生產設備無線測溫方案

1.系統背景

       在電力系統中，溫度是表征一次設備運行是否正常的一個重要參數。尤其是一次設備的連接部位，由于設備制造的原因、設備受環境污染、設備長期運行、嚴重超載運行、觸點氧化、電弧沖擊等原因造成接觸電阻增大，因此在電能傳輸時往往會在電纜連接處產生發熱現象，而且，發熱問題是一個不斷累積的過程，如果不加以控制，發熱程度會不斷加劇，并對絕緣件的性能及設備壽命產生很大的影響。

       隨著現代電力電子技術的不斷進步，感應取電技術已經成熟。比起傳統的使用電池供電方式的在線監測，感應取電具有壽命長，免維護，安全可靠，數據實時等優勢。因此，現代高壓感應取電技術的突破解決了高壓情況下在線監測的供電難題。我公司研發的全新一代無源無線溫度傳感器，正是基于高壓電場能的能量收集型自供電無線溫度傳感器。真正意義上實現了免維護、自供電、高精度、電氣隔離、主回路無電流、實時溫度監測。

       針對青海發投堿業有限公司熱電廠生產設備測溫的在線監測需求，我公司提出了本次無線測溫系統方案。利用接觸式無線測溫的監測和分析，捕捉設備運行異常，及時發現設備事故的早期征兆并采取有效措施，預防嚴重事故的發生。采用該監測系統可以達到如下的目的：

       彌補人工巡檢的不足，減小人工維護成本；

       征兆式報警，將事故消滅在萌芽階段，防止事態的升級、惡化；

       傳感器采用無源無線溫度傳感器，正常環境使用壽命可10年；

       傳感器具備防水、耐高溫、耐老化，并具備在強電磁環境下正常工作的特性。

       現場通信設備可采用定向無線網絡或移動互聯網組網，可方便的將現場數據實時上傳到網絡服務器。

       后臺終端采用BS結構，聯網的移動終端可實現隨時隨地監控的需要

       實現全天24小時不間斷在線監測，監測數據一越限即報警；

2.系統簡介

       開關柜溫度在線監測系統通過溫度傳感器獲取線路和金具的溫度信息，實現數據采集、數據存儲、溫度信息標準、溫度信息展示、系統報警、對比分析、統計報表、短信提醒等功能。平臺提供對原始采集數據信息的查詢，并通過計算形成年、月、日的各種報表。

       監控平臺基于我公司自主研發的軟件開發平臺，通過業務模塊的開發，實現系統的各個功能。該開發平臺，具有數據庫兼容功能，和具有強大的數據分析功能，可以保證系統的穩定運行。

3.系統網絡結構圖

       我公司的無源無線測溫系統主要有三部分構成：無線測溫傳感器、無線溫度接收終端、數據服務器及后臺；

效果結構圖如下所示：

       無線溫度傳感器作為系統的感知層，分布于各個發熱點，實時測量其表面溫度，并將溫度數據通過無線方式上傳給接收終端。

       接收終端在系統中承擔著數據中繼功能，它接收到傳感器的數據之后再通過光纖、485或者無線等方式傳輸給數據后臺，他們形成了系統的網絡層。

       數據到達后臺后，用戶可以通過瀏覽器方式監測現場每個傳感器的實時溫度、歷史曲線，如果出現超溫情況，可以快速定位并及時通知相關人員。這就是系統的應用層。

4.現場監測系統設備構成

4.1傳感器部分

4.1.1EH技術簡介

       環境能量采集（EnergyHarvesting）技術具有可循環、無污染、低能耗等優點，它建立在微電子技術和微功耗技術的基礎上，是近幾年發展起來的一門新興學科，它涵蓋了太陽能、風能、熱能、機械能、電磁能采集等諸多方面。能量收集技術應用范圍極其廣泛：交通、能源、物聯網、航空航天、生物等等。把能量采集技術應用到電力設備的在線監測是一個前所未有的創新，必將為解決電網智能化運行提供一個全新的平臺。

       能量收集(EH)也稱為能量積聚，使用環境能量為小型電子和電氣器件提供電能。能量收集系統包含能量收集模塊和處理器/發送器模塊。能量收集模塊從光、振動、熱或生物來源中捕獲毫瓦級能量?？赡艿哪茉催€來自手機天線塔等發出的射頻。然后，電源經過調節并存儲起來。系統隨后按照所需的間隔觸發，將能量釋放給后續負載使用。

4.1.2EH技術應用

       在輸電線的運行現場具有豐富的電磁能，對于電壓高電流小的場源(如發射天線、饋線等)，電場要比磁場強得多，對于電壓低電流大的場源(如某些感應加熱設備和模具)，磁場要比電場大得多。因此我們認為輸電線是一個工頻電場和磁場能量非常密集的區域。我們正是利用微電子技術、低功耗技術以及能量管理技術收集線夾或者開關柜及戶外接點等測溫點中的電磁能，并將其能量轉化為無線溫度傳感器所需之電源。

       將EH技術應用于輸電線回路的無線測溫，解決了傳感器的能量需求問題，使得傳感器擺脫了對傳統電池的束縛，體積更小，壽命更長，可靠性更高，安裝更方便，維護更簡單，產品更環保，技術更先進。

       我公司的無線溫度傳感器是基于美國TI公司的無線數字通信技術及低功耗技術、EH技術而研制的高性能產品，傳感器采用了多重抗干擾措施以及特有的軟件算法，經過了國內西高所、開普實驗室、浙江省中試所、浙江省質監局等多家權威機構測試認證，并且在國內許多工業現場得以成功應用。其最大的優勢在于不再需要電池供電，徹底解決電池高溫性能差、壽命有限的問題；而且體積小，安裝方式靈活多樣，將線夾或者開關柜及戶外接點等測溫點溫升監測提升到一個新的高度。

4.1.3無溫度傳感器參數如下表所示：

無溫度傳感器參數如下表所示：

4.1.4產品外觀

無線溫度傳感器 BD27×22×10mm

4.1.5傳感器安裝方式

無源無線溫度傳感器廣泛應用于高低壓開關柜、環網柜觸頭、刀閘開關、高壓電纜接頭、干式變壓器、低壓大電流柜等電氣設備的溫度在線監測；我公司無源無線溫度傳感器避免使用電池所帶來的局限，體積小巧，僅相當于傳統傳感器的一顆電池大小，可以安裝在動觸頭等狹小的空間內，所以優先推薦安裝動觸頭。

母排或出線電纜安裝示例

動觸頭安裝示例

靜觸頭安裝示例

生產設備電纜進線安裝示例

4.2無線接收終端設備

無線接收終端在現場監測系統中屬于核心部件，主要負責在現場接收無線溫度傳感器發送的無線溫度數據，并將數據通過移動網絡上傳至網絡服務器。

ZWMTA是我公司針對電力、電氣設備連接點部位由于材料老化、接觸不良、電流過載等因素引起的溫升過高故障隱患，在原有接收終端的基礎上，開發了能夠實時監測電力，電氣連接點溫度的新一代產品--ZWMTA。該產品采用先進的Cortex-M3內核ARM芯片，符合國網標準的160*160點陣FSTN型液晶，超低功耗設計、RF無線隔離，光電隔離技術，具有隔離徹底、抗干擾能力強、工作可靠、安裝方便等特點，很好的解決了高電壓狀態下的各種溫度監測問題。

4.2.1無線接收終端的參數如下表所示：

4.2.2產品外觀

圖表3無線接收終端

5.項目施工方案

5.1無線溫度傳感器安裝方案

通過對工程實際情況的了解，確定傳感器安裝主要安裝生產設備電纜進線接頭位置。

5.1.2傳感器安裝采用捆綁式，通過合金帶將傳感器固定于需測溫節點的就近位置，并保證傳感器感溫部位與被檢測部位表面充分接觸以保證測溫效果。

5.1.3嚴格保證傳感器安裝后的電氣間隙不低于對應電壓等級的最低安全間隙。

5.2無線接收終端安裝方案

5.2.1無線接收終端電源參數

供電方式AC220V或DC220V

整機功耗<3W

無線接收終端安裝方式（安裝方式根據客戶需求及實際施工環境靈活定制）

5.2.2接收設備安裝方式:壁掛式、嵌入式

5.3通信布線結構及方案

5.3.1用戶提供現場開關柜及所在空間的平面圖，同時需要提供無線溫度接收終端、站端系統和開關柜所在空間之間的平面圖，方便施工人員制定方案。

5.3.2無線測溫節點至無線接收終端之間的通信采用433M無線射頻通信；

5.3.3無線接收終端至后臺之間的通信可采用RS485或無線遠傳通信，將溫度數據發送到后臺服務器。

方案一：RS485通訊

方案二：無線通訊

5.3.4后臺服務器單獨布置。

5.4設備配置說明

5.4.1傳感器配置

5.4.2無線接收終端配置

5.4.3其他設備及物流配置

5.4.4設備匯總及報價

7 售后服務承諾

7.1安裝準備

用戶購買我公司的產品后，請在下列條件滿足的情況下，請提前一周通知我公司售后服務部門：

7.1.1基礎設施建設完工、線夾或者開關柜及戶外接點等測溫點固定就位、母排、進出線安裝完畢。

7.1.2需要后臺的用戶，必須提供現場的平面圖，包括線夾或者開關柜及戶外接點等測溫點布局、監控室與線夾或者開關柜及戶外接點等測溫點之間平面圖，我們會根據這些資料準備現場所需的安裝材料，譬如通訊電纜、光纜已經其他輔料。

7.1.3現場具備布線的條件，如RS485線光纜的走線槽、穿線孔等。

7.2施工服務

7.2.1 施工計劃

施工前明確安裝進度時間，一個配電室一般安裝時間為2至5個工作日，如有后臺調試則需與客戶協商施工進度及時間；如施工安裝由第三方負責，則我公司有義務負責培訓第三方工程服務人員。

7.2.2 現場安全

我們的技術人員都經過專業培訓，具備豐富的現場作業經驗。盡管如此，還需請用戶為我們提供1-2名現場服務人員，以保證施工安全和調試順利。

7.2.3 用戶培訓

我們在安裝調試完成后，會把整個系統交付給用戶，請及時給我們的服務進行驗收和評價，同時我們會安排專門的用戶培訓，指導用戶操作我們的后臺、進行簡單的配置和維護。

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