开关柜柜内空气监测报警系统的制作方法

本实用新型涉及电力设施领域，尤其涉及电力开关柜。

背景技术：

随着我国现代化经济的迅猛发展，电网容量的不断增加，为保证电网的输配电质量，电力系统对输配电设备提出了越来越高的要求。从早期的水泥间隔式开关柜到固定式开关柜，再到落地式手车开关柜，一直发展到现在的中置式开关柜，开关柜的性能逐步提高，尤其在开关柜的防止误操作和保证设备及维护人员安全方面更是得到了一定的发展及完善。

目前，部分开关柜内存在一些特殊材料的元器件，在运行使用中会缓慢的释放一些有毒有害气体，若这些开关柜在正常运转过程中，长期关闭运转而未开柜检修，柜内会积聚大量的有毒有害气体，若此时工作人员开柜检修，则会对工作人员的身体健康造成危害。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是实现一种具有柜内空气监测报警功能，并且运行稳定可靠的开关柜柜内空气监测报警系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：开关柜柜内空气监测报警系统，开关柜内设有气体检测单元，所述气体检测单元输出感应信号至主控单元，所述主控单元输出驱动信号至该开关柜的排风单元，主控单元输出报警信号至报警装置，所述报警装置固定在开关柜上和/或监控室内，所述气体检测单元由MWA4218-0901传感器采集有害气体信号。

所述开关柜的柜门与门框之间设有电磁锁，所述主控单元输出驱动信号至电磁锁。

所述开关柜的柜门与门框之间设有柜门状态检测单元，所述柜门状态检测单元输出柜门开关状态信号至主控单元。

所述开关柜外设有人员感应单元，所述人员感应单元输出感应信号至主控单元。

本实用新型能够实时的监测开关柜柜内的空气状况，并能在出现异常时进行报警，有效保护开关柜检修人员及设备安全。

附图说明

下面对本实用新型说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：

图1为开关柜柜内空气监测报警系统框图；

图2为电源管理单元电路图；

图3为主控单元电路图；

图4为气体检测单元电路图

图5为排风单元电路图；

图6柜门状态检测单元电路图；

图7、8为RS485通讯单元电路图。

具体实施方式

如图1所示，开关柜柜内空气监测报警系统主要包括电源管理单元、主控单元、气体检测单元、排风单元、柜门状态检测单元和RS485通讯单元和报警装置。

电源管理单元用于把输入的DC12V电源转换到DC6V和VCC(3.3V)，为系统其它单元提供合适的工作电源。如图2所示，电源管理单元由开关稳压芯片LM2596、线性稳压芯片AMS1117及外围器件组成，P2为电源输入接口，R1、R2和C1用于设定开关稳压芯片LM2596输出引脚OUT输出电压值，C2、C3、C4、C4和C6为电源滤波电容，L1为反馈电感。VCC/6为开关稳压芯片LM2596电压输出接口，VCC为线性稳压芯片AMS1117电压输出接口。

主控单元用于控制协调各功能单元，并在有人员非法闯入开关柜时实现现场报警功能，如图3所示，主控单元由控制器STM32F103RBT6和外围电路组成，图中U4为控制器STM32F103RBT6，C6、C17、Y1和R15组成主控单元时钟电路，为系统工作提供时钟源，图中R18和R17为控制器启动方式设置电阻，用于设置控制器上电后启动方式，图中R20、C22和S1组成控制器复位电路，系统上电启动之后首先自动复位，工作过程成工作人员可以通过按键S1复位控制器，图中R14、R16和P3组成系统驱动烧录接口，用于系统调试。

气体检测单元用于检测开关柜内有害气体是否超标，当有害气体超标时会启动排气扇，把开关柜内的有害气体排出，气体检测单元安装在柜内，将采集的气体参数信号输送至主控单元，如图4所示，气体检测单元由MWA4218-0901传感器和运放电路组成，JP1为传感器MWA4218-0901接口，其中JP1的第1与第3引脚为传感器MWA4218-0901电源引脚，第2引脚为传感器输出引脚，传感器输出信号经电阻R3输入运放芯片LM358芯片的同相输入端，并经过运放之后从Out1引脚输出，输入到控制器第8引脚进行AD转换，并最终确定有害气体浓度。

排风单元安装在开关柜的侧面或顶部，排风单元包括排风面板和安装在排风面板上的风机，排风面板可以根据需要安装防尘网。如图5所示，风机由电机驱动芯片L6203和外围元器件驱动，L6203为电机驱动芯片，芯片第11脚EN与控制器第14脚相连，用于使能/失能L6203；芯片第5、6脚IN1、IN2分别与控制器第15、16引脚相连，用于控制电机转动；C10为芯片内部参考电路充电；R9为电机反馈提供控制电流；C7、C14为芯片外接自举电容，分别与芯片Boot1和Boot2相连，用于保证驱动芯片内部第一级DMOS有效；M1为风扇电机接口；D2、D3为续流二极管，用于保护驱动芯片在电机转向切换时不被损坏。

开关柜的柜门与门框之间设有柜门状态检测单元，柜门状态检测单元输出柜门开关状态信号至主控单元，其用于检测开关柜的门是否处于开启状态，可以控制系统仅在门关闭状态下运行，并可以在柜门异常开启时进行报警。柜门状态检测单元元由传感器接口电路和限流电阻组成，如图6所示，JP3为开关柜接口，用于安装行程开关，行程开关监测信号通过上拉电阻R24和限流电阻R25输入到控制器第53脚，由控制器判断开关柜箱门是否被打开。

开关柜内外可以均设置人员感应单元，人员感应单元可以用于检测开关柜内外是否有工作人员，可以利用红外传感器进行探测，可以控制报警时机，仅在有工作人员靠近时进行报警，或者柜内空气异常时仍有工作人员时进行报警，人员感应单元输出感应信号至主控单元。开关柜的柜门与门框之间设有电磁锁，主控单元输出驱动信号至电磁锁，可以有主控单元获得柜内气体含量异常时，锁止柜门，避免工作人员误开启。

如图7、8所示，RS485通讯单元用于实现与开关柜原有控制系统进行通信，传输控制信号及获得开关柜带电是否带电等信息。RS485通讯单元由电源隔离单元和通讯单元组成，图中U7和U8组成电源隔离部分，用于实现系统电源与通信部分电源隔离，减少系统电源对通信部分干扰。图中U10为含信号隔离功能的RS485通讯芯片ADM2486。芯片第4、5引脚与控制器第57引脚相连，用于实现接收/发送方向切换；芯片第3引脚与控制器第59引脚相连，用于实现数据接收；芯片第6引脚与控制器第58引脚相连，用于实现数据发送；图中R23、R28为RS485总线上拉和下拉电阻，R22和R26为终端匹配电阻，用于实现数据远距离传输；DZ1、DZ2和DZ3为TVS二极管，用于信号电路防雷和信号浪涌保护；JP2为RS485总线接口，用于与外部总线连接。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。