本實用新型涉及一種SF6氣體密度遠(yuǎn)程監(jiān)測、預(yù)警系統(tǒng)，屬于測控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前在國內(nèi)抽水蓄能電站生產(chǎn)中，大部分設(shè)備的重要指標(biāo)數(shù)據(jù)(如GIS氣隔壓力、泄漏電流等數(shù)據(jù))需要人工讀取、人工計算分析和人工儲存，信息化程度相對較低，影響生產(chǎn)效率和增加生產(chǎn)成本；有些設(shè)備由于所在環(huán)境其特殊性，人員現(xiàn)場采集容易造成安全責(zé)任事故，但是這些數(shù)據(jù)的監(jiān)控對生產(chǎn)非常重要；一些重要監(jiān)控數(shù)據(jù)需要及時向相關(guān)負(fù)責(zé)人預(yù)警(如泄露電流超過警戒值)，以便及時采取相關(guān)措施。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

實用新型目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種SF6氣體密度無線遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)SF6密度溫度和壓力智能化遠(yuǎn)程監(jiān)測和預(yù)警。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為：一種SF6氣體密度無線遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括SF6傳感器(1)、一個以上的無線傳感單元(2)、無線接收發(fā)送裝置(3)、服務(wù)器(4)、手機(jī)客戶端(6)、電腦客戶端(7)，所述SF6傳感器(1)、無線傳感單元(2)、無線接收發(fā)送裝置(3)以及服務(wù)器(4)通信連接，而所述手機(jī)客戶端(6)、電腦客戶端(7)均與服務(wù)器(4)通信連接，其中：

SF6傳感器(1)，負(fù)責(zé)SF6氣體數(shù)據(jù)信息采集；

無線傳感單元(2)，無線傳感單元(2)控制SF6傳感器(1)工作，將SF6傳感器(1)采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至無線接收發(fā)送裝置(3)；

無線接收發(fā)送裝置(3)，負(fù)責(zé)接收無線傳感單元(2)上發(fā)的數(shù)據(jù)，同時將無線傳感單元(2)數(shù)據(jù)打包處理發(fā)送到服務(wù)器(4)；接收服務(wù)器(4)發(fā)送給無線傳感單元(2)的指令，并將該指令下發(fā)到無線傳感單元(2)；接收服務(wù)器(4)發(fā)送給指定手機(jī)號碼的手機(jī)短消息，并將該手機(jī)短消息下發(fā)到指定手機(jī)號碼；

服務(wù)器(4)，所述服務(wù)器包括閾值存儲模塊和數(shù)據(jù)對比模塊，所述服務(wù)器負(fù)責(zé)接收無線接收發(fā)送裝置(3)發(fā)送的數(shù)據(jù)并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，閾值存儲模塊用于存儲閾值，數(shù)據(jù)對比模塊用于將無線接收發(fā)送裝置3發(fā)送的數(shù)據(jù)與存儲的閾值進(jìn)行比較，若大于閾值，則控制無線接收發(fā)送裝置(3)發(fā)送指令到無線傳感單元(2)，同時控制無線接收發(fā)送裝置(3)發(fā)送手機(jī)短消息到指定手機(jī)號碼；所述服務(wù)器(4)通過Internet與電腦客戶端(7)、手機(jī)客戶端(6)相連接，并通過TCP/IP方式與電腦客戶端(7)和手機(jī)客戶端(6)通訊，同時響應(yīng)電腦客戶端(7)和手機(jī)客戶端(6)的數(shù)據(jù)請求操作及參數(shù)設(shè)置操作；

手機(jī)客戶端(6)，與服務(wù)器(4)通過TCP/IP方式通訊，且可通過手機(jī)客戶端(6)向服務(wù)器(4)請求操作；

電腦客戶端(7)，與服務(wù)器(4)通過TCP/IP方式通訊，且可通過電腦客戶端(7)向服務(wù)器(4)請求操作及參數(shù)設(shè)置操作。

優(yōu)選的：所述SF6傳感器(1)采集SF6氣體數(shù)據(jù)信息包括SF6氣體的密度、溫度、壓力、微水。

優(yōu)選的：所述無線傳感單元(2)與無線接收發(fā)送裝置(3)采用短距離無線射頻信號進(jìn)行雙向通訊，通訊頻率為433MHz。

優(yōu)選的：無線傳感單元(2)通過周期性開啟SF6傳感器(1)并將SF6傳感器(1)采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到無線接收發(fā)送裝置(3)；同時無線傳感單元(2)在每次上傳數(shù)據(jù)到無線接收發(fā)送裝置(3)后會開啟一個時間窗口用于接收無線接收發(fā)送裝置(3)下發(fā)的控制指令，該控制指令包括設(shè)置無線傳感單元(2)睡眠周期、時間窗口大小、數(shù)據(jù)重發(fā)次數(shù)。

優(yōu)選的：無線接收發(fā)送裝置(3)使用無線SRD射頻芯片CC1101與無線傳感單元(2)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

優(yōu)選的：所述無線接收發(fā)送裝置(3)與無線傳感單元(2)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊采用數(shù)據(jù)防碰撞機(jī)制CCA，通過數(shù)據(jù)防碰撞機(jī)制CCA檢測信道是否空閑來決定是否可以發(fā)送數(shù)據(jù)，若信道忙說明空間中存在特定頻率射頻信號，此時需要發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備需要停止發(fā)送數(shù)據(jù)直到信道空閑。

優(yōu)選的：所述無線接收發(fā)送裝置(3)接收一段時間內(nèi)所有無線傳感單元(2)發(fā)送的數(shù)據(jù)打包處理后通過GPRS無線方式發(fā)送到系統(tǒng)服務(wù)器(4)。

優(yōu)選的：所述手機(jī)客戶端(6)向服務(wù)器(4)請求操作包括查看系統(tǒng)監(jiān)測狀態(tài)和SF6傳感器數(shù)據(jù)，在發(fā)生異常情況時服務(wù)器(4)向手機(jī)客戶端(6)推送預(yù)警提示；所述電腦客戶端(7)的參數(shù)設(shè)置操作包括SF6傳感器采集頻率和短信預(yù)警號碼。

優(yōu)選的：所述手機(jī)客戶端(6)向服務(wù)器(4)請求操作包括查看系統(tǒng)監(jiān)測狀態(tài)和SF6傳感器數(shù)據(jù)，在發(fā)生異常情況時服務(wù)器(4)向指定手機(jī)號碼推送預(yù)警提示。

有效的：所述SF6傳感器(1)采用GDI+GDT-20SF6傳感器，其中GDI為機(jī)械式密度表，GDT-20為數(shù)字式SF6傳感器；無線傳感單元采用CC430微控制器；所述無線接收發(fā)送裝置(3)采用STM32高性能處理器。

本實用新型提供的一種SF6氣體密度無線遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：

1、實現(xiàn)了SF6智能化遠(yuǎn)程無線監(jiān)測，及時預(yù)警SF6氣體泄漏，有效控制溫室氣體排放。

2、實現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動分析、自動存儲、自動遠(yuǎn)程預(yù)警，為SF6設(shè)備狀態(tài)檢修管理提供科學(xué)性和可行性。

3、解決了無線傳感設(shè)備在高壓設(shè)備中無線電干擾(電磁兼容)問題，保證了監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

4、免除了人工讀表操作，有效提高了生產(chǎn)力，提高人員安全性。

5、SF6密度監(jiān)測系統(tǒng)安裝無需布線，安裝方便快捷、外形美觀大方。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型應(yīng)用系統(tǒng)的示意圖。

其中，1為SF6傳感器、2為無線傳感單元、3為無線接收發(fā)送裝置、4為服務(wù)器、5為手機(jī)短消息、6為手機(jī)客戶端、7為電腦客戶端。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作更進(jìn)一步的說明。

一種SF6氣體密度無線遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括SF6傳感器1、一個以上的無線傳感單元2、無線接收發(fā)送裝置3、服務(wù)器4、手機(jī)客戶端6、電腦客戶端7，所述SF6傳感器1、無線傳感單元2、無線接收發(fā)送裝置3以及服務(wù)器4通信連接，而所述手機(jī)客戶端6、電腦客戶端7均與服務(wù)器4通信連接。如圖1、2所示，SF6傳感器1與無線傳感單元2通過電纜連接，無線傳感單元2與無線接收發(fā)送裝置3使用短距離無線射頻信號通訊。無線接收發(fā)送裝置3在服務(wù)器4控制下可發(fā)送手機(jī)短息5到指定手機(jī)號碼。無線接收發(fā)送裝置3通過GPRS方式接入無線移動通訊網(wǎng)絡(luò)與電信運(yùn)營商基站通訊，運(yùn)營商基站將無線接收發(fā)送裝置3接入Internet與服務(wù)器4通訊。手機(jī)客戶端6與服務(wù)器4通過Internet相連接。電腦客戶端7與服務(wù)器4通過Internet相連接。

SF6傳感器1，負(fù)責(zé)SF6氣體數(shù)據(jù)信息采集；SF6傳感器1可以采集SF6氣體數(shù)據(jù)信息包括SF6氣體的密度、溫度、壓力、微水等參數(shù)。本系統(tǒng)使用的SF6傳感器為德國威卡公司SF6氣體傳感器，型號為：GDI+GDT-20SF6傳感器，其中GDI為機(jī)械式密度表，GDT-20為數(shù)字式SF6傳感器，該傳感器可以測量SF6氣體密度、溫度、壓力值。GDT-20傳感器應(yīng)用于長期監(jiān)測密閉容器內(nèi)相關(guān)的氣體條件參數(shù)，傳感器可以利用強(qiáng)大的微處理器進(jìn)行復(fù)雜的維里方程運(yùn)算，通過壓力和溫度計算當(dāng)前氣體的密度。該傳感器能夠補(bǔ)償熱效應(yīng)引起的壓力變化，避免影響輸出值。通過更換不同的傳感器，本系統(tǒng)可以實現(xiàn)不同物理參數(shù)測量，如氣體微水等測量。傳感器輸出接口為RS-485接口，支持MODBUS RTU協(xié)議通訊。

無線傳感單元2，無線傳感單元2控制SF6傳感器1工作，將SF6傳感器1采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至無線接收發(fā)送裝置3；無線傳感單元2采用一次性高能鋰電池供電。所述無線傳感單元2與無線接收發(fā)送裝置3采用短距離無線射頻信號進(jìn)行雙向通訊，通訊頻率為433MHz。無線傳感單元采用TI公司出品CC430微控制器，該微控制器集成高性能MSP430單片機(jī)內(nèi)核及SRD無線射頻通訊芯片CC1101。CC430有業(yè)界非常出眾超低功耗及優(yōu)秀性能。無線傳感單元2工作機(jī)制為周期性開啟SF6傳感器1并將SF6傳感器1采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到無線接收發(fā)送裝置3以降低對電池能量的消耗，無線傳感單平時處于睡眠狀態(tài)，在睡眠狀態(tài)會將傳感器關(guān)閉，CC430置為超低功耗狀態(tài)。同時無線傳感單元2在每次上傳數(shù)據(jù)到無線接收發(fā)送裝置3后會開啟一個時間窗口用于接收無線接收發(fā)送裝置3下發(fā)的控制指令，該控制指令包括設(shè)置無線傳感單元2睡眠周期、時間窗口大小、數(shù)據(jù)重發(fā)次數(shù)等。無線傳感單元2包括微控制器、SF6傳感器接口電路、供電電源模塊等組成部分。

無線接收發(fā)送裝置3，負(fù)責(zé)與無線傳感單元2和服務(wù)器4進(jìn)行全雙工通訊和發(fā)送手機(jī)短信；即負(fù)責(zé)接收無線傳感單元2上發(fā)的數(shù)據(jù)，同時將多個一個以上無線傳感單元2數(shù)據(jù)打包處理發(fā)送到服務(wù)器4；接收服務(wù)器4發(fā)送給無線傳感單元2的指令，并將該指令下發(fā)到無線傳感單元2；接收服務(wù)器4發(fā)送給指定手機(jī)號碼的手機(jī)短消息，并將該手機(jī)短消息下發(fā)到指定手機(jī)號碼；無線接收發(fā)送裝置3使用STM32高性能處理器完成協(xié)調(diào)各個模塊運(yùn)行及完成業(yè)務(wù)邏輯，STM32處理器中采用嵌入式操作系統(tǒng)RTX調(diào)度各個任務(wù)以實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯功能。無線接收發(fā)送裝置3使用高性能無線SRD射頻芯片CC1101與無線傳感單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。無線接收發(fā)送裝置與多個無線傳感單元通訊，設(shè)備共同運(yùn)行在433MHz無線射頻頻率上，為了避免各個無線傳感單元射頻信號沖突導(dǎo)致系統(tǒng)工作異常，系統(tǒng)實現(xiàn)了先進(jìn)數(shù)據(jù)防碰撞機(jī)制CCA，即所述無線接收發(fā)送裝置3與無線傳感單元2進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊采用數(shù)據(jù)防碰撞機(jī)制CCA，通過數(shù)據(jù)防碰撞機(jī)制CCA檢測信道是否空閑來決定是否可以發(fā)送數(shù)據(jù)，若信道忙說明空間中存在特定頻率射頻信號，此時需要發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備需要停止發(fā)送數(shù)據(jù)直到信道空閑。

優(yōu)所述無線接收發(fā)送裝置3接收一段時間內(nèi)所有無線傳感單元2發(fā)送的數(shù)據(jù)打包處理后通過GPRS無線方式發(fā)送到系統(tǒng)服務(wù)器4。無線接收發(fā)送裝置可以接收系統(tǒng)服務(wù)器4下發(fā)的指令并解析，根據(jù)解析結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的動作，如系統(tǒng)服務(wù)器自動預(yù)警機(jī)制可以控制無線接收發(fā)送裝置發(fā)送手機(jī)短信到指定手機(jī)號碼提示相關(guān)人員SF6氣體密度異常。無線接收發(fā)送裝置使用SIMCOM公司GPRS模塊SIM900A，該模塊可以實現(xiàn)將數(shù)據(jù)接入無線通訊網(wǎng)絡(luò)和發(fā)送手機(jī)短息等功能。無線接收發(fā)送裝置3采用220V工頻交流電工作，經(jīng)內(nèi)部電路將220V交流電源轉(zhuǎn)換為5V直流電源后為內(nèi)部各個模塊提供工作電源。

服務(wù)器4，服務(wù)器是數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)運(yùn)算的核心。負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)的自動存儲、自動分析、自動預(yù)警功能；即負(fù)責(zé)接收無線接收發(fā)送裝置3發(fā)送的數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析和預(yù)警；其分析方法是：首先設(shè)定一個閾值，當(dāng)無線接收發(fā)送裝置3發(fā)送的數(shù)據(jù)超過閾值時，則判斷該數(shù)據(jù)超過警戒值。當(dāng)無線接收發(fā)送裝置3發(fā)送的數(shù)據(jù)在閾值范圍內(nèi)時，則認(rèn)定該數(shù)據(jù)為正常數(shù)據(jù)。這種分析方法實現(xiàn)的軟件程序或者實現(xiàn)的電路比較簡單，本領(lǐng)域人員根據(jù)該方法即可容易設(shè)計出相應(yīng)的電路或者軟件程序。因此，在該服務(wù)器中存在有一個閾值存儲模塊和數(shù)據(jù)對比模塊，閾值存儲模塊用于存儲閾值，數(shù)據(jù)對比模塊用于將無線接收發(fā)送裝置3發(fā)送的數(shù)據(jù)與存儲的閾值進(jìn)行比較對比，若大于閾值，則判斷該數(shù)據(jù)超過警戒值，反之，認(rèn)定該數(shù)據(jù)為正常數(shù)據(jù)。服務(wù)器作為TCP server端，需要具有固定IP地址。服務(wù)器與GPRS模塊之間的通訊是全雙工通訊。通過全雙工方式，服務(wù)器可以接收處理GPRS模塊傳送來的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理完畢之后還可以通知GPRS模塊是否有必要發(fā)送短信息等功能。服務(wù)器4還通過Internet與電腦客戶端7、手機(jī)客戶端6相連接，服務(wù)器4通過TCP/IP方式與電腦客戶端和手機(jī)客戶端通訊。服務(wù)器可以響應(yīng)電腦客戶端和手機(jī)客戶端的數(shù)據(jù)請求操作及參數(shù)設(shè)置操作。根據(jù)分析結(jié)果，控制無線接收發(fā)送裝置3發(fā)送指令到無線傳感單元2，即當(dāng)線接收發(fā)送裝置3發(fā)送的數(shù)據(jù)超過閾值時，控制無線接收發(fā)送裝置3發(fā)送指令到無線傳感單元2；根據(jù)預(yù)警機(jī)制，控制無線接收發(fā)送裝置3發(fā)送手機(jī)短消息到指定手機(jī)號碼，即當(dāng)線接收發(fā)送裝置3發(fā)送的數(shù)據(jù)超過閾值時，控制無線接收發(fā)送裝置3發(fā)送手機(jī)短消息到指定手機(jī)號碼；所述服務(wù)器4通過Internet與電腦客戶端7、手機(jī)客戶端6相連接，并通過TCP/IP方式與電腦客戶端7和手機(jī)客戶端6通訊，同時響應(yīng)電腦客戶端7和手機(jī)客戶端6的數(shù)據(jù)請求操作及參數(shù)設(shè)置操作；

手機(jī)短信息5：服務(wù)器對SF6傳感器數(shù)據(jù)自動分析后，若監(jiān)測到異常會自動預(yù)警通知無線接收發(fā)送裝置3發(fā)送手機(jī)短消息到指定手機(jī)號碼；

手機(jī)客戶端6，手機(jī)客戶端負(fù)責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示，參數(shù)設(shè)置等功能。通過手機(jī)客戶端可以查詢系統(tǒng)實時運(yùn)狀態(tài)及歷史數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計顯示、預(yù)警顯示等功能。與服務(wù)器4通過TCP/IP方式通訊，且可通過手機(jī)客戶端6向服務(wù)器4請求操作；所述手機(jī)客戶端6向服務(wù)器4請求操作包括查看系統(tǒng)監(jiān)測狀態(tài)和SF6傳感器數(shù)據(jù)，在發(fā)生異常情況時服務(wù)器4向手機(jī)客戶端6推送預(yù)警提示；所述電腦客戶端7的參數(shù)設(shè)置操作包括SF6傳感器采集頻率和短信預(yù)警號碼。

所述手機(jī)客戶端6向服務(wù)器4請求操作包括查看系統(tǒng)監(jiān)測狀態(tài)和SF6傳感器數(shù)據(jù)，在發(fā)生異常情況時服務(wù)器4向指定手機(jī)號碼推送預(yù)警提示。

電腦客戶端7，腦客戶端7實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示，參數(shù)設(shè)置等功能。通過電腦客戶端可以查詢系統(tǒng)實時運(yùn)行狀態(tài)及歷史數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計顯示、預(yù)警顯示等功能。與服務(wù)器4通過TCP/IP方式通訊，且可通過電腦客戶端7向服務(wù)器4請求操作及參數(shù)設(shè)置操作。

無線傳感單元1與無線接收發(fā)送裝置2之間通過RF 433MHz無線射頻信號進(jìn)行通訊，一個無線接收發(fā)送裝置可以與多個工作于同一射頻信道的無線傳感單元通訊。不同的無線接收發(fā)送裝置運(yùn)行在不同的射頻信道以避免相互之間產(chǎn)生干擾。無線接收發(fā)送裝置2通過GPRS無線移動通訊技術(shù)將數(shù)據(jù)傳送至電信運(yùn)營商基站3，電信運(yùn)營商基站3將數(shù)據(jù)接入Internet并傳送至服務(wù)器4。無線接收發(fā)送裝置2通過基站可以將手機(jī)短信6發(fā)送到指定的號碼以實現(xiàn)預(yù)警手機(jī)短信告知功能。手機(jī)客戶端5與電腦客戶端7均通過Internet與服務(wù)器4相連接。手機(jī)客戶端和電腦客戶端可以向服務(wù)器請求監(jiān)測數(shù)據(jù)和下發(fā)設(shè)置參數(shù)指令到服務(wù)器，服務(wù)器對指令解析后做相應(yīng)操作。

由上述可知，該系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)在線監(jiān)測的應(yīng)用實例，整個系統(tǒng)采用無線傳輸方案。無線傳感單元采集SF6的密度、壓力、溫度等參數(shù)，通過短距離無線發(fā)送給無線接收發(fā)送裝置，無線接收發(fā)送裝置通過移動網(wǎng)絡(luò)GPRS與互聯(lián)網(wǎng)融合，將采集到的數(shù)據(jù)送達(dá)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，服務(wù)器、電腦客戶端、手機(jī)客戶端共同完成數(shù)據(jù)自動分析、自動存儲、自動預(yù)警功能。本系統(tǒng)實現(xiàn)SF6密度溫度和壓力智能化遠(yuǎn)程監(jiān)測和預(yù)警為一體的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在測控系統(tǒng)中的一個實例。

本實用新型以各種傳感器技術(shù)為基礎(chǔ)，以互聯(lián)網(wǎng)和計算機(jī)技術(shù)為支撐的物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)技術(shù)引入抽水蓄能電站的生產(chǎn)中，不僅可以解決背景技術(shù)中的各種難題，而且可以提供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控，遠(yuǎn)程預(yù)警和數(shù)據(jù)計算機(jī)自動分析等，從而有效提高了生產(chǎn)效率，從根本避免安全事故。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。