一種六氟化硫氣體及其衍生氣體監(jiān)測監(jiān)控的裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種六氟化硫氣體及其衍生氣體監(jiān)測監(jiān)控的裝置，主要由上位機、風(fēng)機、報警裝置、系統(tǒng)主機及與之相連的多個變送器組成；各變送器通過CAN總線分別與主機相連，主機還分別與上位機、及聯(lián)動的風(fēng)機和報警裝置相連。本發(fā)明設(shè)計了雙路雙檢測比對六氟化硫氣體及其衍生氣體濃度監(jiān)測電路，大大提高了可靠性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)輕巧，安裝及使用維護方便等特點，是一種理想的新型六氟化硫氣體的及其衍生氣體含量監(jiān)測監(jiān)控的裝置。
【專利說明】
一種六氟化硫氣體及其衍生氣體監(jiān)測監(jiān)控的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)上六氟化硫氣體監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及到一種應(yīng)用雙路雙檢測高壓模塊恒壓放電法對六氟化硫氣體及其衍生氣體監(jiān)測監(jiān)控的裝置。
技術(shù)背景
[0002]六氟化硫氣體具有很好的滅弧和絕緣功能，因此，六氟化硫氣體廣泛地應(yīng)用在電力設(shè)備中，如六氟化硫氣體高壓斷路器，六氟化硫氣體封閉組合電器，管道母線等.純凈的六氟化硫氣體是一種無色，無味，無毒，難燃的鹵素化合物，在低于150°C情況下，六氟化硫氣體呈化學(xué)惰性，但在大功率電弧，火花和放電電暈作用下，六氟化硫氣體能分解和游離出多種有毒和腐蝕性物質(zhì).因此，在使用六氟化硫氣體電力設(shè)備中，六氟化硫氣體的泄漏不僅對開關(guān)設(shè)備的性能有所影響，更主要的是有毒分解物對人體的危害和對環(huán)境的嚴(yán)重破壞.由于上述原因，對六氟化硫氣體電力設(shè)備進行嚴(yán)格的監(jiān)控和防護，以保障人力，設(shè)備，環(huán)境的安全就顯得尤為重要。
[0003]該六氟化硫氣體濃度的光學(xué)檢測裝置，具有光發(fā)射裝置、光路裝置、氣路通道選擇器、進氣通道、出氣通道和待測氣體輸入通道；光路裝置的內(nèi)部具有窄帶濾光器、功率衰減器、分光器、透光器、進氣口、出氣口和參考光出口 ；光發(fā)射裝置的光發(fā)射端發(fā)射出的光線所在直線與光路裝置的軸心線在同一條直線上；氣路通道選擇器的待測氣體輸入通道輸入端接待測氣體輸入通道，氣路通道選擇器的待測氣體輸入通道輸出端經(jīng)進氣通道接進氣口 ；出氣口接出氣通道與外界相連。采用紅外光光學(xué)裝置對六氟化硫氣體濃度進行測量，具有測量范圍寬、靈敏度高、精度高、響應(yīng)速度快、有良好的選擇性、能進行連續(xù)分析等獨特優(yōu)點。但該裝置結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，且通過該光學(xué)檢測裝置只能特定于對六氟化硫氣體，而不能同時對六氟化硫氣體其它有害的衍生氣體同時檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種應(yīng)用雙路雙檢測高壓模塊恒壓放電法通過放電電流測量對六氟化硫氣體的及其衍生氣體含量監(jiān)測監(jiān)控的
目.ο
[0005]本發(fā)明是通過如下方式實現(xiàn)的:主要由上位機、風(fēng)機、報警裝置、系統(tǒng)主機及與之相連的多個變送器組成；各變送器通過CAN總線分別與主機相連，主機還分別與上位機、及聯(lián)動的風(fēng)機和報警裝置相連。
[0006]當(dāng)六氟化硫氣體泄漏時，氣體因比重大向下走，安裝在地面上的變送器內(nèi)傳感采集器通過采集六氟化硫氣體引起通過放電電流變化，分析計算相應(yīng)六氟化硫氣體及其衍生氣體濃度，并通過系統(tǒng)設(shè)置，使在設(shè)定范圍進行報警及排風(fēng)功能，實現(xiàn)對人身和設(shè)備安全的防護。變送器內(nèi)分別安裝高壓恒壓模塊I和高壓恒壓模塊2并由變送器主板CPU控制的運行，實時進行高壓放電，當(dāng)六氟化硫氣體及其衍生氣體接近變送采集器時引起電流的變化，變送器內(nèi)傳感采集器通過采集六氟化硫氣體所引起的通過放電電流變化，經(jīng)信號預(yù)處理A/D變換傳送到主機，主機CPU對接收數(shù)據(jù)進行分析，剔除異常數(shù)據(jù)并啟用另一路比對變送器取樣采集檢測，經(jīng)主機分析計算修正后，分析計算得出相應(yīng)精準(zhǔn)六氟化硫氣體及其衍生氣體濃度，數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上，并通過系統(tǒng)設(shè)置，使數(shù)據(jù)在設(shè)定范圍超限時進行報警及排風(fēng)功能，實現(xiàn)對人身和設(shè)備安全的防護。
[0007]綜上所述，本發(fā)明為提高六氟化硫氣體及其衍生氣體濃度監(jiān)測的穩(wěn)定性和可靠性，本發(fā)明設(shè)計了雙路雙檢測比對六氟化硫氣體及其衍生氣體濃度監(jiān)測電路，對主六氟化硫氣體及其衍生氣體濃度監(jiān)測電路的監(jiān)測數(shù)據(jù)有疑問時，自動啟動比對的六氟化硫氣體及其衍生氣體濃度監(jiān)測電路進行比對，大大提高了可靠性?？膳浣佣喾N變送器，具的多個區(qū)域的獨立監(jiān)控能力，并可對多個對象如換氣風(fēng)機、降溫風(fēng)機等實現(xiàn)聯(lián)動控制；且具有數(shù)據(jù)記錄功能，對名種報警和控制對象的動作進行記錄保存，記錄停電不丟失；可通過配接相應(yīng)的通訊軟件可和變電站監(jiān)控軟件對接，實現(xiàn)系統(tǒng)的遙信、遙測、遙測功能；同時本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)輕巧，安裝及使用維護方便等特點，是一種理想的新型六氟化硫氣體的及其衍生氣體含量監(jiān)測監(jiān)控的裝置。
【附圖說明】
[0008]圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)模塊示意圖；
[0009]圖2本發(fā)明主機硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊示意圖；
[0010]圖3本發(fā)明變送器的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊示意圖；
【具體實施方式】
[0011]現(xiàn)結(jié)合附圖詳述本發(fā)明【具體實施方式】:
[0012]如圖1所示，本發(fā)明主要由上位機12、風(fēng)機13、報警裝置14、系統(tǒng)主機11及與之相連的多個變送器15組成；各變送器15通過CAN總線分別與系統(tǒng)主機11相連，系統(tǒng)主機11還分別與上位機12、及聯(lián)動的風(fēng)機13和報報警裝置14相連。
[0013]如圖2所示，本發(fā)明系統(tǒng)主機11主要包括機箱、IXD接口電路27、觸摸屏顯示器22、主板CPU21，日歷時鐘裝置23、語音裝置24、非易失性存儲器25、A/Μ設(shè)置開關(guān)30和輸出驅(qū)動電路31、主機電源26及分別與風(fēng)機13和報警器14相連的驅(qū)動裝置28、29。
[0014]其中:
[0015]1、主板CPU21采用的CPU為LPC2292，是NXP公司生產(chǎn)的ARM7系列的嵌入式CPU，LPC2292采用12MHZ的晶振，經(jīng)PLL電路5倍頻生成60MHZ時鐘信號供全系統(tǒng)使用。LPC2292的地址空間分為內(nèi)置和外部二個部分，LPC2292的引腳分為P0、P1、P2、P3四個部分。
[0016]2、LCD 接口電路 27
[0017]本發(fā)明采用智能型IXD顯示器，主機使用并行接口對其進行控制。為提高傳輸速度，該并行接口的數(shù)據(jù)部分直接與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線連接。
[0018]3、非易失性存儲器25
[0019]本發(fā)明采用帶有后備電池的62WV5128靜態(tài)存儲器作為非易失性存儲器，保存系統(tǒng)的歷史記錄數(shù)據(jù)，該存儲器具有512K字節(jié)的容量，可以保存大量歷史記錄數(shù)據(jù)。為保證傳輸速度，該靜態(tài)存儲器的數(shù)據(jù)和地址接口均直接與系統(tǒng)總線連接。
[0020]4、日歷時鐘裝置電路23
[0021]本發(fā)明采用ST公司的M41T0日歷時鐘電路，與靜態(tài)存儲器62WV5128共用后備電池，與LPC2292連接。
[0022]5、語音裝置電路24
[0023]本發(fā)明采用ISD1420為存儲和放音電路，LM386為功率放大器。
[0024]6、A/Μ設(shè)置開關(guān)30和輸出驅(qū)動電路31
[0025]本發(fā)明通過GP1輸入A/Μ設(shè)置開關(guān)的狀態(tài)；輸出則通過GP1輸出控制信號，經(jīng)MC1413放大后控制繼電器輸出。
[0026]7、電源電路26
[0027]本發(fā)明采用12V直流供電，分2路供主機各部分工作:
[0028]①.采用MC34063組成的開關(guān)電源輸出5V電壓，供接口電路工作，再經(jīng)過LDO穩(wěn)壓器輸出3.3V和1.8V電壓，供CPU接口電路和內(nèi)核工作
[0029]②.12V直流電壓供IXD顯示器、語音放大電路和功率輸出電路
[0030]如圖3所示，本發(fā)明變送器主要包括有機箱、采集傳感器、數(shù)據(jù)主板CPU31、高壓模塊32、調(diào)理電路模塊33、A/D輸入模塊34。所述的采集傳感器包括有:六氟化硫氣體及其衍生氣體傳感器35、濕度傳感器36、氧量傳感器37、H2S傳感器38、S02傳感器39及溫度傳感器40 ;其中數(shù)據(jù)主板CPU31采用的是LPC2119，是NXP公司生產(chǎn)的ARM7系列的嵌入式CPU，LPC2119采用12MHZ的晶振，經(jīng)PLL電路5倍頻生成60MHZ時鐘信號供全系統(tǒng)使用。溫度傳感器40直接與主板CPU 31相連，六氟化硫氣體及其衍生氣體傳感器35、濕度傳感器36、氧量傳感器37、H2S傳感器38、S02傳感器39均通過調(diào)理電路模塊33經(jīng)A/D輸入模塊34與主板CPU 31相連；高壓模塊分為高壓模塊一和高壓模塊二，由主板CPU31分別控制高壓模塊一和高壓模塊二的運行并與六氟化硫氣體及其衍生氣體傳感器35相連。
[0031]1.A/D 接口電路
[0032]本發(fā)明采用LPC2119的10位A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，由于LPC2119僅有4路A/D轉(zhuǎn)換器，因此系統(tǒng)擴展了 I片⑶4501模擬開關(guān)電路。
[0033]2.六氟化硫氣體檢測電路
[0034]六氟化硫氣體監(jiān)測電路采用高壓模塊恒壓放電法，通過放電電流測量六氟化硫氣體的含量。為提高六氟化硫氣體監(jiān)測的穩(wěn)定性和可靠性，采用了以下2個改進方法:
[0035]①.增加了備用的六氟化硫氣體監(jiān)測電路，對主六氟化硫氣體監(jiān)測電路的監(jiān)測數(shù)據(jù)有懷疑時，自動啟動備用的六氟化硫氣體監(jiān)測電路進行比對，提高了可靠性；
[0036]②.對六氟化硫氣體監(jiān)測電路的高壓模塊恒壓放電進行能量限制，減少傳感器的消耗。
[0037]由LPC2119分別控制高壓模塊I和高壓模塊2的運行。由于高壓模塊的電路結(jié)構(gòu)，六氟化硫氣體監(jiān)測電路的輸出電壓與習(xí)慣性要求有所不同，采用軟件運算的方法加以解決。3.氧量、濕度、H2S和S02檢測電路
[0038]4.溫度檢測電路
[0039]溫度檢測電路采用了 DS18B20數(shù)字接口的溫度傳感器，由GP1直接控制和讀取檢測值，精度較高但檢測速度較慢。
[0040]5.電源電路
[0041 ] 本發(fā)明采用24V直流供電，分2路供變送器各部分工作:
[0042]①.采用MC34063組成的開關(guān)電源輸出5V電壓，供接口電路工作，再經(jīng)過LDO穩(wěn)壓器輸出3.3V和1.8V電壓，供CPU接口電路和內(nèi)核工作
[0043]②.采用MC7812穩(wěn)壓輸出12V電壓，供六氟化硫氣體高壓電源使用。
[0044]本發(fā)明主機與變送器之間的傳輸協(xié)議
[0045]發(fā)明系統(tǒng)主機-變送器傳輸是基于CAN2.0B協(xié)議的，為兼顧傳輸速度和距離，選用的波特率為50Kbps，傳輸距尚可達1200米，傳輸米用主從方式。
[0046]本發(fā)明上位機與系統(tǒng)主機的通信協(xié)議
[0047]上位機12與系統(tǒng)主機11的通信采用標(biāo)準(zhǔn)RS-232或RS-485通訊標(biāo)準(zhǔn)，波特率為9600，采用11位有帶奇校驗的格式。傳輸協(xié)議采用主從方式，上位機作為主控端，系統(tǒng)主機作為被動端以下簡稱，所有操作通過上位機發(fā)命令，系統(tǒng)主機作為等待響應(yīng)。
[0048]六氟化硫氣體監(jiān)測電路采用高壓模塊恒壓放電法，變送器內(nèi)分別安裝高壓恒壓模塊一和高壓恒壓模塊二并由變送器主板CPU31控制運行，實時進行高壓放電，當(dāng)六氟化硫氣體及其衍生氣體接近變送采集器時引起電流量的變化，變送器15內(nèi)傳感采集器通過采集六氟化硫氣體所引起的通過放電電流變化，經(jīng)信號預(yù)處理A/D變換傳送到系統(tǒng)主機11，通過放電電流測量六氟化硫氣體的含量。為提高六氟化硫氣體監(jiān)測的穩(wěn)定性和可靠性，增加了備用的六氟化硫氣體監(jiān)測電路，對主六氟化硫氣體監(jiān)測電路的監(jiān)測數(shù)據(jù)有懷疑時，自動啟動備用的六氟化硫氣體監(jiān)測電路進行比對，提高了可靠性。主備六氟化硫氣體監(jiān)測電路切換方法如下:
[0049]①.系統(tǒng)啟動后，首先使用主六氟化硫氣體監(jiān)測電路；
[0050]②.當(dāng)主六氟化硫氣體監(jiān)測電路輸出小于1.25V時，嘗試備用六氟化硫氣體監(jiān)測電路；
[0051]③.如備用六氟化硫氣體監(jiān)測電路輸出大于1.25V，切換到備用六氟化硫氣體監(jiān)測電路；
[0052]④.使用備用監(jiān)測電路16次后，嘗試主六氟化硫氣體監(jiān)測電路，如恢復(fù)正常，則切換回主六氟化硫氣體監(jiān)測電路。
[0053]當(dāng)六氟化硫氣體泄漏時，氣體因比重大向下走，安裝在地面上的變送器內(nèi)傳感采集器通過采集六氟化硫氣體引起通過放電電流變化，分析計算相應(yīng)六氟化硫氣體及其衍生氣體濃度，并通過系統(tǒng)設(shè)置，使在設(shè)定范圍進行報警及排風(fēng)功能，實現(xiàn)對人身和設(shè)備安全的防護。本發(fā)明變送器內(nèi)分別安裝高壓恒壓模塊一和高壓恒壓模塊二并由變送器主板CPU31控制的運行，實時進行高壓放電，當(dāng)六氟化硫氣體及其衍生氣體接近變送采集器時引起電流的變化，變送器內(nèi)傳感采集器通過采集六氟化硫氣體所引起的通過放電電流變化，經(jīng)信號預(yù)處理A/D變換傳送到系統(tǒng)主機11，主機CPU21對接收數(shù)據(jù)進行分析，剔除異常數(shù)據(jù)并啟用另一路比對變送器取樣采集檢測，經(jīng)主機分析計算修正后，分析計算得出相應(yīng)精準(zhǔn)六氟化硫氣體及其衍生氣體濃度，數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上，并通過系統(tǒng)設(shè)置，使數(shù)據(jù)在設(shè)定范圍超限時進行報警及排風(fēng)功能，實現(xiàn)對人身和設(shè)備安全的防護。由于高壓恒壓模塊的電路結(jié)構(gòu)，六氟化硫氣體監(jiān)測電路的輸出電壓與習(xí)慣性要求有所不同，采用軟件運算的方法加以解決。在測量之前，須先在實驗室對高壓模塊恒壓放電電流量與六氟化硫氣體及其衍生氣體濃度對應(yīng)影響變化進行測量，通過測量得到相應(yīng)的曲線表，利用計算機輔助分析計算，可得到相應(yīng)數(shù)據(jù)情況，此數(shù)據(jù)情況作為主機CPU測量對應(yīng)當(dāng)量，通過放電電流計算出六氟化硫氣體及其衍生氣體濃度數(shù)據(jù)。
【主權(quán)項】
1.一種六氟化硫氣體及其衍生氣體監(jiān)測監(jiān)控的裝置，其特征在于:主要由上位機(12)、風(fēng)機(13)、報警裝置(14)、系統(tǒng)主機(11)及與之相連的多個變送器(15)組成；各變送器(15)通過CAN總線分別與系統(tǒng)主機(11)相連，系統(tǒng)主機(11)還分別與上位機(12)、及聯(lián)動的風(fēng)機(13)和報警裝置(14)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六氟化硫氣體及其衍生氣體監(jiān)測監(jiān)控的裝置，其特征在于:所述的系統(tǒng)主機(11)主要包括機箱、IXD接口電路(27)、觸摸屏顯示器(22)、主板CPU (21)，日歷時鐘裝置(23)、語音裝置(24)、非易失性存儲器(25)、A/Μ設(shè)置開關(guān)(30)和輸出驅(qū)動電路(31)、主機電源(26)及分別與風(fēng)機(13)和報警裝置(14)相連的驅(qū)動裝置(28)、 (29)ο3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種六氟化硫氣體及其衍生氣體監(jiān)測監(jiān)控的裝置，其特征在于:所述的變送器(15)主要包括有機箱、采集傳感器、數(shù)據(jù)主板CPU LPC2119(31)、高壓模塊(32)、調(diào)理電路模塊(33)、A/D輸入模塊(34);所述的采集傳感器包括有:六氟化硫氣體及其衍生氣體傳感器(35)、濕度傳感器(36)、氧量傳感器(37)、H2S傳感器(38)、S02傳感器(39)及溫度傳感器(40);溫度傳感器(40)直接與主板CPU LPC2119(31)相連，六氟化硫氣體及其衍生氣體傳感器(35)、濕度傳感器(36)、氧量傳感器(37)、H2S傳感器(38)、S02傳感器(39)均通過調(diào)理電路模塊(33)經(jīng)A/D輸入模塊(34)與主板CPU LPC2119(31)相連；高壓模塊(32)分為高壓模塊一和高壓模塊二，由主板CPULPC2119(31)分別控制高壓模塊一和高壓模塊二的運行并與六氟化硫氣體及其衍生氣體傳感器(35)相連。
【文檔編號】G01N27/00GK105892329SQ201410597332
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年10月23日
【發(fā)明人】劉德舉, 張雪梅
【申請人】重慶奧格美氣體有限公司