变压器本体运输状态在线监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及变压器监控【技术领域】，尤其涉及一种变压器本体运输状态在线监测系统。系统设置的本体内部压力巡检模块包括本体内部压力传感器、气源压力传感器和充气电磁阀，本体内部压力传感器位于变压器本体内，气源压力传感器位于充气装置出气口，充气电磁阀设于变压器本体管路上，分别检测本体内部压力和充气管路压力；变压器地理位置定位模块采用GPS/北斗双定位模块；中央控制模块还连接有无线通信模块和运行速度巡检模块。本实用新型实时检测本体内压力情况，及时控制充气装置进行补气，并在充气装置气体匮乏时，更换充气装置。利用GPS和北斗的卫星定位模块，获取变压器所在地理位置，利用ZIGBEE无线模块向外传输运输状态数据。
【专利说明】变压器本体运输状态在线监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及变压器监控【技术领域】，尤其涉及一种变压器本体运输状态在线监测系统。
【背景技术】
[0002]变压器本体运输是保证生产合格的电力变压器顺利在工程现场安装使用至关重要的一个环节，变压器出厂到工程现场的运输过程由于路途遥远、路况复杂多变、甚至需要转换多种交通工具，在此过程中发生的任何震动、冲击、本体内部压力不足、超速等问题，都有可能造成变压器的本体结构、绝缘性能等损伤。参与运输人员及时掌握实时的震动、冲击信息，以控制合理的车速，及时掌握本体内部压力、维持内部压力恒定，可以有效地对变压器运输过程进行管控，保证运输的安全、可靠。
[0003]传统的，对变压器本体运输过程的控制，主要依靠变压器冲击记录仪，用于记录变压器运输、搬运过程中相关环境数据，记录的数据主要是三轴加速度值，也记录温湿度，光照，大气压力等数据。冲击记录仪采用事件控制工作机制，当冲击加速度超过限定的阈值，装置将记录冲击时间、振动和气候条件，存储空间有限，最大只能记录9000次冲击事件。另夕卜，冲击记录仪安装在运输变压器本体油箱外壁上，不具备实时记录本体冲击加速度的能力，对于冲击加速度逐渐增大的趋势无法做出预警。
[0004]变压器本体运输除了对本体冲击加速度有严格的要求外，对车辆行驶的速度、本体内部压力也有严格要求。冲击加速度的产生除了有路况原因，驾驶员的操作也有较大影响，如超速行驶、频繁变速、变速过快等等，这些因素是冲击记录仪设备没有办法记录和监督的。本体内部压力需要独立的机械式压力平衡阀进行调节和控制，且无法判断充气瓶气体含量，一旦充气瓶压力匮乏，无法实现对本体内部补压，造成变压器内受潮等。
[0005]随着运输车辆的行驶，变压器的位置时刻发生变化，虽然现在通讯工具已十分发达，但特殊情况下，如手机没电、没信号等，仍然无法准确货值变压器准确运输位置，GPS卫星定位、北斗定位已发展相当成熟，可以解决上述问题。
[0006]变压器本体运输过程中记录的状态数据，传统的冲击记录仪的数据存储在存储卡或者光盘中，数据导出并打印比较麻烦。随着无线网络技术(包括GPRS、ZIGBEE、无线射频等)的广泛应用，通过无线数据的发送，可以很方便的利用终端设备获取变压器本体运输过程中存储的状态数据，终端设备具备可视化界面及打印设备，便于工作人员使用。
【发明内容】
[0007]为解决上述问题，本实用新型将冲击记录仪、机械式压力平衡阀的功能融合在一起，并加入了车辆速度监视、卫星定位和数据无线传输等功能，实现变压器本体运输过程的智能监控。
[0008]为实现上述目的，本实用新型的技术方案为:一种变压器本体运输状态在线监测系统,包括冲击加速度巡检模块、本体内部压力巡检模块、供电模块、电源电量监测模块和变压器地理位置定位模块，各模块均与中央控制模块连接，所述的本体内部压力巡检模块包括本体内部压力传感器、气源压力传感器和充气电磁阀，本体内部压力传感器位于变压器本体内，气源压力传感器位于充气装置出气口，充气电磁阀设于变压器本体管路上，本体内部压力传感器和气源压力传感器输出端分别连接第一比较器和第二比较器输入端，第一比较器输出端通过继电器连接充气电磁阀，第二比较器输出端通过中央控制模块接报警单元；变压器地理位置定位模块采用GPS/北斗双定位模块；中央控制模块还连接有无线通信模块和运行速度巡检模块。
[0009]本实用新型与现有变压器运输远程监控系统的区别是设置的检测模块更多，更为全面可能影响变压器运输过程的各种参数，实现对变压器运输过程的全面监测。与现有技术的主要不同体现在对压力的监测与控制，通过在充气电磁阀附近的管路壁上设贴片式压力传感器，检测本体内部的压力，并通过比较电路对测得的压力值与设定值比较，当压力低于设定值时，控制充气电磁阀打开，为本体充气；当本体内压力达到设定值时，控制电磁阀关闭，停止充气。这里所用的压力传感器为正表压型传感器。另外，还在充气装置出气口处设置压力传感器，在充气过程中如果检测到管路内的压力低于设定值时，即表明气源匮乏，需要更换充气装置。这样从两个方面保证了本体内部有充足的压力，实现了运输过程的安全密封。另外，本实用新型采用GPS/北斗双定位模块，实现对运输过程变压器位置的定位，并且两种定位模块实现冗余备用，有效地减少地理位置定位的盲区，尽可能的保证对全部地理坐标位置的定位，两个定位模块各自独立工作。
[0010]优选的，所述的无线通信模块包括GPRS模块和ZIGBEE模块，分别用于向远程控制设备和近距离便携式终端传输数据。本实用新型利用GPRS模块与远程监控中心交换数据，实现远程监控。除具备GPRS远程通信功能外，还设有ZIGBEE模块，可实现测量数据200米范围内可靠有效传输，便于采用便携式终端设备提取存储的运输状态数据。当工作人员需要获取历史数据时，启动ZIGBEE通讯模块，利用同样具有ZIGBEE无线通讯功能的便携式终端设备获取历史数据，然后打印或显示。
[0011]变压器运输过程对于运输车辆行驶速度有要求，速度过快会对变压器造成损坏。目前都是通过人为对驾驶员作出规定，但驾驶员在实际驾驶途中是否按规定速度行驶，并不能知道，这样还是不能充分监控运输过程的安全性。本实用新型借助运行速度巡检模块实时检测行驶速度并上传到监控中心，监控中心可以设定值进行比较，若驾驶员超速行驶，可进行报警，然后可以督促驾驶员及时纠正驾驶速度。所述的运行速度巡检模块采用光电线速度传感器，并通过AD转换芯片与中央控制模块连接。
[0012]所述的冲击加速度巡检模块采用三轴加速度传感器，并通过AD转换芯片与中央控制模块连接。三轴加速度传感器获取三个方向的加速度数据，经AD转换，得到加速度的数字信息。
[0013]本实用新型还包括环境温湿度检测模块，该模块包括温度传感器和湿度传感器，两传感器固定在本体油箱顶部，其输出端接中央控制模块。实时记录运输途中的温湿度信息，能准确重现变压器运输过程的状态信息。
[0014]优选的，所述的中央控制模块采用ARM处理器，设有232通讯接口、485通讯接口、I/O 口。可实现对GPS/北斗定位模块的控制，并控制GPRS通讯模块与远程监测后台通讯。
[0015]本实用新型的优点如下:
[0016]1、针对变压器本体运输过程设计，能够实时在线检测记录变压器本体冲击加速度、本体运行速度、本体内部压力，并记录环境温湿度信息，能准确重现变压器运输过程中的状态信息。
[0017]2、实时检测本体内压力情况，及时控制充气装置进行补气，并在充气装置气体匮乏时，更换充气装置。
[0018]3、基于GPS和北斗的卫星定位模块，可以全天候、无死角的获取变压器所在地理位置，掌握变压器本体运输过程动态。
[0019]4、基于ZIGBEE的无线数据发送接收模块，可实现测量数据200米范围内可靠有效传输，便于采用便携式终端设备提取存储的运输状态数据。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型的系统结构图；
[0021]图2是本实用新型的冲击加速度、速度、本体内部压力、气源压力巡检原理图；
[0022]图3是变压器本体运输状态在线监测系统的应用结构图；
[0023]图中，1、冲击加速度巡检模块、2、运行速度巡检模块，3、本体内部压力巡检模块，
4、电源电量监测模块，5、中央控制模块，6、供电模块，7、环境温湿度检测模块，8、无线通信模块，9、GPS/北斗双定位模块，10、三轴加速度传感器，11、光电线速度传感器，12、本体内部压力传感器，13、气源压力传感器，14、ARM处理器，15、第一比较器，16、第二比较器，17、温湿度传感器，18、便携式终端，19,GPS与GPRS集成设备，20、北斗与GPRS集成设备，21、监控中心。
【具体实施方式】
[0024]一种变压器本体运输状态在线监测系统，如图1、2所示，包括冲击加速度巡检模块1、本体内部压力巡检模块3、供电模块6、电源电量监测模块4、变压器地理位置定位模块、无线通信模块8和运行速度巡检模块2，各模块均与中央控制模块5连接。所述的中央控制模块5采用ARM处理器14。所述的本体内部压力巡检模块3包括本体内部压力传感器12、气源压力传感器13和充气电磁阀，本体内部压力传感器12位于变压器本体内，气源压力传感器13位于充气装置出气口，充气电磁阀设于变压器本体管路上，本体内部压力传感器12和气源压力传感器13输出端分别连接第一比较器15和第二比较器16输入端，第一比较器15输出端通过继电器连接充气电磁阀，第二比较器16输出端通过中央控制模块接报警单元。变压器地理位置定位模块采用GPS/北斗双定位模块9。所述的无线通信模块8包括GPRS模块和ZIGBEE模块，GPRS模块用于与远程控制设备通信，ZIGBEE模块用于与便携式终端连接，传输数据。所述的运行速度巡检模块采用光电线速度传感器11，并通过AD转换芯片与中央控制模块连接。所述的冲击加速度巡检模块采用三轴加速度传感器10，通过螺栓固定在油箱顶部的金属基座上，并通过AD转换芯片与中央控制模块连接。该系统还包括环境温湿度检测模块7，该模块包括温度传感器LM71和湿度传感器HSl 101，两传感器固定在本体油箱顶部，通过螺栓固定在金属基座上，其输出端接中央控制模块。
[0025]图3展示了变压器本体运输状态在线监测系统的信息流和应用结构图，由温湿度传感器17、三轴加速度传感器10、光电线速度传感器11、本体内部压力传感器12、气源压力传感器13、信号线缆、AD信号处理单元、ARM系统、ZIGBEE无线、GPS与GPRS集成设备19、北斗与GPRS集成设备20等组成本体在线运输监测系统，协助使用的外围设备包含了便携式终端18、移动互联网络、GPS天线、GPS卫星、北斗天线、北斗卫星、监控中心21等，从而构成变压器本体在线监测的完整功能、使用组织架构。
[0026]本实用新型在变压器本体运输过程中的基本工作流程如下:三轴加速度传感器、速度传感器、两压力传感器、温湿度传感器按照设定的检测周期或事件触发(瞬间冲击加速度超过安全阈值)获取数据，将数据上传到ARM处理器，ARM处理器对数据进行存储和处理操作，或者本体内部压力值低于设定阈值时，比较器启动充气电磁阀，对变压器本体进行充气加压，本体内部压力恢复到一定水平，关闭充气电磁阀。卫星定位模块正常处于休眠状态，需要获取车辆地理位置坐标时，当接收到监控中心的定位指令时，中央控制模块唤醒卫星定位模块，进行卫星定位。如果车辆操作人员需要查看变压器运输状态数据或者变压器运抵现场要查看全运输过程的状态数据，用具有ZIGBEE无线通讯功能的终端设备，发送读取数据指令，中央控制模块读取存储数据后，通过ZIGBEE模块将数据发送至终端设备。
【权利要求】
1.一种变压器本体运输状态在线监测系统，包括冲击加速度巡检模块、本体内部压力巡检模块、供电模块、电源电量监测模块和变压器地理位置定位模块，各模块均与中央控制模块连接，其特征在于:所述的本体内部压力巡检模块包括本体内部压力传感器、气源压力传感器和充气电磁阀，本体内部压力传感器位于变压器本体内，气源压力传感器位于充气装置出气口，充气电磁阀设于变压器本体管路上，本体内部压力传感器和气源压力传感器输出端分别连接第一比较器和第二比较器输入端，第一比较器输出端通过继电器连接充气电磁阀，第二比较器输出端通过中央控制模块接报警单元；变压器地理位置定位模块采用GPS/北斗双定位模块；中央控制模块还连接有无线通信模块和运行速度巡检模块。
2.根据权利要求1所述的变压器本体运输状态在线监测系统，其特征在于:所述的无线通信模块包括GPRS模块和ZIGBEE模块，分别用于向远程控制设备和近距离便携式终端传输数据。
3.根据权利要求1所述的变压器本体运输状态在线监测系统，其特征在于:所述的运行速度巡检模块采用光电线速度传感器，并通过AD转换芯片与中央控制模块连接。
4.根据权利要求1所述的变压器本体运输状态在线监测系统，其特征在于:所述的冲击加速度巡检模块采用三轴加速度传感器，并通过AD转换芯片与中央控制模块连接。
5.根据权利要求上述任一项权利要求所述的变压器本体运输状态在线监测系统，其特征在于:还包括环境温湿度检测模块，该模块包括温度传感器和湿度传感器，两传感器固定在本体油箱顶部，其输出端接中央控制模块。
6.根据权利要求5所述的变压器本体运输状态在线监测系统，其特征在于:所述的中央控制模块采用ARM处理器，设有232通讯接口、485通讯接口、I/O 口。
【文档编号】G05B19/418GK204009562SQ201420485658
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】秦伟, 赵强, 姜良刚, 刘子婷, 王新刚, 仇辉, 刘军 申请人:山东电力设备有限公司