電力設(shè)備的智能無線溫度檢測(cè)系統(tǒng)

于夢(mèng)瑤

摘要：隨著我國(guó)的不斷發(fā)展你和進(jìn)步，我國(guó)的各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都隨之發(fā)展。在長(zhǎng)期工作中，由于設(shè)備基礎(chǔ)變化、溫濕度變化、嚴(yán)重超負(fù)荷運(yùn)行、觸點(diǎn)氧化等原因造成的電力設(shè)備壓接不緊，觸頭接觸部分發(fā)生改變。最終導(dǎo)致接觸電阻增大，造成巨大的風(fēng)險(xiǎn)隱患。本系統(tǒng)將通過無線測(cè)溫的方式，使用ZigBee無線通信技術(shù)，對(duì)電力設(shè)備的異常信息進(jìn)行采集和反饋，保障設(shè)備的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：無線測(cè)溫;ZigBee;諧振器;傳感器

引言

在電網(wǎng)進(jìn)行供電時(shí)，主要由電力一次設(shè)備完成對(duì)各個(gè)電壓等級(jí)的負(fù)荷進(jìn)行電力輸送，電力設(shè)備連接部位，由于氣候冷熱變化、設(shè)備基礎(chǔ)變化、加工工藝、設(shè)備受到環(huán)境污染，嚴(yán)重超負(fù)荷運(yùn)行、觸點(diǎn)氧化等原因造成壓接不緊、壓力不夠、觸頭接觸部分發(fā)生變化、最終導(dǎo)致接觸電阻增大，由于電力運(yùn)行中，運(yùn)行狀況相當(dāng)復(fù)雜，在一定時(shí)候，當(dāng)一次設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，電氣參數(shù)不能如實(shí)反映設(shè)備運(yùn)行時(shí)的故障狀況和故障點(diǎn)，在電流通過時(shí)，溫度升高，從而引起設(shè)備老化，絕緣下降。嚴(yán)重的還能觸發(fā)電弧短路，燒壞設(shè)備，擴(kuò)大設(shè)備損壞范圍，降低設(shè)備使用壽命。在這種情況下，隨著時(shí)間的推移，故障狀況不能得到處理，故障情況將會(huì)越來越嚴(yán)重。甚至容易引起一次設(shè)備起火爆炸，最終可能造成重大電力事故。尤其是活動(dòng)刀閘的動(dòng)、靜觸頭部分更加嚴(yán)重，故障率高，這些都時(shí)時(shí)刻刻威脅電力設(shè)備的安全運(yùn)行。

1、智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理

智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)被設(shè)定成三個(gè)子系統(tǒng)，分別是采集系統(tǒng)、匯總系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。三個(gè)子系統(tǒng)通力協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)了電力設(shè)備溫度的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、便捷的智能無線監(jiān)測(cè)。

智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的三個(gè)子系統(tǒng)間的連接方式是不同的，無線通信方式是應(yīng)用于采集系統(tǒng)和匯總系統(tǒng)之間，而通信線纜則是使用在匯總系統(tǒng)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之間，即一個(gè)無形，另一個(gè)有形。對(duì)應(yīng)部位的熱感應(yīng)元件將其所監(jiān)測(cè)到的溫度信息通過無線通信設(shè)備傳輸?shù)絽R總系統(tǒng)的總站，總站將會(huì)對(duì)收集到的所有溫度信息進(jìn)行分類整理、分析并處理，再將處理完畢的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)上。同時(shí)，調(diào)節(jié)端監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)也將收到同樣的數(shù)據(jù)信息。監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行二次處理分析，當(dāng)處理所得數(shù)據(jù)結(jié)果超高設(shè)定的極限值時(shí)，監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)就會(huì)發(fā)出警示信號(hào)。每個(gè)總站可以管理數(shù)百個(gè)子站，信息量的采集將是非常巨大的。

2、智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成

2.1采集系統(tǒng)

此種技術(shù)主要是通過使用傳感器等熱感應(yīng)元件安裝在工作中散熱不是很好的部分，這就能夠時(shí)刻地對(duì)這部分元件進(jìn)行溫度采集，并能夠及時(shí)地把消息發(fā)送出去。保證采集系統(tǒng)正常工作的主要依靠力量就是交流電，為了保證能夠持續(xù)的采集信息，我們應(yīng)該準(zhǔn)備太陽能板作為后備電源。

2.2匯總系統(tǒng)

信息匯總系統(tǒng)主要由無線接收裝置構(gòu)成，在收集到采集系統(tǒng)傳遞而來的數(shù)據(jù)信息后，再傳遞給總站，總站接收到分站的溫度數(shù)據(jù)之后，再將其傳遞給當(dāng)?shù)乇O(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)還將溫度數(shù)據(jù)傳遞給調(diào)節(jié)終端。

2.3監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)又可以細(xì)分為站級(jí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和調(diào)節(jié)端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)直接接受總站傳遞的溫度信息等數(shù)據(jù)，并與總站是直接通信的關(guān)系。監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)對(duì)總站傳遞來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總、整理、分析后，存儲(chǔ)于特定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)。監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)可以對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行報(bào)表統(tǒng)計(jì)，準(zhǔn)確記錄處于何時(shí)、何地、何種狀況下的溫度情況。同時(shí)，監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)在溫度越過某一設(shè)定極限值時(shí)會(huì)有警示信號(hào)出現(xiàn)。監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)的另一個(gè)便捷之處在于，可以根據(jù)需要進(jìn)行任何時(shí)間段的任何部件的溫度查詢。調(diào)節(jié)端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息傳輸用到的是匯集系統(tǒng)的通訊管理器，通過數(shù)據(jù)傳輸線纜直接傳輸?shù)絇CM設(shè)備之中，在經(jīng)過線纜轉(zhuǎn)送給調(diào)節(jié)端。

3、智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的對(duì)比

智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由于裝有位于各個(gè)需要測(cè)量的部位的熱感應(yīng)元件，使得數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)具有了實(shí)時(shí)性、連續(xù)性和準(zhǔn)確性的優(yōu)點(diǎn)，通過對(duì)每年、月、日甚至每小時(shí)的溫度數(shù)據(jù)的變化情況，總結(jié)出電力設(shè)備不同部位的相應(yīng)溫度的變化規(guī)律，確定出其溫度規(guī)律的峰值，有效地對(duì)電力設(shè)備的工作穩(wěn)定性進(jìn)行預(yù)見性分析，消除潛在的威脅。傳統(tǒng)的電力設(shè)備溫度的監(jiān)測(cè)是依靠監(jiān)測(cè)人員定期地監(jiān)測(cè)與測(cè)量才得出的，耗費(fèi)大量的人力、物力，測(cè)得的數(shù)據(jù)存在不確定誤差，甚至?xí)霈F(xiàn)錯(cuò)誤，對(duì)潛在的故障威脅不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并作出應(yīng)有的處理。智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度以及對(duì)故障的預(yù)見性分析是人類不能比擬的，其所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息能夠被極方便地調(diào)閱，對(duì)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)量也是相當(dāng)?shù)木薮?。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息要進(jìn)行存儲(chǔ)就需要建立專門的存檔管理機(jī)構(gòu)，而且常年存儲(chǔ)的信息量是無妨想象的，要對(duì)某段數(shù)據(jù)進(jìn)行查閱也是極為不便的，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，極不現(xiàn)實(shí)。智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用軟件簡(jiǎn)單，操作方便，減少人員培訓(xùn)和上崗時(shí)間。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)測(cè)量需要對(duì)專門的工作人員進(jìn)行培訓(xùn)。

4、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)將主要采用ZigBee無線通信技術(shù)，結(jié)合CC2530開發(fā)板，無須布線。將煙霧傳感器、溫濕度傳感器和蜂鳴器連接到CC2530開發(fā)板上，作為采集信息的終端節(jié)點(diǎn)。將終端節(jié)點(diǎn)安裝在電力設(shè)備上，通過這些傳感器對(duì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并把采集到的信息通過ZigBee射頻模塊通過無線發(fā)送到路由器節(jié)點(diǎn)，路由器節(jié)點(diǎn)再將數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的整理后發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過USB接口與監(jiān)控主機(jī)相連，在對(duì)終端節(jié)點(diǎn)傳輸過來的信息進(jìn)行初步轉(zhuǎn)換后傳送給監(jiān)控主機(jī)的上位機(jī)。而在對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷后，若是滿足條件，將會(huì)通過監(jiān)控主機(jī)和蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警，以此通知管理人員及時(shí)處理。系統(tǒng)將解決了傳統(tǒng)溫度自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)布線難、后期維護(hù)復(fù)雜、誤報(bào)率高、一些特殊場(chǎng)合不適用等一系列問題。同時(shí)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配套編有相應(yīng)上位機(jī)軟件，其人性化設(shè)計(jì)便于操作人員對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)完成的最主要的任務(wù)是對(duì)環(huán)境中溫濕度、煙霧的監(jiān)控。只要系統(tǒng)監(jiān)控區(qū)域中節(jié)點(diǎn)測(cè)量到某一項(xiàng)指標(biāo)的值超出上位機(jī)設(shè)定的門限值后即觸發(fā)報(bào)警。上位機(jī)接收并處理相應(yīng)數(shù)據(jù)。我們對(duì)此系統(tǒng)的整體框圖預(yù)想如下：

系統(tǒng)將由各節(jié)點(diǎn)共同組成的ZigBee網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控PC機(jī)組成，安置在設(shè)備旁的各終端節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)匯聚并通過其串口傳輸給PC機(jī)進(jìn)而供值班人員監(jiān)視。我們對(duì)此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)框圖如圖2所示：

5、結(jié)語

綜上所述，鑒于對(duì)以上所介紹的無線組網(wǎng)技術(shù)的比較，Zig?Bee以其獨(dú)有的特點(diǎn)表明它更適合于在現(xiàn)代建筑中進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)組建。本系統(tǒng)預(yù)選用ZigBee技術(shù)來組建系統(tǒng)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，各種溫度條件下進(jìn)行有效的測(cè)量，反映了本系統(tǒng)構(gòu)成方式具備很強(qiáng)的可操作性。本系統(tǒng)采用的電路結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)潔，硬件成本更低，操作也更靈活，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行測(cè)溫。

參考文獻(xiàn)：

[1]于本成，許小媛.無源無線溫度傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2015（1X）：253-255.

[2]張明，趙宇馳，李軍，等.高壓電力設(shè)備熱點(diǎn)溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].陜西電力，2010，38（7）：35-39.

[3]高人伯.數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)開采相結(jié)合的決策支持新技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)世界.

[4]任玉瓏，王建，牟剛.基于CA模型的電力設(shè)備全壽命周期成本研究[J].工業(yè)工程與管理，2008，（5）：56-70.

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