一种基于Zigbee无线通信的变电站端子箱温湿度控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于Zigbee无线通信的变电站端子箱温湿度控制系统，包括温湿度传感模块、微处理器、Zigbee终端节点、Zigbee中央节点、上位机、继电器、加热器、通风扇；其中温湿度传感模块与微处理器电连接；微处理器与Zigbee终端节点通信连接；Zigbee终端节点与Zigbee中央节点通信连接；Zigbee中央节点与上位机通信连接；微处理器与继电器电连接；继电器与加热器、通风扇电连接。本发明专利技术能够同时监测变电站端子箱内温度和湿度，并通过判断温湿度是否超出限值，结合继电器自动完成端子箱内温湿度闭环控制；通过Zigbee中央节点与Zigbee终端节点进行组网，实现无线通信功能，并可将温湿度数据集中上传；另外上位机能获取不同时间段外界气象条件，并以此实现端子箱内温湿度限值更新。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Zigbee无线通信的变电站端子箱温湿度控制系统
本专利技术涉及变电站端子箱温湿度控制领域，更具体地，涉及一种基于Zigbee无线通信的变电站端子箱温湿度控制系统。
技术介绍
现有变电站端子箱大部分安装在室外，当空气中的温湿度发生变化时，将会引起凝露、滴水现象，造成二次回路绝缘损坏，甚至引起短路。如果端子排或继电器的接点短路，会直接导致保护误动。另外，端子箱受潮时，其端子排螺丝和连接片容易生锈，可能造成二次端子接触不良，使得电流回路端子发热，甚至造成开路，导致保护拒动或误动，引发安全事故。这些因素都严重影响了变电站的安全稳定运行。然而，现有的变电站端子箱控制系统大多缺乏通信功能，无法将温度、湿度数据集中上传，且常常只用加热器防止凝露，仅从温度上而未考虑到从湿度上防凝露产生，长期使用加热器会加速端子箱内电气设备的老化，并且威胁到设备的稳定运行。除此之外，现有变电站端子箱控制系统也不具备根据不同时间段的外界气象条件来更改控制系统内部温湿度限值的功能。在现有技术中，公开号为CN106681409A的中国专利技术专利，于2017年05月17日公开了一种变电站端子箱温湿度控制系统及控制方法，能同时测量端子箱箱内、箱外温湿度信息，通过启动或关闭加热器，破坏产生端子箱空气凝露的凝露点的条件，还能够结合天气预报，预设置加热时间，以防止凝露发生。虽然该方案能在一定程度上起到防止凝露的作用，但是并未能解决上述问题，因此，用户急需一种基于Zigbee无线通信的变电站端子箱温湿度控制系统。
技术实现思路
本专利技术为解决现有变电站端子箱控制系统缺乏通信功能、仅从温度上而未从湿度上进行防凝露、无法根据不同时间段的外界气象条件更改内部温湿度限值等问题，提供了一种基于Zigbee无线通信的变电站端子箱温湿度控制系统。本专利技术的首要目的是为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种基于Zigbee无线通信的变电站端子箱温湿度控制系统，包括温湿度传感模块、微处理器、Zigbee终端节点、Zigbee中央节点、上位机、继电器、加热器、通风扇；其中：所述温湿度传感模块输出端与微处理器输入端电连接；所述微处理器与Zigbee终端节点通信连接；所述Zigbee终端节点与Zigbee中央节点通信连接；所述Zigbee中央节点与上位机通信连接；所述微处理器输出端与继电器输入端电连接；所述继电器输出端分别与加热器输入端、通风扇输入端电连接。优选地，所述温湿度传感模块包括温度传感模块、湿度传感模块；其中：所述温度传感模块输出端与微处理器输入端电连接；所述湿度传感模块输出端与微处理器输入端电连接。优选地，所述温湿度传感模块进行了软件补偿，在软件补偿时所建立的温度系数补偿方程为：RHcompensatedT＝RHactualT+f(Tactual)①；f(Tactual)＝-0.15*(25-Tactual)②；其中，RHcompensatedT为补偿后的环境相对湿度％RH；RHactualT为原始的环境湿度％RH；Tactual为湿度传感模块温度；f(Tactual)为温度补偿系数；25表示温度为25℃。优选地，所述微处理器为GD32E230C8T6型微处理器。优选地，Zigbee终端节点包括数据发送节点、数据接收节点；其中：所述数据发送节点与微处理器通信连接；所述数据接收节点与Zigbee中央节点通信连接。优选地，所述Zigbee中央节点与Zigbee终端节点采用星形拓扑结构组网。优选地，所述Zigbee中央节点与Zigbee终端节点之间采用主动轮询方式进行交互。优选地，所述上位机通过网络爬虫获取实时气象资料，然后利用实时气象资料计算环境的平均露点并更新温湿度限值。优选地，所述微处理器根据上位机所计算出的平均露点以及更新的温度限值，判断是否需要通过继电器启动加热器。优选地，所述微处理器根据上位机所更新的湿度限值，判断是否需要通过继电器启动通风扇。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术通过温湿度传感模块、微处理器和上位机的配合，实现了同时对变电站端子箱内的温度、湿度实施监测和分析的功能，并通过判断温湿度是否超出限值，结合继电器自动完成了端子箱内温湿度的闭环控制；通过Zigbee中央节点与Zigbee终端节点进行组网，实现了无线通信功能，并且可将温湿度数据集中上传；另外，上位机能获取不同时间段的外界气象条件，并基于此实现了端子箱内温湿度限值的更新。本专利技术具有功耗低、易维护的优点，极大节约了硬件成本和人工成本，提高了传感器集成化、智能化水平。附图说明图1为本专利技术系统模块结构示意图；图2为本专利技术Zigbee无线通信组网示意图；图3为本专利技术温湿度信息处理流程图；图4为本专利技术温湿度控制方法流程图；图中标号分别代表：1温湿度传感模块；2微处理器；3Zigbee终端节点；4Zigbee中央节点；5上位机；6继电器；7加热器；8通风扇；11温度传感模块；12湿度传感模块；31数据发送节点；32数据接收节点。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。实施例1如图1所示，一种基于Zigbee无线通信的变电站端子箱温湿度控制系统，包括温湿度传感模块1、微处理器2、Zigbee终端节点3、Zigbee中央节点4、上位机5、继电器6、加热器7、通风扇8；其中：所述温湿度传感模块1输出端与微处理器2输入端电连接；所述微处理器2与Zigbee终端节点3通信连接；所述Zigbee终端节点3与Zigbee中央节点4通信连接；所述Zigbee中央节点4与上位机5通信连接；所述微处理器2输出端与继电器6输入端电连接；所述继电器6输出端分别与加热器7输入端、通风扇8输入端电连接。上述方案中，温湿度传感模块1负责采集温湿度数据；微处理器2负责接收温湿度传感模块1所采集的模拟信号，并进行A/D转换，然后将得到的数字信号通过同步异步接收发射机(USART)端口发送；Zigbee终端节点3负责接收微处理器2所转换的数字信号，并通过无线传输将其传递给Zigbee中央节点4；Zigbee中央节点4集中各端子箱内温湿度数据后，再将该信号发送至上位机5；上位机5获取所在地区的实时气象资料，并结合所接收到的温湿度数据进行分析，计算出实时露点，重新调整端子箱内的温湿度限值，并将新的限值经Zigbee中央节点4返回至各端子箱内的Zigbee终端节点3；Zigbee终端节点3将新的限值发送至微处理器2中进行判断，是否要通过继电器6启动加热器7或通风扇8来控制端子箱内的温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Zigbee无线通信的变电站端子箱温湿度控制系统，其特征在于，包括温湿度传感模块(1)、微处理器(2)、Zigbee终端节点(3)、Zigbee中央节点(4)、上位机(5)、继电器(6)、加热器(7)、通风扇(8)；其中：/n所述温湿度传感模块(1)输出端与微处理器(2)输入端电连接；/n所述微处理器(2)与Zigbee终端节点(3)通信连接；/n所述Zigbee终端节点(3)与Zigbee中央节点(4)通信连接；/n所述Zigbee中央节点(4)与上位机(5)通信连接；/n所述微处理器(2)输出端与继电器(6)输入端电连接；/n所述继电器(6)输出端分别与加热器(7)输入端、通风扇(8)输入端电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于Zigbee无线通信的变电站端子箱温湿度控制系统，其特征在于，包括温湿度传感模块(1)、微处理器(2)、Zigbee终端节点(3)、Zigbee中央节点(4)、上位机(5)、继电器(6)、加热器(7)、通风扇(8)；其中：
所述温湿度传感模块(1)输出端与微处理器(2)输入端电连接；
所述微处理器(2)与Zigbee终端节点(3)通信连接；
所述Zigbee终端节点(3)与Zigbee中央节点(4)通信连接；
所述Zigbee中央节点(4)与上位机(5)通信连接；
所述微处理器(2)输出端与继电器(6)输入端电连接；
所述继电器(6)输出端分别与加热器(7)输入端、通风扇(8)输入端电连接。


2.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee无线通信的变电站端子箱温湿度控制系统，其特征在于，所述温湿度传感模块(1)包括温度传感模块(11)、湿度传感模块(12)；其中：
所述温度传感模块(11)输出端与微处理器(2)输入端电连接；
所述湿度传感模块(12)输出端与微处理器(2)输入端电连接。


3.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee无线通信的变电站端子箱温湿度控制系统，其特征在于，所述温湿度传感模块(1)进行了软件补偿，在软件补偿时所建立的温度系数补偿方程为：
RHcompensatedT＝RHactualT+f(Tactual)①；
f(Tactual)＝-0.15*(25-Tactual)②；
其中，RHcompensatedT为补偿后的环境相对湿度(％RH)；RHactualT为原始的环境湿度(％RH)；Tactual为湿度传感模块温度；f(Tactual)为温度补偿系数；25表示温度为25℃。

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【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，方健，王红斌，郝方舟，何嘉兴，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：广东;44