基于“互联网+”的的智能油化试验室系统

基于“互联网+”的的智能油化试验室系统

雷敏孙昭昌吴寿山刘鹏白志轩

（国网山东省电力公司青岛供电公司266002）

摘要：油化试验室是电力公司进行油务技术监督工作的场所，主要进行各类绝缘油的色谱分析试验、油质分析试验等。目前油化试验室存在智能化、信息化程度低，试验效率低下的问题，为提高试验室的管理效率，设计了一种基于“互联网+”的智能油化试验室系统。该系统包括色谱仪，振荡仪，氮气钢瓶阀门，摄像头，动态感应器，移动终端APP、3G终端和智能控制端，运用嵌入式、Internet通信、WLAN数据传送、WSN无线传感网、自动控制等技术，通过移动终端APP实现对油化试验室的远程高效管理。

关键词：互联网+；无线通讯；智能油化试验室；智能控制终端

0引言

1系统的总体框架设计

图1控制系统框图

基于“互联网+”的的智能油化试验室系统主要由移动终端APP、3G终端、智能试验室控制端和色谱仪，振荡仪，氮气钢瓶阀门，摄像头，动态感应器组成，其控制系统框图如图1所示。用户使用移动终端APP通过移动数据网络传输控制指令至3G终端，3G终端接收控制指令，并转化成控制信号发送至智能控制终端，智能控制端的内部设置有微处理器及WiFi模块[1]。色谱仪开关、振荡仪开关、氮气钢瓶阀门、摄像头、动态感应器上的WiFi模块根据智能控制端的控制指令转化成电信号，通过控制电路及继电器进行相应动作。同理，色谱仪开关、振荡器开关、氮气钢瓶阀门、摄像头、动态感应器状态可通过WiFi模块实时传送至移动终端APP上。智能控制端还设置时钟模块，实现对色谱仪开关、振荡器开关、氮气钢瓶阀门和摄像头等设备的定时控制。

2智能油化试验室智能控制终端的设计

基于“互联网+”的的智能油化试验室系统通过各个子系统协同合作，完成整体功能，其中由智能试验室控制端和色谱仪，振荡仪，氮气钢瓶阀门，摄像头，动态感应器等设备组成的智能控制终端，是本系统的关键。该部分以PIC16F690单片机作为主控芯片[3]，通过摄像模块、动态感应模块、时钟模块、继电器模块和WIFI模块等完成视频监控、安防报警和设备控制等功能。

2.1视频监控

视频监控功能主要是为了实现对油化试验室实时监控，不仅用于增强安防报警功能，还能实现对试验室设备状态的实时监控，帮助试验室工作人员完成对试验室关键设备的远程控制。色谱仪开关、振荡器开关、氮气钢瓶阀门的开关状态通过主控制板转化成电信号，并由WiFi模块转化成无线信号，通过智能控制端和3G终端发送到移动终端，移动终端可实时查看其状态。同时，移动终端也可通过调用对应摄像头图像查看色谱仪开关、振荡器开关、氮气钢瓶阀门的开关状态。视频监控功能通过使用USB摄像头作为视频数据采集装置，选用Gsou/极速A20，内置高性能CMOS感光元件，免驱动，像素高达1200万，最大分辨率为1600×1200，具有图像清晰，价格适中的特点。

2.2安防报警

油化试验室内仪器设备较多，价格昂贵，因此安防问题需要格外重视。基于“互联网+”的的智能油化试验室系统通过多个传感器的配合联动，实现安防报警功能。使用的传感器包括动态感应传感器，火光传感器，烟雾传感器，动态感应器采用热释电红外感应技术，通过人体移动时导致的温差变化检测移动。通过智能控制端的微处理器，摄像头与动态感应器可实现联动，一旦发现异常将向移动终端发出报警，移动终端通过试验室内智能控制端可控制摄像头联动，将拍照发送至移动终端，确认是否为误报，可靠地保证试验室安全。

2.2设备控制

传统的油化试验室工作流程为：查看试验室安全措施及氮气瓶压力状态，打开振荡仪、色谱仪并预热半小时，打开空气、氮气、氢气载气气源、工作站开机进行试验，关闭气体发生器电源及空气、氢气钢瓶阀门，1小时后关闭氮气载气阀门。从流程中可以看出，试验人员来到试验室后，前期预热准备时间较长，超过半小时，而完成一天的工作后，还要因设备安全问题（要保证仪器内加热丝在氮气氛围内冷却，防止加热丝氧化）等待1小时左右才能关闭氮气载气阀门离开试验室。这些都导致了实际工作时间严重被压缩。并且，如果试验人员计算错时间，氮气瓶延迟关闭的时间达不到要求，将会对设备寿命产生极大影响。

因此，本文重点解决的问题即为实现对试验室关键设备的定时控制。该部分功能由时钟模块、PIC单片机和各类继电器组成，在移动数据网络环境下，用户移动终端发出对色谱仪开关、振荡器开关、氮气钢瓶阀门、摄像头的操作指令，发送给确定IP地址的3G终端，3G终端与智能控制端有线连接，利用智能控制端的WiFi模块将无线信号发送给色谱仪开关、振荡器开关、氮气钢瓶阀门、摄像头主控制板上的WiFi模块，在接收到信号后，WiFi接收模块产生相应的电平信号，对主控制板上相应功能的继电器的工作进行控制，继电器动作的结果即为打开色谱仪开关、振荡器开关，或关闭氮气钢瓶阀门，或采集摄像头信息。摄像头的实时录影可通过WiFi模块、智能控制端和3G终端发送到手机客户端。定时功能由智能控制端的时钟模块完成，工作人员关闭试验室内气体发生器电源及空气、氢气钢瓶阀门后，可通过移动终端APP设定智能控制端开始计时，一小时后智能控制端控制继电器关闭氮气钢瓶阀门，氮气钢瓶阀门关闭后，试验人员可通过移动终端查看阀门状态及摄像头实时录像，以保证仪器设备安全。

2.3无线通讯

中央PIC单片机通过WIFI模块与视频监控、安防报警、试验设备控制等子系统进行通信，实现数据和指令的收发[2]。由中央PIC单片机通过3G模块和移动数据网络实现与移动终端的无线通讯。用户使用移动终端APP通过移动数据网络传输控制指令至3G终端，3G终端接收控制指令，并转化成控制信号发送至智能控制终端，智能控制端的内部设置有微处理器及WiFi模块。色谱仪开关、振荡仪开关、氮气钢瓶阀门、摄像头、动态感应器上的WiFi模块根据智能控制端的控制指令转化成电信号，通过控制电路及继电器进行相应动作。同理，色谱仪开关、振荡器开关、氮气钢瓶阀门、摄像头、动态感应器状态可通过WiFi模块实时传送至移动终端APP上。

3结论

本文针对目前油化试验室存在智能化、信息化程度低，试验效率低下的问题，设计了一种基于“互联网+”的智能油化试验室系统。通过中央单片机的控制及各个子系统的协同配合，实现视频监控、安防报警和设备控制等功能。

参考文献：

[1]吴良，邹志宏，吴文华，等．智能实验室管理系统的开发与实践［J］．实验室研究与探索，2012，31（5）：169-172．

[2]谭涛，徐晓辉，黄晓亮，王盟，温阳.基于ArmLinux的嵌入式智能家居控制系统的设计[J].电子设计工程，2011，（03）：160-162.

[3]李勋，耿德银.AVR单片机应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002，（05）：45-47.