【技术实现步骤摘要】
本技术涉及环境检测领域，尤其涉及一种针对风电消防系统工作环境的检测技术。
技术介绍
1、1、风电场特殊的内部环境
2、不同地区的风机其内部工作环境千差万别，有的早晚温差很大，需要消防电子设备具有良好的温度适应性；有的处在高山林地，易受到雷电等强电磁干扰；有的处在雨雪频繁的潮湿阴冷环境。海上风电场则需要面临海洋高湿度强腐蚀环境，经过一段时间之后，电子设备外部线路和端子会严重腐蚀，加速线路老化甚至出现短路，严重影响设备的安全运行。
3、2、消防电子设备受风机内部环境的影响
4、风电场机舱内部有很多属于不同系统的强电设备，会在空间中产生大量电磁干扰。而风电消防装置需要通过干接点信号与风机plc主控传递警情信息，比如塔基紧急手动操作盒的火警启动、火警停止信号，主控远程启动信号以及各类外部传感器输入的预警信号。因此这些开关量信号容易受到空间耦合电磁干扰而产生错误的电平逻辑，导致系统出现误报警误动作。如果干扰电平信号导致误报警，风电主控就会立刻刹车并停机一天，等待人员检修，造成大量经济损失；如果出现误启动，甚至会对风电机舱内作业人员的生命安全带来威胁。因此需要长期监测消防线路上的电磁扰动数据，用以提高风电消防设备的抗干扰性能。
5、消防火警探头本身只能实时采集当前环境温度，如果当前环境温度超过阈值温度时就发出预警信号。但是探头不能长期存储记录周围环境的温度变化趋势。如果能了解风电机舱内长期的温度变化情况，尤其是出现火警前后一段时间内温度的上升趋势，将为研究风电机组火灾险情成因提供数据支持；可以
6、之前的海上风电项目，由于对消防电子设备在潮湿环境下运行的保护考虑不足，导致设备外壳锈蚀严重，内部电子元器件老化速度快，影响了设备的使用寿命。另外风电场在不同季节，内部潮湿情况变化幅度大，所以需要长期采集消防设备工作环境的湿度参数，以了解当地的湿度变化情况，从而在增加防潮保护和成本控制之间做出平衡。在相对湿度保持不变的情况下，温度越高，水蒸气压力增大，水蒸气对电子设备的影响越大。水蒸气在元器件或介质材料表面形成的水膜越来越厚，造成电路出现飞弧现象，引起设备故障。
7、3、目前常用的检测风机内温湿度和电磁干扰的仪器
8、现有的环境检测装置只适用于民用环境，比如：监测实验室或者机房的温湿度检测仪。目前针对风电机舱环境的环境监测装置较少，尤其是能配套风电消防使用的温湿度检测装置或电磁干扰检测监测装置更为少见。
9、目前通用的温湿度采样仪器、电磁干扰采样仪器存在的缺陷：一是功能单一，二是不具备在复杂风电场强干扰环境中工作的性能。其款式多为手持式，同时配有显示屏等功耗较大的电子元件，不能长期在无人值守条件下监测环境参数。而风机内部其他设备自带的环境检测装置都是随其主系统配套安装，其硬件、软件都是基于其主系统设计，针对性很强，比如监测风电机组电力电缆的温度采集装置、监测风电机组主轴温湿度装置等。更重要的是其供电单元或通讯方式和风电消防系统的消防通讯双总线并不兼容。因此开发专门针对风电消防的多功能环境检测装置十分必要。
技术实现思路
1、本技术要解决如下问题：
2、1.现有技术功能单一，不具备在复杂风电场强干扰环境中工作的性能；
3、2.现有技术供电单元或通讯方式和风电消防系统的消防通讯双总线并不兼容；
4、3.现有技术不能长期在无人值守条件下监测环境参数并对数据的长期采集、传递。
5、为解决上述技术问题，本技术提供一种针对风电消防的多功能环境检测装置，所述装置包括：电磁干扰采样单元、温湿度采集单元、显示单元、时间管理单元、存储管理单元、通讯单元和单片机处理器；
6、所述电磁干扰采样单元用于采集外部干接点信号，并将采集到的信号发送至所述单片机处理器；
7、所述时间管理单元发送时间信息给所述单片机处理器；
8、所述温湿度采集单元用于采集所述多功能环境检测装置所在环境的温度和湿度，并将所述温度和湿度发送给所述单片机处理器；
9、所述存储管理单元，用于给所述单片机处理器提供外部存储器；
10、所述显示单元通过串行端口与所述单片机处理器连接；
11、所述单片机处理器通过所述通讯单元分别与消防总线、上位机实现数据交互。
12、优选地，所述电磁干扰采样单元包括防雷隔离电路和旋码开关，所述干接点信号经过所述防雷隔离电路，直接进入所述单片机处理器；所述旋码开关输出端直接接入单片机处理器，用来调节采样频率。
13、优选地，所述温湿度采集单元采用gxht30型号的数字温湿度传感器芯片实现。
14、优选地，所述显示单元包括oled显示屏、按键和指示灯，所述按键输出信息给所述单片机处理器，所述单片机处理器输出显示控制信号给所述指示灯和所述oled显示屏。
15、优选地，所述通讯单元包括切换开关、消防总线通讯线路和rs232通讯线路，所述切换开关在单片机处理器的控制下分别工作在on状态或者off状态下，所述on状态下，所述单片机处理器与消防总线通信线路连接，所述off状态下，所述单片机处理器与rs232通讯线路连接。
16、优选地，所述多功能环境检测装置还包括直流供电单元，所述直流供电单元用于将所述消防总线输出端直流电源转换成低压直流电，作为多功能环境检测装置的工作电源。
17、优选地，所述直流供电单元还包括备用电源，所述备用电源采用3.6v可充电锂电池及其电池管理电路实现。
18、优选地，所述多功能环境检测装置还包括防雷保护电路和通讯信号提取电路；消防总线经过所述防雷保护电路连接所述直流供电单元；消防总线经过所述防雷保护电路然后并联所述通讯信号提取电路。
19、优选地，所述防雷保护电路包括自恢复保险丝f1、气体放电管gdt1、tvs稳压二极管tv1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、整流桥br1、npn三极管t1以及二极管d1；所述气体放电管gdt1的引脚1连接所述消防总线l1，所述气体放电管gdt1的引脚3连接消防总线l2，所述气体放电管gdt1的引脚2连接电路板的pe端；所述保险丝f1一端和所述气体放电管gdt1的引脚1相连、另一端和所述tvs稳压二极管tv1的一端、整流桥br1的引脚4相连；所述tvs稳压二极管tv1的另一端和所述气体放电管gdt1的引脚3、所述整流桥br1的引脚3相连；所述整流桥br1的引脚1和所述电阻r1的一端、所述三极管t1集电极、所述二极管d1的阳极相连；所述整流桥br1的引脚2和所述电阻r2的一端、所述电阻r3的一端、电路板地线gnd相连；所述电阻r1、r2彼此相连并引出所述消防总线的数据信号端in；所述三极管ti的发射极和所述电阻r3的另一端相连；所述三极管ti的基极和所述电阻r4的一端相连，所述电阻r4的另一端引出消防本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述装置包括：电磁干扰采样单元、温湿度采集单元、显示单元、时间管理单元、存储管理单元、通讯单元和单片机处理器；
2.根据权利要求1所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述电磁干扰采样单元包括防雷隔离电路和旋码开关，所述干接点信号经过所述防雷隔离电路，直接进入所述单片机处理器；所述旋码开关输出端直接接入单片机处理器，用来调节采样频率。
3.根据权利要求1所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述温湿度采集单元采用GXHT30型号的数字温湿度传感器芯片实现。
4.根据权利要求1所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述显示单元包括OLED显示屏、按键和指示灯，所述按键输出信息给所述单片机处理器，所述单片机处理器输出显示控制信号给所述指示灯和所述OLED显示屏。
5.根据权利要求1所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述通讯单元包括切换开关、消防总线通讯线路和RS232通讯线路，所述切换开关在单片机处理器的控制下分别工作
6.根据权利要求1所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述多功能环境检测装置还包括直流供电单元，所述直流供电单元用于将所述消防总线输出端直流电源转换成低压直流电，作为多功能环境检测装置的工作电源。
7.根据权利要求6所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述直流供电单元还包括备用电源，所述备用电源采用3.6V可充电锂电池及其电池管理电路实现。
8.根据权利要求6所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述多功能环境检测装置还包括防雷保护电路和通讯信号提取电路；消防总线经过所述防雷保护电路连接所述直流供电单元；消防总线经过所述防雷保护电路然后并联所述通讯信号提取电路。
9.根据权利要求8所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述防雷保护电路包括自恢复保险丝F1、气体放电管GDT1、TVS稳压二极管TV1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、整流桥BR1、NPN三极管T1以及二极管D1；所述气体放电管GDT1的引脚1连接所述消防总线L1，所述气体放电管GDT1的引脚3连接消防总线L2，所述气体放电管GDT1的引脚2连接电路板的PE端；所述保险丝F1一端和所述气体放电管GDT1的引脚1相连、另一端和所述TVS稳压二极管TV1的一端、整流桥BR1的引脚4相连；所述TVS稳压二极管TV1的另一端和所述气体放电管GDT1的引脚3、所述整流桥BR1的引脚3相连；所述整流桥BR1的引脚1和所述电阻R1的一端、所述三极管T1集电极、所述二极管D1的阳极相连；所述整流桥BR1的引脚2和所述电阻R2的一端、所述电阻R3的一端、电路板地线GND相连；所述电阻R1、R2彼此相连并引出所述消防总线的数据信号端IN；所述三极管TI的发射极和所述电阻R3的另一端相连；所述三极管TI的基极和所述电阻R4的一端相连，所述电阻R4的另一端引出消防总线的数据信号端OUT；所述二极管D1的阴极连接直流供电单元正极输入端。
10.根据权利要求9所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述通讯信号提取电路包括型号为ADUM1201的芯片U4、PNP三极管Q2、型号为PB331的芯片U2、电阻R12、电阻R13、电容C14和电容C15；所述防雷保护电路中引出的数据信号端OUT和所述芯片U2的5引脚连接，所述防雷保护电路中的数据信号端IN和所述芯片U2的6引脚相连；所述芯片U2的8引脚接地5V直流电源的负极GND；所述芯片U2的3引脚和所述芯片U4的6引脚相连，所述芯片U2的2引脚和所述芯片U4的7引脚相连；所述芯片U2的1引脚和所述芯片U4的8引脚相连并和5V直流电源的正极相连；所述芯片U4的1引脚和单片机处理器一侧的5V隔离电源的正极+5VRS相连，所述芯片U4的4引脚和5V隔离电源的负极MGND相连，所述电容C14的两端分别和所述芯片U4的4引脚以及5V隔离电源的正极+5VRS相连；所述电容C15的两端分别和所述芯片U4的5引脚以及5V直流电源的正极相连；所述PNP三极管Q2的发射极和5V直流电源的正极相连，所述PNP三极管Q2的基极和所述电阻R12的一端相连，所述电阻R12的另一端和所述芯片U2引脚3相连；所述PNP三极管Q2的集电极和电阻R13的一端相连。
...【技术特征摘要】
1.一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述装置包括：电磁干扰采样单元、温湿度采集单元、显示单元、时间管理单元、存储管理单元、通讯单元和单片机处理器；
2.根据权利要求1所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述电磁干扰采样单元包括防雷隔离电路和旋码开关，所述干接点信号经过所述防雷隔离电路，直接进入所述单片机处理器；所述旋码开关输出端直接接入单片机处理器，用来调节采样频率。
3.根据权利要求1所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述温湿度采集单元采用gxht30型号的数字温湿度传感器芯片实现。
4.根据权利要求1所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述显示单元包括oled显示屏、按键和指示灯，所述按键输出信息给所述单片机处理器，所述单片机处理器输出显示控制信号给所述指示灯和所述oled显示屏。
5.根据权利要求1所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述通讯单元包括切换开关、消防总线通讯线路和rs232通讯线路，所述切换开关在单片机处理器的控制下分别工作在on状态或者off状态下，所述on状态下，所述单片机处理器与消防总线通信线路连接，所述off状态下，所述单片机处理器与rs232通讯线路连接。
6.根据权利要求1所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述多功能环境检测装置还包括直流供电单元，所述直流供电单元用于将所述消防总线输出端直流电源转换成低压直流电，作为多功能环境检测装置的工作电源。
7.根据权利要求6所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述直流供电单元还包括备用电源，所述备用电源采用3.6v可充电锂电池及其电池管理电路实现。
8.根据权利要求6所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述多功能环境检测装置还包括防雷保护电路和通讯信号提取电路；消防总线经过所述防雷保护电路连接所述直流供电单元；消防总线经过所述防雷保护电路然后并联所述通讯信号提取电路。
9.根据权利要求8所述的一种针对风电消防的多功能环境检测装置，其特征是：所述防雷保护电路包括自恢复保险丝f1、气体放电管gdt1、tvs稳压二极管tv1、电阻r1、...
【专利技术属性】
技术研发人员：王立刚，高枫，赵敏，孙智辉，陈东，李彦达，
申请(专利权)人：王立刚，
类型：新型
国别省市：
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