淺談智能安全用電系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用

時(shí)間：2024-11-13作者：安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司瀏覽：462

、軌道交通安全用電智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案
      軌道交通安全用電智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖 1 所示，由監(jiān)測(cè)終端、傳感器、集中器和顯控中心組成。其中采集終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理，并設(shè)置有電力載波模塊，用于數(shù)據(jù)傳輸；傳感器包括多個(gè)電流傳感器、1 個(gè)剩余電流傳感器和多個(gè)溫度傳感器，用于將各相電流、剩余電流和各處溫度參數(shù)轉(zhuǎn)化為可供監(jiān)控終端采集的電信號(hào)；集中器通過電力載波多個(gè)監(jiān)測(cè)終端通信，對(duì)各監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，傳輸各顯控中心；顯控中心包括計(jì)算機(jī)、監(jiān)控軟件和報(bào)警器，為操作人員提供數(shù)據(jù)顯示、處理、參數(shù)設(shè)計(jì)和火災(zāi)預(yù)警。
1.1?傳感器選型
      本系統(tǒng)每個(gè)監(jiān)控終端安裝3個(gè)開口式電流傳感器，分別套在 A、B、C 三相的進(jìn)線電纜上，用于測(cè)量 A、B、C 三相的工作電流。另外使用個(gè)大測(cè)量值為 1 A 的剩余電流傳感器，套在 A、B、C、N 電纜上，用于測(cè)量剩余電流。電流傳感器的輸出為電壓或電流模擬信號(hào)，量程由所測(cè)量配電電纜的額定工作電流決定，量程不小于額定工作電流的 2 倍。本系統(tǒng)選用 PT100 鉑電阻溫度傳感器，在電控柜總電源進(jìn)線處 A、B、C 三相各安裝個(gè)，并固定好，用于測(cè)量電纜線的表面溫度；在電控柜空曠處安裝個(gè) PT100 鉑電阻型溫度傳感器，用于測(cè)量環(huán)境溫度，溫度傳感器的輸出為電阻信號(hào)。
1.2?智能監(jiān)測(cè)終端硬件功能
      智能監(jiān)測(cè)終端的硬件電路板基于AD芯片+STM32F407**處理芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，引出RS485 總線用于對(duì)外通信。由于溫度傳感器輸出為電阻信號(hào)，無法直接采集，本系統(tǒng)采用恒流源芯片將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)為微電壓信號(hào)，再經(jīng)運(yùn)放電路放大后，由監(jiān)控終端進(jìn)行采集。此外，為了解決PT100電阻信號(hào)的非線性問題，提高溫度采集精度，在**處理芯片中進(jìn)行查表處理。硬件電路板支持通信地址及閾值參數(shù)的讀寫，通信地址及閾值參數(shù)寫入 FLASH 中，掉電不丟失。安裝調(diào)試探測(cè)器時(shí)，使用小型觸摸顯示屏，就地查看采集數(shù)據(jù)并設(shè)定閾值。電路板上預(yù)留指示燈和 D0 接口，出現(xiàn)溫度報(bào)警時(shí)可以通過 D0 接口輸出對(duì)無源干接點(diǎn)，作為2.3?智能監(jiān)測(cè)終端軟件功能本項(xiàng)目智能監(jiān)控終端軟件基于 STM32F407 **處理芯片進(jìn)行開發(fā)，具體功能有：使用 FSMC 總線進(jìn)行AD 采集；電力載波通信協(xié)議對(duì)接；溫度計(jì)算查表；輸出存儲(chǔ)（掉電數(shù)據(jù)不丟失）；電流信號(hào)處理（采用APFFT 算法）。
1.3?顯控設(shè)備功能
      本系統(tǒng)的顯控設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮人機(jī)交付友好性，具有如下功能。
      （1）在線監(jiān)測(cè)功能：顯控設(shè)備實(shí)時(shí)接收各監(jiān)測(cè)終端的數(shù)據(jù)，并對(duì)各節(jié)點(diǎn)的用電狀態(tài)和電參數(shù)進(jìn)行顯示；對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，可方便調(diào)取歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線繪制，監(jiān)測(cè)各時(shí)段的電參數(shù)變化情況。
      （2）異常報(bào)警功能：當(dāng)通過采集的數(shù)據(jù)，判斷出現(xiàn)短路、漏電、過溫等故障時(shí)，立刻進(jìn)行聲光報(bào)警，并在顯示屏幕上顯示異常情況和位置，使得操作人員*做出判斷，采取應(yīng)對(duì)措施。
      （3）多個(gè)報(bào)警信號(hào)處理：監(jiān)控設(shè)備能顯示監(jiān)控報(bào)警信號(hào)的總數(shù)，當(dāng)有多個(gè)監(jiān)控報(bào)警信號(hào)輸入時(shí)，監(jiān)控設(shè)備按時(shí)間順序顯示報(bào)警信息，在不能同時(shí)顯示所有的監(jiān)控報(bào)警信息時(shí)，未顯示的信息能手動(dòng)可查。顯控設(shè)備硬件電路板解析監(jiān)控終端上傳的信號(hào)，預(yù)留LCD顯示接口、觸摸按鍵接口、RS485、RS232接口，可直接在 LCD 顯示屏上顯示監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和報(bào)警信息，也可通過 RS485 或 RS232 接口與計(jì)算機(jī)相連，在計(jì)算機(jī)上顯示監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和報(bào)警信息。上位機(jī)軟件默認(rèn)采用輪詢方式與監(jiān)控終端進(jìn)行通信，按照地址逐個(gè)提取監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)，輪詢時(shí)間及主界面數(shù)據(jù)刷新時(shí)間應(yīng)可設(shè)置。上位機(jī)軟件主界面能夠?qū)崟r(shí)顯示多臺(tái)探測(cè)器測(cè)試的電流、剩余電流值、電纜線溫度、環(huán)境溫度等參數(shù)，并能夠存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警日志。操作人員可以設(shè)定電流和溫度的報(bào)警閾值、預(yù)警閾值，當(dāng)采集數(shù)值**過報(bào)警閾值時(shí)，將自動(dòng)啟動(dòng)聲光報(bào)警器并發(fā)送手機(jī)短信通知相關(guān)責(zé)任人。
 
二、安科瑞安全用電智能監(jiān)測(cè)平臺(tái)架構(gòu)和硬件選型
      本平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)如圖所示：
 
硬件配置：
 
      1、平臺(tái)服務(wù)器：建議按照我方提供配置標(biāo)準(zhǔn)購買，或者客戶自己租用阿里云資源。
硬件配置：（如申請(qǐng)阿里云可忽略）
2、現(xiàn)場(chǎng)硬件配置
方案：100A以下回路，開口式互感器
 
方案二：100A以下回路，普通互感器，會(huì)增加施工量
方案三：100A以下回路，普通電流互感器，探測(cè)器和無線模塊分開，可適用多回路
      配置針對(duì)1個(gè)回路，剩余電流互感器根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)回路電流大小選擇。
運(yùn)行條件
1）瀏覽器運(yùn)行設(shè)備：
      臺(tái)式電腦（Windows XP以上），安卓系統(tǒng)或IOS系統(tǒng)手機(jī)（android 或IOS4.0及以上版本）。
2）瀏覽器端運(yùn)行環(huán)境：
      Windows系統(tǒng)下使用谷歌、火狐、360（速模式）等瀏覽器訪問。
主要技術(shù)指標(biāo) 
      數(shù)據(jù)上傳頻率：2分鐘
      通信方式：RS485、2G/3G/4G
      并發(fā)訪問量：>=10000
      歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：>=3年
 
三、結(jié)論
      軌道交通安全用電智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是對(duì)軌道交通用電安全狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，將電力載波通信和全相位快速傅里葉變換（APFFT）算法相結(jié)合，方面安裝改造方便，另方面**了采集精度，可以對(duì)軌道交通用電回路電流過大、短路、溫度過高等情況進(jìn)行提預(yù)警，提采取措施，避免嚴(yán)重事故的發(fā)生。該系統(tǒng)不僅可用于軌道交通行業(yè)，也能用于工廠商業(yè)領(lǐng)域安全用電監(jiān)測(cè)。

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