無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　上海仁微電子科技有限公司是以技術(shù)立本的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)和服務(wù)型公司。針對(duì)大型工業(yè)企業(yè)業(yè)務(wù)需求，憑著對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域多年來(lái)的積淀，依托強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(無(wú)線射頻 RFID 技術(shù)、視頻數(shù)字化分析技術(shù)、多功能傳感技術(shù)、紅外和激光技術(shù)等)為基礎(chǔ)，結(jié)合大型工業(yè)企業(yè)(電力、石化、鋼鐵、冶金等)的實(shí)際應(yīng)用，為企業(yè)提供多種智能化監(jiān)測(cè)、管理解決方案。主要解決方案如下：

　　• 無(wú)線數(shù)字化設(shè)備巡檢解決方案

　　符合工業(yè)企業(yè)實(shí)際巡檢業(yè)務(wù)流程的需要

　　運(yùn)行數(shù)據(jù)采集與巡檢工作考核相結(jié)合

　　以第三代巡檢技術(shù)為支撐平臺(tái)

　　現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)單、便捷，不用布線

　　• 無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)解決方案

　　將溫度傳感技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)有效結(jié)合

　　適應(yīng)于監(jiān)測(cè)開關(guān)柜、電機(jī)觸頭和易發(fā)熱物體表 面等不同應(yīng)用

　　即貼即用、不用布線，測(cè)溫點(diǎn)易于擴(kuò)充

　　• 廠區(qū)無(wú)線人員安全監(jiān)測(cè)解決方案

　　有效監(jiān)測(cè)人員在廠區(qū)內(nèi)的運(yùn)行軌跡、工作時(shí)間

　　有效地避免人員誤入危險(xiǎn)區(qū)域造成的安全事故

　　對(duì)廠內(nèi)人員可進(jìn)行實(shí)時(shí)定位管理、事后追蹤分析

　　一、工業(yè)企業(yè)開關(guān)柜及變壓器柜溫度監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

　　1.1 開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

　　目前工業(yè)企業(yè)開關(guān)柜測(cè)溫主要有光纖測(cè)溫、紅外測(cè)溫和視頻監(jiān)控等方式。對(duì)于低壓柜，特別是抽屜式開關(guān)柜來(lái)說(shuō)一般采用的是巡檢紅外測(cè)溫的方式，但因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的原因，對(duì)抽屜柜內(nèi)部尚無(wú)有效的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段。而且由于低壓柜大部分都是國(guó)產(chǎn)的，質(zhì)量相對(duì)較差，所以近幾年來(lái)很多工業(yè)企業(yè)抽屜式開關(guān)柜著火的事故頻發(fā)。對(duì)于中高壓柜，雖然柜體一般自帶光纖測(cè)溫并且溫度可以在柜子表面的儀表上顯示，但是無(wú)法做到將溫度信息實(shí)時(shí)傳遞回集控室進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)，而且因?yàn)橹懈邏汗耠娏鞫?較大所以使用時(shí)間較長(zhǎng)(5 年以上)或接口部位螺絲未擰緊就很容易造成母線排發(fā)熱損壞等問(wèn)題。

　　1.2 其他測(cè)溫手段在開關(guān)柜測(cè)溫上的局限性

　　光纖測(cè)溫：光纖式溫度測(cè)溫儀采用光纖傳遞信號(hào)，其溫度傳感器安裝在帶電物體的表面，測(cè)溫儀與溫度傳感器間用光纖連接。光纖易折，易斷，不耐高溫，積累灰塵后絕緣性降低，且在柜內(nèi)布線 難度較大，造價(jià)高; 紅外測(cè)溫：紅外成像儀測(cè)量時(shí)不可穿透物體，故無(wú)法透過(guò)柜門測(cè)量?jī)?nèi)部設(shè)備，只能打開開關(guān)柜 后柜門進(jìn)行測(cè)量，導(dǎo)致很多位置不好測(cè)量; 視頻監(jiān)測(cè)和煙感探頭：發(fā)生火災(zāi)時(shí)，通常情況下，火險(xiǎn)是從開關(guān)柜內(nèi)部開始，發(fā)熱、燃燒、冒煙，無(wú)論是視頻監(jiān)測(cè)還是煙感探頭，等觀察到或者探測(cè)到煙霧產(chǎn)生，往往火災(zāi)已經(jīng)發(fā)生，損失已經(jīng)造成。

　　二、無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

　　2.1 無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用的 RFID 技術(shù)特點(diǎn)

　　無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用目前國(guó)際上最先進(jìn)的.18 芯片遠(yuǎn)距離 RFID 技術(shù)，特點(diǎn)如下： 1) RFID 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用 2.45GHz 高頻信號(hào)傳輸，不會(huì)受到溫濕度等環(huán)境因素的影響，和工 業(yè)企業(yè)內(nèi)的電磁波以及通訊設(shè)備之間不相互干擾，，能夠得到準(zhǔn)確清晰的信息; 2) RFID 識(shí)別卡具有其唯一性，每張卡都有唯一的 ID 號(hào)，這樣通過(guò)卡測(cè)定開關(guān)柜的溫度， 使開關(guān)柜之間以及同一開關(guān)柜內(nèi)測(cè)點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)之間的區(qū)分成為可能; 3) 能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的將開關(guān)柜內(nèi)溫度參數(shù)動(dòng)態(tài)情況和實(shí)時(shí)信息反映到監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng) 如電源柜的溫度超過(guò)正常值時(shí)，系統(tǒng)將及時(shí)報(bào)警并通過(guò)聲音、發(fā)光及短信等方式通知相 關(guān)人員，以便及時(shí)處理從而避免危險(xiǎn)事件的發(fā)生; 4) RFID 信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，所以能夠通過(guò)軟件進(jìn)行多方面的管理，比如能夠通過(guò) RFID 數(shù)據(jù) 庫(kù)形成溫度實(shí)時(shí)變化曲線，溫度歷史曲線，開關(guān)柜溫度統(tǒng)計(jì)表等，除了能夠?qū)囟葏?shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)外，還可以讓管理人員對(duì)某一時(shí)間段的溫度異常情況進(jìn)行分析，從而找出 問(wèn)題，減少安全隱患。

　　2.2 無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

　　無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)和控制中心兩部分組成?，F(xiàn)場(chǎng)又由 RFID 遠(yuǎn)距離讀寫器、無(wú)線 測(cè)溫卡以及無(wú)線通訊模塊組成，控制中心由操作員站、數(shù)據(jù)服務(wù)器等組成。 無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成如下圖所示：

　　主要工作原理：現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)距離讀卡器無(wú)線讀取測(cè)溫卡測(cè)得的設(shè)備溫度信息，把信息初步處理后通 過(guò) RS485 總線傳送給無(wú)線通信模塊(生產(chǎn)區(qū)域)，然后生產(chǎn)區(qū)的無(wú)線通訊模塊把數(shù)據(jù)以 2.45GHZ 微波 方式傳遞給服務(wù)器端的無(wú)線通信模塊(辦公區(qū)域)，服務(wù)器端無(wú)線通訊模塊接收到數(shù)據(jù)后再傳遞給服務(wù)器，服務(wù)器得到數(shù)據(jù)并處理后，以圖形方式把相關(guān)信息顯示在監(jiān)控畫面上，并可進(jìn)行分析和報(bào)警。

　　通過(guò)廠級(jí)局域網(wǎng)使連接到網(wǎng)絡(luò)的每一位有權(quán)限的用戶均可共享信息，使管理更方便、更快捷。再通過(guò)集成短信發(fā)送裝置(短信貓)，有緊急情況時(shí)自動(dòng)將相關(guān)信息通過(guò)短信的方式發(fā)送到管理人員的手機(jī) 上，使管理人員第一時(shí)間可以進(jìn)行響應(yīng)。

　　2.3 無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件功能說(shuō)明

　　2.3.1 溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

　　畫面中通過(guò)圖形的方式實(shí)時(shí)顯示出每個(gè)開關(guān)柜測(cè)點(diǎn)溫度，并提供報(bào)警、報(bào)警設(shè)置功能，報(bào)警分為超溫報(bào)警和瞬時(shí)溫度變化過(guò)大報(bào)警，報(bào)警溫度根據(jù)用戶需要進(jìn)行設(shè)置，紅色表示監(jiān)測(cè)到的溫度已經(jīng)超出設(shè)置的報(bào)警溫度，雙擊畫面中的溫度顯示，彈出溫度報(bào)警設(shè)置畫面，用戶可根據(jù)自己的需要更改 報(bào)警限值，當(dāng)測(cè)量溫度值超過(guò)報(bào)警限值時(shí)，將在畫面中顯示報(bào)警，提醒相關(guān)人員注意并處理。

　　2.3.2 溫度實(shí)時(shí)/歷史曲線分析

　　在溫度數(shù)據(jù)查詢分析功能中可以進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)曲線查詢和溫度歷史曲線查詢。在溫度實(shí)時(shí)曲線圖中，隨著時(shí)間的變動(dòng)，曲線由右向左移動(dòng)，形成一條連續(xù)的曲線，用戶很直觀的看到溫度隨時(shí)間變 化的規(guī)律和趨勢(shì)，根據(jù)曲線用戶可以判斷出開關(guān)柜溫度是否正常。 在歷史曲線圖中，用戶通過(guò)設(shè)定時(shí)間間隔可以方便的查詢過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)，開關(guān)柜溫度情況， 針對(duì)溫度的異常情況進(jìn)行分析，及時(shí)處理，從而減少安全隱患。如下圖：

　　2.4 無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件配置及設(shè)備參數(shù)

　　無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、無(wú)線遠(yuǎn)距離讀寫器、無(wú)線測(cè)溫卡、無(wú)線傳輸模塊、 短信貓等多種設(shè)備。 服務(wù)器作為軟件運(yùn)行平臺(tái)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)器，溫度監(jiān)測(cè)管理軟件讀取數(shù)據(jù)庫(kù)的信息，經(jīng)過(guò)處理后以畫面或報(bào)表等直觀的表現(xiàn)形式顯示到設(shè)備管理人員面前，使設(shè)備溫度 管理更直觀更方便。 每個(gè)測(cè)溫卡都有自己唯一的 ID，并記錄著開關(guān)柜和測(cè)點(diǎn)的詳細(xì)信息，管理員可以在管理端清楚 的知道各測(cè)點(diǎn)的溫度實(shí)時(shí)變化情況。

　　2.4.1 設(shè)備參數(shù)介紹

　　2.4.1.1 無(wú)線遠(yuǎn)距離讀寫器(NDS-70) 中文名稱：定向型遠(yuǎn)距離讀寫器 ;

　　　外觀：

　　2.4.1.2 無(wú)線測(cè)溫卡(卡片式 RW-T500)

　　2.4.1.3 無(wú)線測(cè)溫卡(導(dǎo)線式 RW-T600)

　　測(cè)溫模塊中采用 PT100 熱電偶作為測(cè)溫元件，元件尺寸小，電阻值隨溫度變化而變化基本呈線 性關(guān)系，在測(cè)溫范圍內(nèi)，物理、化學(xué)性能穩(wěn)定，長(zhǎng)期復(fù)現(xiàn)性好，測(cè)量精度高。如果用戶有特殊的需求， 也可以自己指定傳感器。

　　2.4.2 系統(tǒng)設(shè)備特點(diǎn)

　　1、工控頻段易用性

　　由于采用無(wú)線的傳輸介質(zhì)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)克服了許多傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸信息的弊病，在一些物理障礙和特殊環(huán)境下，有線網(wǎng)絡(luò)是不可能實(shí)現(xiàn)的;另一方面，與傳統(tǒng)的公網(wǎng)無(wú)線通訊相比，2.4GHZ 工控頻段無(wú)線通訊無(wú)需無(wú)線電管制委員會(huì)批準(zhǔn)，不需繳納頻譜占用費(fèi)用。

　　2、低功耗

　　系統(tǒng)使用的無(wú)線傳感器件在技術(shù)上采用了合理休眠模式，具有收發(fā)信息功耗低等特點(diǎn)。同時(shí)，整體結(jié)構(gòu)的低功耗設(shè)計(jì)既保證了設(shè)備的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，又減少了應(yīng)用實(shí)施的復(fù)雜性和成本。

　　3、設(shè)備體積小

　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本單元是硬幣大小的智能計(jì)算傳感設(shè)備。現(xiàn)代集成電路技術(shù)的集成度和產(chǎn)品性使得無(wú)線傳感設(shè)備的體積在不斷變小，而功能卻越來(lái)越強(qiáng)大。微小的體積不但使得在特殊環(huán)境下的應(yīng)用成為可能，也大大降低了安裝和維護(hù)的要求與成本。

　　4、 高容量

　　工業(yè)企業(yè)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可容納 640 個(gè)遠(yuǎn)距離讀卡器，每個(gè)遠(yuǎn)距離讀卡器可同時(shí)采集 200 張以上無(wú)線測(cè)溫卡信息，整個(gè)系統(tǒng)可容納標(biāo)識(shí)卡上億個(gè)，足以滿足現(xiàn)有規(guī)模工業(yè)企業(yè)的需要。

　　5、精密、可靠

　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精確性、可靠性、穩(wěn)定性是傳統(tǒng)方式的百倍以上。無(wú)線傳感系統(tǒng)核心技術(shù)目前采用獨(dú)有的 U-CORT 算法，并結(jié)合分布式計(jì)算技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自喚

　　醒，自容錯(cuò)，自愈合。

　　6、 運(yùn)行維護(hù)成本低

　　系統(tǒng)擴(kuò)容時(shí)，任何一個(gè)經(jīng)過(guò)后臺(tái)設(shè)置的測(cè)溫模塊只要放在天線信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，就可自動(dòng)加入網(wǎng)絡(luò)工作，高度智能化最大程度上降低了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)所需的人力和時(shí)間，加上網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)本身價(jià)格低廉，使得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本極低。

　　三、XXX 發(fā)電有限公司溫度監(jiān)測(cè)解決方案

　　XXX 發(fā)電有限公司一期工程為 2 臺(tái) 330MW 循環(huán)流化床機(jī)組，于 2010 年 2 月正式投產(chǎn)發(fā)電。

　　廠內(nèi)開關(guān)柜有 35KV、10KV、6KV、400V、380V、220V 等，高壓開關(guān)柜出廠時(shí)已經(jīng)配了溫度監(jiān)測(cè)裝置。380V、220V 等低壓開關(guān)柜未配置溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，目前主要采用定期巡檢，通過(guò)紅外測(cè)溫裝置測(cè)觸頭溫度的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)于抽屜內(nèi)部，無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的測(cè)量，現(xiàn)可以通過(guò)無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有的抽屜柜內(nèi)部溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)，從而達(dá)到實(shí)時(shí)掌握，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理的目的，提高開關(guān)柜的安全系數(shù);

　　變壓器柜都自帶了測(cè)溫和顯示裝置，但考慮到自帶測(cè)溫裝置的故障率和數(shù)據(jù)異地?zé)o法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，現(xiàn)通過(guò)在變壓器柜內(nèi)安裝無(wú)線測(cè)溫裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重要測(cè)點(diǎn)的溫度變化。

　　3.1 遠(yuǎn)距離讀卡器和無(wú)線通訊模塊布置方式

　　配電室如下圖所示。

　　遠(yuǎn)距離讀卡器可安裝在控制室頂棚中心，接 220V 電源;無(wú)線通訊模塊安裝在靠窗位置，接 220V電源。每個(gè)控制室配 2 臺(tái)無(wú)線遠(yuǎn)距離讀寫器(可同時(shí)監(jiān)測(cè) 300 個(gè)以內(nèi)測(cè)溫點(diǎn))和 1 臺(tái)無(wú)線通訊模塊。

　　3.2 開關(guān)柜內(nèi)無(wú)線測(cè)溫卡布置方式

　　低壓開關(guān)柜每個(gè)抽屜內(nèi)配置 1 張無(wú)線測(cè)溫卡，根據(jù)抽屜內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及發(fā)熱位置不同，溫度監(jiān)測(cè)卡應(yīng)布置在發(fā)熱源附近;6KV 開關(guān)柜內(nèi)每柜內(nèi)按 A\B\C 三相布置 3 張無(wú)線測(cè)溫卡。如下圖：

　　為了保證所測(cè)得溫度的準(zhǔn)確性及有效性，將無(wú)線測(cè)溫卡粘在開關(guān)塑料外殼靠近進(jìn)出線觸點(diǎn)的側(cè)面。

　　無(wú)線測(cè)溫卡信號(hào)在柜門關(guān)閉后的無(wú)線傳輸距離大概為 20-50 米，發(fā)射頻率為 3-5 秒。

　　3.3 變壓器柜內(nèi)無(wú)線測(cè)溫卡布置方式

　　每個(gè)變壓器柜內(nèi)分 A、B、C 三相，對(duì)每相安裝 1 個(gè)無(wú)線測(cè)溫卡，如下圖所示：

　　無(wú)線測(cè)溫卡信號(hào)在柜門關(guān)閉后的無(wú)線傳輸距離大概為 20-50 米，發(fā)射頻率為 3-5 秒。