[发明专利]基于无线网络的六氟化硫气体超声检测节点及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及对六氟化硫气体的检测技术领域，尤其涉及应用无线和超声技术对六氟化硫 气体进行检测，应用于电力系统中起绝缘和灭弧功能的六氟化硫中压、高压和超高压断路器 的在线检测。

背景技术

六氟化硫(SF₆)气体以其优异的绝缘和灭弧性能，在电力系统中获得了广泛的应用，成 了中压、高压和超高压断路器中首选的绝缘和灭弧介质。含有六氟化硫的电力设备在长期运 行过程中会出现六氟化硫气体的泄漏，影响电力设备的绝缘和灭弧性能，会造成重大的电力 安全事故。

目前已被采用的一些测量六氟化硫气体浓度的方法多为物理方法，如：气相色谱法、导 热系数法、电子漂移法、光干涉法和超声波测量法等。前面的四种方法不仅需要昂贵的仪器 设备，而且要求操作者具有相当高的操作水平，因此推广普及相当困难。超声波测量法是： 在样品气中传播的超声波速度可以表示为样品气体的平均分子量和温度、湿度的函数，若样 品气体为二元混合气体时，只要测定出样品气体中的超声波传播速度与样品气体的温度和湿 度，就可以求得样品气体的平均分子量，进而可以由此计算出样品气体中任一种气体的浓度。

Ad Hoc网络(对等式无线移动网络)是一种新颖的移动计算机网络的类型，它既可以作 为一种独立的网络运行，也可以作为当前具有固定设施网络的一种补充形式。Ad Hoc网络相 对常规通信网络而言，最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要硬件基础网络设施 的支持，通过移动节点自由的组网快速构建起一个移动通信网络。在Ad Hoc网络中，移动节 点可以在网中随意移动。在自组网中，移动节点可能同时还是路由器，担负着寻找路由和转 发报文的工作。路由一般都由多跳组成，数据通过多个主机的转发才能到达目的地。

申请号为200510037936.2的专利申请公开了一种“测量六氟化硫气体浓度的变送器及 其测量方法”，该方法在设计和实现上采用在每个检测点安装一套检测器的方法，当检测点的 个数增加时，相应的检测器的数目也会增加，这不但给系统的调试带了不便，而且大大地增 加了设备的成本，并使得系统的稳定性和精度受到了影响。

申请号为200810025458.7的专利申请公布了“集中循环式六氟化硫气体浓度的超声波 检测系统及方法”，该申请利用气泵将现场气体抽出来，然后抽出标准气体，两者比较，从而 根据实验数据得出六氟化硫的浓度，该系统由于使用了集中式的检测方案，解决了整个系统 较复杂的缺点，降低了安装成本，但是归根结底集中式的系统仍然需要布线，这样的系统如 果运用到现场环境较复杂，不适合布线的情况时，其应用价值就大大降低了。

申请号为200820083740.6的专利申请公布了“一种基于气敏传感器探测可燃气体的无线 传感器网络装置”，该实用新型通过对燃气传感器输出信号的处理，实时计算出装置所在位置 处的可燃气体是否存在，并通过无线传输的通信方式把数据发送至基站进行控制。但是由于 其并未公开使用到的传感器基于的原理及其应用的范围为检测可燃气体，因此不能确定其是 否能运用于检测非可燃气体六氟化硫浓度的领域。

发明内容

本发明的一个目的是为了克服上述技术的不足，提供一种基于无线网络的六氟化硫气体 超声检测节点，在现场只需通过简单的安装便可对低浓度六氟化硫进行实时检测。

本发明的另一目的是通过构建一个无线传感网络，提供一种基于无线网络的六氟化硫气 体超声检测方法，能稳定可靠地检测六氟化硫气体的浓度。

六氟化硫气体超声检测节点采用的技术方案是：该检测节点由无线基站和无线子节点组 成，无线子节点由无线单片机模块及与其连接的湿度传感器、无线通信模块、超声六氟化硫 气体检测模块和温度传感器组成；湿度传感器和温度传感器安装在六氟化硫气体检测通道模 块中。

基于无线网络的六氟化硫气体超声检测方法采用的技术方案是：用无线子节点检测不含 六氟化硫气体的空气平均分子量，将分子量值校准后将校准值存入无线单片机模块内部存储； 无线子节点接收无线基站上传数据的命令，检测六氟化硫气体检测模块中的六氟化硫气体浓 度，通过温度传感器和湿度传感器检测通道中的气体的温度和湿度；将检测数据传送到无线 单片机模块经温度和湿度校准后判断是否超标，并将检测数据通过无线通信模块经无线网络 上传至无线基站。

本发明的有益效果是：