配电室监测方法和系统与流程

1.本发明涉及配电室监测技术领域，更具体地，涉及配电室监测方法和系统。


背景技术：

2.配电室是指带有低压负荷的室内配电场所，主要为低压用户配送电能，配电室数量众多，分布分散，运行维护工作占据了很大的人力资源，实时检测配电室噪声有助于判别设备是否过载或损坏以及减小噪声污染；然而，现有的配电室噪声传感设备大多不具备无线通信功能，无法将噪声数据实时上传，检测人员获取的噪声数据明显滞后，同时其常作为单一的传感设备，未与其他状态监测设备统一通信方式，导致预警指标之间存在信息隔阂，无法融合判断配电室情况。
3.公开号：cn205427599u，公开日为2016-08-03的一种智能型配电室环境安全监测系统，该实用新型能检测配电室内的浸水、火灾、湿度、温度及sf6气体浓度等环境因素，并通过控制器连接通讯装置上传传感器数据。但是该监测系统无法监测噪声信息，且不能对传感器数据融合处理，只能通过单项传感器数据判断配电室状态，容易发生误判情况。


技术实现要素：

4.本发明为克服上述技术问题，提供一种结合噪音数据融合判断配电室情况的配电室监测方法和系统。
5.本发明技术方案如下：
6.配电室监测方法和系统，包括：
7.s1：获取温度传感器、湿度传感器、气体传感器和噪声传感器的数据；
8.s2：对传感器数据进行数据融合，计算配电室故障发生概率；
9.s3：判断配电室故障概率是否达到阈值，若达到阈值，则发送告警信息，若未达到阈值，则返回执行步骤s1。
10.本技术方案提出了配电室监测方法，将噪声作为配电室设备故障预警指标之一，与温度传感器、湿度传感器和气体传感器所监测的多种指标进行多信息融合，可以更全面评估配电室指标是否正常，有助于提高预警的时效性和准确度，降低误报率。
11.进一步地，步骤s2所述计算配电室故障发生概率包括步骤：
12.s21：计算传感器数据归一化系数，计算公式为：
13.k＝∑
i＝1，2，3ma(i)·mb(i)·mc(i)·
md(i)；
14.s22：根据归一化系数计算故障发生概率，公式为：
[0015][0016]
其中，k为归一化系数，i＝1，2，3分别表示判别事件为故障，无故障及不确定，ma(i)，mb(i)，mc(i)，md(i)分别表示根据温度传感器数据、湿度传感器数据、气体传感器数据和噪声信息判别为事件i的概率，m(i)为信息融合后判别事件i的概率。
[0017]
进一步地，所述气体传感器可以监测sf6的浓度数据。
[0018]
进一步地，所述气体传感器还可以监测o3和o2的浓度数据。
[0019]
本发明还提供了一种配电室监测系统，包括：温度传感器、湿度传感器、气体传感器、噪声传感器、处理器、通信模块、电源模块和上位机；所述电源模块为温度传感器、湿度传感器、气体传感器、噪声传感器、处理器供电，所述温度传感器、湿度传感器、气体传感器和噪声传感器设置在配电室中，温度传感器、湿度传感器、气体传感器和噪声传感器的输出端与处理器电连接，处理器将接收的传感器数据处理后传输到通信模块，上位机通过通信模块获取所述传感器数据，上位机对传感器数据进行数据融合，计算配电室故障发生概率，若配电室故障概率达到阈值，则发送告警信息，若未达到阈值，则重新获取传感器数据。
[0020]
本技术方案提出了配电室监测系统，通过噪声传感器将声音信号转换成电信号传输到上位机，并采用统一通信协议的通信模块，可以传输多种传感器数据，在上位机对多种数据融合，可以更全面评估配电室指标是否正常，有助于提高预警的时效性和准确度。
[0021]
进一步地，所述噪声传感器采用基于mems封装技术的电容驻体式探头。
[0022]
进一步地，所述通信模块包括有线通信模块和无线通信模块，所述处理器为单片机，所述处理器通过uart串口分别与有线通信模块和无线通信模块连接，处理器通过iic串口与噪声传感器连接。
[0023]
进一步地，所述气体传感器为sf6传感器。
[0024]
进一步地，所述气体传感器为o2传感器、o3传感器和sf6传感器，所述o2传感器、o3传感器、sf6传感器的输出端均与处理器连接。
[0025]
进一步地，所述电源模块为可充电锂电池。
[0026]
本发明提出了配电室监测方法和系统，与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明的配电室监测方法，将噪声作为配电室设备故障预警指标之一，与温度、气体、湿度等多种指标进行多信息融合，可以更全面评估配电室指标是否正常，有助于提高预警的时效性和准确度，降低误报率；本发明的配电室监测系统，通过噪声传感器将声音信号转换成电信号传输到上位机，并采用统一通信协议的通信模块，可以传输多种传感器数据，在上位机对多种数据融合，从而更全面评估配电室指标是否正常，有助于提高预警的时效性和准确度。
附图说明
[0027]
图1为本发明告警方法步骤图；
[0028]
图2为告警系统组件示意图；
[0029]
图3为噪声传感器示意图；
[0030]
图4为电源模块供电示意图；
[0031]
图5为单一传感器预警机制不确定性示意图。
具体实施方式
[0032]
为清楚地说明本发明配电室监测方法和系统，结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
[0033]
实施例1
[0034]
配电室监测方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
[0035]
s1：获取温度传感器、湿度传感器、气体传感器和噪声传感器的数据；
[0036]
s2：对传感器数据进行数据融合，计算配电室故障发生概率；
[0037]
s3：配电室故障概率达到阈值，发送告警信息。
[0038]
本技术方案将噪声作为配电室设备故障预警指标之一，与温度传感器、湿度传感器和气体传感器所监测的多种指标进行多信息融合，可以更全面评估配电室指标是否正常，有助于提高预警的时效性和准确度，降低误报率。
[0039]
实施例2
[0040]
配电室监测方法步骤图如图1所示，包括以下步骤：
[0041]
s1：获取温度传感器、湿度传感器、气体传感器和噪声传感器的数据；
[0042]
s2：对传感器数据进行数据融合，计算配电室故障发生概率；
[0043]
所述计算配电室故障发生概率包括步骤：
[0044]
s21：计算传感器数据归一化系数，计算公式为：
[0045]
k＝∑
i＝1，2，3ma(i)·mb(i)·mc(i)·
md(i)；
[0046]
s22：根据归一化系数计算故障发生概率，公式为：
[0047][0048]
其中，k为归一化系数，i＝1，2，3分别表示判别事件为故障，无故障及不确定，ma(i)，mb(i)，mc(i)，md(i)分别表示根据温度传感器、湿度传感器、气体传感器数据和噪声信息判别为事件i的概率，m(i)为信息融合后判别事件i的概率。
[0049]
本实施例中所述气体传感器为sf6传感器，步骤s21和步骤s22的公式中ma(i)，mb(i)，mc(i)，md(i)分别表示根据温度数据、湿度数据、sf6浓度数据和噪声数据判别为事件i的概率。目前，大多数10kv配电室、开闭所的主要设备是sf6(六氟化硫)环网柜，可以分为：全绝缘sf6断路器、半绝缘sf6断路器、全绝缘sf6负荷开关、半绝缘sf6负荷开关。在环网柜里，sf6有概率受电弧或高温作用，分解成为sf4、s2f2、s2f10 sof2、hf、s02等强腐蚀性、强毒性物质。这些物质会刺激皮肤、眼睛，对黏膜造成严重损伤。如果人体大量吸入，则会引起头晕和肺水肿，甚至会致人窒息死亡。sf6泄漏会降低配电站环网柜灭弧能力，容易引发环网柜炸毁事故；泄漏的sf6会往室内低层空间积聚，造成局部缺氧和带毒，威胁运维人员的人身安全；因此使用sf6传感器监测配电室sf6浓度具有重要意义。
[0050]
在本发明其他实施例中，所述气体传感器还可以是o2传感器，步骤s21和步骤s22的公式中ma(i)，mb(i)，mc(i)，md(i)分别表示根据温度数据、湿度数据、o2浓度数据和噪声数据判别为事件i的概率。可以监测配电室的温度、湿度氧气浓度和噪声情况。
[0051]
s3：配电室故障概率达到阈值，发送告警信息。
[0052]
单一指标预警机制是指在某一传感器探测值大于设定阈值后发出警报，利用单一传感器判断异常情况的单一预警机制，在传感器数据位于阈值和正常值的中间状态时，存在较高的不确定性，如图5所示，配电房的运行情况可分为无故障，故障和不确定，在横坐标为传感器数值由正常工况值到阈值，配电室故障的运行事件概率图中某一曲线，即在正常工况值下无故障概率为1，故障概率为0；在阈值时无故障概率为0，故障概率为1；在正常工况值至阈值之间，满足p(无故障) p(故障) p(不确定)＝1，此时存在一定的不确定度。基于d-s证据理论的传感器多信息融合预警系统，利用发生故障时各预警指标值存在同时升高
的相关性，可以在系统发生故障但单一指标未达阈值前发出预警，及时采取措施。
[0053]
本技术方案将噪声作为配电室设备故障预警指标之一，与温度传感器、湿度传感器和气体传感器所监测的多种指标进行多信息融合，可以更全面评估配电室指标是否正常，有助于提高预警的时效性和准确度，降低误报率。
[0054]
实施例3
[0055]
本实施例公开了配电室监测系统，如图2所示，包括：温度传感器、湿度传感器、气体传感器、噪声传感器、处理器、通信模块、电源模块和上位机；所述电源模块为温度传感器、湿度传感器、气体传感器、噪声传感器、处理器供电，所述温度传感器、湿度传感器、气体传感器、噪声传感器设置在配电室中，温度传感器、湿度传感器、气体传感器、噪声传感器的输出端与处理器电连接，处理器将接收的传感器数据处理后传输到通信模块，上位机通过通信模块获取所述传感器数据，上位机对传感器数据进行数据融合，计算配电室故障发生概率，若配电室故障概率达到阈值，则发送告警信息，若未达到阈值，则重新获取传感器数据。并且上位机可以实时显示噪声分贝值。
[0056]
本技术方案通过噪声传感器将声音信号转换成电信号传输到上位机，并采用统一通信协议的通信模块，可以传输多种传感器数据，在上位机对多种数据融合，从而更全面评估配电室指标是否正常，有助于提高预警的时效性和准确度。
[0057]
实施例4
[0058]
本实施例公开了配电室监测系统，如图2所示，包括：温度传感器、湿度传感器、气体传感器、噪声传感器、处理器、通信模块、电源模块和上位机；所述电源模块为温度传感器、湿度传感器、气体传感器、噪声传感器、处理器供电，所述温度传感器、湿度传感器、气体传感器、噪声传感器设置在配电室中，温度传感器、湿度传感器、气体传感器、噪声传感器的输出端与处理器电连接，处理器将接收的传感器数据处理后传输到通信模块，上位机通过通信模块获取所述传感器数据，上位机对传感器数据进行数据融合，计算配电室故障发生概率，若配电室故障概率达到阈值，则发送告警信息，若未达到阈值，则重新获取传感器数据。并且上位机可以实时显示噪声分贝值。
[0059]
所述噪声传感器采用基于mems封装技术的电容驻体式探头。所述通信模块包括有线通信模块和无线通信模块，所述处理器为单片机，所述处理器通过uart串口分别与有线通信模块和无线通信模块连接，处理器通过iic串口与噪声传感器连接。电源模块为可充电锂电池。
[0060]
本实施例中所述气体传感器为：o2传感器、o3传感器和sf6传感器，所述o2传感器、o3传感器和sf6传感器的输出端均与处理器连接。
[0061]
实施例5
[0062]
本实施例公开了配电室监测系统，如图2所示，包括：温度传感器、湿度传感器、气体传感器、噪声传感器、处理器、通信模块、电源模块和上位机；所述电源模块为温度传感器、湿度传感器、气体传感器、噪声传感器、处理器供电，所述温度传感器、湿度传感器、气体传感器、噪声传感器设置在配电室中，温度传感器、湿度传感器、气体传感器、噪声传感器的输出端与处理器电连接，处理器将接收的传感器数据处理后传输到通信模块，上位机通过通信模块获取所述传感器数据，上位机对传感器数据进行数据融合，计算配电室故障发生概率，若配电室故障概率达到阈值，则发送告警信息，若未达到阈值，则重新获取传感器数
据。并且上位机可以实时显示噪声分贝值。
[0063]
图3是噪声传感器的模型图，所述噪声传感器采用基于mems封装技术的电容驻体式探头，采集配电室的音频信号处理进行频域解析，计算出频谱幅值分布。采样频率为25.6khz，128点采样，分辨率200hz，输出声强分贝值到处理器进行网络传输和预警。图中电容式驻极体在感受到噪声变化时，驻极体极板之间的距离发生改变，从而引起驻极体两端电压u改变。通过高阻抗的场效应将电压变化进行放大，从而得到和噪声对应的电压，将声信号转化为电信号输出。
[0064]
所述通信模块包括有线通信模块和无线通信模块，所述无线通信模块为zigbee无线通信模块，所述处理器为单片机，所述处理器采用stm8l101f3p6单片机，用于接收传感器输出的电压信号，并相应地控制与其相连设备的工作。该单片机集成度高、功耗低，通过自带的iic串口与噪声传感器建立连接，接收并处理传感器模块输出的电压信号，利用eeprom存储模块进行数据存储，通过uart串口分别与有线通信模块和无线传输模块建立连接，然后利用有线或无线数据传输方式将处理过的数据传输至上位机进行监控和分析。
[0065]
电源模块为可充电锂电池，图4所示是本发明电池模块供电示意图。在选择电池时，考虑传感器的供电需求以及锂电池功率和体积。本系统的有线供电模块选择上海积跃，电子型号为ct6-kd2405的电源模块，其采用外接24v直流电压的供电方式。在对系统各模块供电前，通过加装emc抑制模块使噪声传感器达到电力emc要求。噪声传感器的设计工况电压为9v，电源模块采用dc-dc的转换电路的方式将外接24v的直流电压稳定在9v给噪声传感器供电。本实施例微处理器采用mps公司的低压差mp20046dn模块，电压范围在1.65v～3.6v，使用9v电压转换为3.3v的直流转换电路，实现对微处理器的稳定供电。通信模块的供电电压为3.3v，在设计时增加了adi公司的基于磁耦隔离技术adum120x隔离器，以提高抗干扰能力以满足电力行业电磁兼容性能标准。
[0066]
本实施例中，通信模块采用zigbee无线通信模块，zigbee无线通信模块处理流程为：系统启动初始化完成并进入正常工作状态后，系统将循环轮巡各模块的数据。如果接收到zigbee无线通信模块的数据，将进行有效性判断及crc校验判断，对应的判断通过后将进入到具体数据处理流程，包括查询传感器测量值及参数设置2个分支功能，查询传感器测量值的分支功能是：判断具体传感器，若是所需的传感器，则回复对应传感器数据，然后重新接收信号，否则直接重新接收信号；参数设置分支功能为：判断具体参数项目，是则设置并保存对应项目的参数，否则重新接收传感器信号。
[0067]
本实施例中有线通信modbus能同时完成对多种类传感器的数据处理，处理流程为：系统启动初始化完成后并进入正常工作状态后，系统将循环轮巡各传感器模块的数据。如果接收到modbus通信的数据，将进行有效性判断及crc校验判断，对应的判断通过后将进入到具体数据处理流程，包括查询传感器测量值、系统调试及传感器参数设置3个分支功能，其中，查询传感器测量值的子流程为：查询传感器测量值，然后判断具体传感器，接下来回复对应传感器数据返回重新接收信号，系统调试子流程为：系统调试，然后判断具体调试项目，接下来执行对应的系统调试配置，返回重新接收信号，参数设置子流程为：参数设置，然后判断具体项目参数，最好设置并保存对应项目的参数，返回重新接收信号。
[0068]
本实施例中所述气体传感器为：o2传感器、o3传感器和sf6传感器，所述o2传感器、o3传感器和sf6传感器的输出端均与处理器连接。