环境量检测装置实时采集变压器生产车间的尘埃粒子、温度、湿度等环境量数值，并通过GPRS通信模块和无线网络将所采集的数据上传并存储至远程服务器，通过远程服务器上的数据分析模块对数据进行转换、分析、处理，并将分析结果通过GPRS通信模块和无线网络发送至安装在生产车间醒目位置的LED显示屏进行实时显示；同时，将分析结果通过GPRS通信模块和无线网络发送至笔记本电脑、手持移动设备等远程监控终端，让生产管理人员远程实时监控各生产车间的环境情况。

所述环境量检测装置包括：激光尘埃粒子计数器、温湿度传感器、采集板、GPRS通信模块、直流供电模块。

其中，激光尘埃粒子计数器，用于实时监测车间内的降尘量、采集降尘粒子个数值。

温湿度传感器，用于实时监测车间内的温度值和湿度值，通过葛兰头安装于检测装置外壳的预留口处，并装有防护罩。

GPRS通信模块，用于与远程服务器连接，实现生产车间环境量采集数据传送至远程服务器，及接收远程服务器所发送的操控指令。

采集板，用于整个环境量检测装置的控制，是环境量检测装置的核心。采集板采用STC51系列单片机作为微控制芯片进行开发，并开发RS-232、RS-485及I2C接口电路，预留8位通用I/O接口方便数据采集功能的扩展，配置时钟电路可准确控制数据采集时间点。功能包括：控制激光尘埃粒子计数器定时进行数据采集、读取和处理尘埃粒子数据及温湿度传感器数据、控制GPRS通信模块进行数据发送与接收等。采集板与激光尘埃粒子计数器通过RS-485接口连接、与温湿度传感器通过I2C接口连接，采集板与GPRS通信模块通过RS-485接口连接、并通过螺丝固定与GPRS通信模块层叠装配，直流供电模块分两路与采集板和激光尘埃粒子计数器并联。采集板与GPRS通信模块装配后，通过采集板上的安装孔安装于环境量检测装置壳体预留的安装位置处。

直流供电模块，用于为激光尘埃粒子计数器、温湿度传感器、GPRS通信模块、采集板进行供电。直流供电模块提供直流9～24V电源，激光尘埃粒子计数器直接采用直流9～24V电源供电；

采集板上设置有直流转换电路，用于将所述直流供电模块提供的直流9～24V电源转换为直流5V电源后，为所述温湿度传感器、GPRS通信模块、采集板供电。

LED显示屏，用于实时显示远程服务器所传送的生产车间环境量分析结果，使车间现场的生产人员及时了解生产车间的环境情况；LED显示屏设置有显示控制卡，控制卡上集成GPRS通信模块，通过该GPRS通信模块实现LED屏与远程服务器的连接与数据传输。

远程服务器，安装有GPRS通信模块、数据分析模块和数据存储模块，用于接收和分析处理生产车间的环境量数据，并发送经分析之后的生产车间环境量分析结果至LED显示屏、远程监控终端；同时，通过数据存储模块自动存储每天车间的环境量数据。

数据分析模块，用于处理远程服务器所接收的生产车间环境量数据，具体包括：通过算法转换生产车间的降尘粒子个数值为PM值的降尘粒子转换模块，以及提取数据库中的净化等级阈值与生产车间环境量的相关值进行对比、得出生产车间当前环境量所对应的净化等级值的净化等级分析模块。

监控终端包括笔记本电脑、手持移动设备，用于显示经远程服务器分析之后的生产车间环境量分析结果，便于管理人员远程监控生产车间环境情况，防止变压器绝缘性能受到环境影响。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型可对生产车间的尘埃浓度、湿度、温度实时自动测量，测量结果准确、测量速度快、节省人力实现无人值守；

(2)利用无线通信技术实现远程监测，便于生产管理人员实时监控各生产车间的环境情况；

(3)自动分析所采集的环境量数据，并给出科学的分析结果，更精确地把握生产车间的环境变化；

(4)自动存储每天车间的环境量数据，实现随时随地查看数据，并可按时间段导出数据，便于后期的数据分析和工艺数据记录。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的环境量检测装置结构图及生产车间的布置示意图；

图中，11－环境量检测装置，12－GPRS通信模块，13－手持移动终端，14－远程服务器，15－笔记本电脑；

21－环境量检测装置，22－采集板，23－GPRS通信模块，24－温湿度传感器，25－激光尘埃粒子计数器，26－直流供电模块，27－LED显示屏，28－GPRS天线。

具体实施方式

下面结合附图，具体说明本实用新型的实施方式。

如图1所示，是变压器生产车间环境量在线监测与分析系统的整体结构示意图。图中，环境量检测装置11实时采集生产车间的环境量数值，通过GPRS通信模块12和无线网络与远程服务器14进行通信，将车间环境量数据上传至远程服务器。远程服务器14通过数据分析模块对所接收的数据进行分析、通过数据存储模块自动存储每天车间的环境量数据，并将分析结果发送至生产车间的LED显示屏实时显示。另外，管理人员可以通过远程监控终端(比如笔记本电脑15、手持移动设备13)实时了解生产车间环境量的分析结果。

如图2所示，是本实用新型的环境量检测装置结构图及生产车间的布置示意图。图中，左侧圆圈中的局部图是环境量检测装置21的结构图，包括：激光尘埃粒子计数器25、温湿度传感器24、采集板22、连接GPRS天线28的GPRS通信模块23、直流供电模块26，其中激光尘埃粒子计数器顶部通过螺纹配套安装进气口，底部留有出气口。采集板22与激光尘埃粒子计数器25通过RS-485接口连接、与温湿度传感器24通过I2C接口连接，所述采集板22与GPRS通信模块23通过RS-485接口连接、并通过螺丝固定与GPRS通信模块23层叠装配，所述直流供电模块26分两路分别为采集板22和激光尘埃粒子计数器25供电。温湿度传感器24通过葛兰头安装于环境量检测装置21外壳的预留口处，并装有防护罩。

图中，右侧方框中的局部图是生产车间的布置示意图，以面积100㎡的变压器线圈绕制车间为例，根据实际生产需要，在车间内工作台与门口之间的位置及绕线机附近的位置，各布置一台环境量检测装置21，LED显示屏27设置在生产车间的门口醒目位置。

优选地，激光尘埃粒子计数器25采用ZK-CLJ-3016M型激光尘埃粒子计数器。