无线温度监测系统

　　上海仁微电子科技有限公司是以技术立本的物联网技术研发和服务型公司。针对大型工业企业业务需求，凭着对物联网应用领域多年来的积淀，依托强大的研发实力，以物联网技术(无线射频 RFID 技术、视频数字化分析技术、多功能传感技术、红外和激光技术等)为基础，结合大型工业企业(电力、石化、钢铁、冶金等)的实际应用，为企业提供多种智能化监测、管理解决方案。主要解决方案如下：

　　• 无线数字化设备巡检解决方案

　　符合工业企业实际巡检业务流程的需要

　　运行数据采集与巡检工作考核相结合

　　以第三代巡检技术为支撑平台

　　现场安装简单、便捷，不用布线

　　• 无线温度监测解决方案

　　将温度传感技术、无线传输技术有效结合

　　适应于监测开关柜、电机触头和易发热物体表 面等不同应用

　　即贴即用、不用布线，测温点易于扩充

　　• 厂区无线人员安全监测解决方案

　　有效监测人员在厂区内的运行轨迹、工作时间

　　有效地避免人员误入危险区域造成的安全事故

　　对厂内人员可进行实时定位管理、事后追踪分析

　　一、工业企业开关柜及变压器柜温度监测现状

　　1.1 开关柜温度监测现状

　　目前工业企业开关柜测温主要有光纤测温、红外测温和视频监控等方式。对于低压柜，特别是抽屉式开关柜来说一般采用的是巡检红外测温的方式，但因为结构的原因，对抽屉柜内部尚无有效的温度实时监测手段。而且由于低压柜大部分都是国产的，质量相对较差，所以近几年来很多工业企业抽屉式开关柜着火的事故频发。对于中高压柜，虽然柜体一般自带光纤测温并且温度可以在柜子表面的仪表上显示，但是无法做到将温度信息实时传递回集控室进行集中监测，而且因为中高压柜电流都 较大所以使用时间较长(5 年以上)或接口部位螺丝未拧紧就很容易造成母线排发热损坏等问题。

　　1.2 其他测温手段在开关柜测温上的局限性

　　光纤测温：光纤式温度测温仪采用光纤传递信号，其温度传感器安装在带电物体的表面，测温仪与温度传感器间用光纤连接。光纤易折，易断，不耐高温，积累灰尘后绝缘性降低，且在柜内布线 难度较大，造价高; 红外测温：红外成像仪测量时不可穿透物体，故无法透过柜门测量内部设备，只能打开开关柜 后柜门进行测量，导致很多位置不好测量; 视频监测和烟感探头：发生火灾时，通常情况下，火险是从开关柜内部开始，发热、燃烧、冒烟，无论是视频监测还是烟感探头，等观察到或者探测到烟雾产生，往往火灾已经发生，损失已经造成。

　　二、无线温度监测系统概述

　　2.1 无线温度监测系统采用的 RFID 技术特点

　　无线温度监测系统采用目前国际上最先进的.18 芯片远距离 RFID 技术，特点如下： 1) RFID 无线网络采用 2.45GHz 高频信号传输，不会受到温湿度等环境因素的影响，和工 业企业内的电磁波以及通讯设备之间不相互干扰，，能够得到准确清晰的信息; 2) RFID 识别卡具有其唯一性，每张卡都有唯一的 ID 号，这样通过卡测定开关柜的温度， 使开关柜之间以及同一开关柜内测点与测点之间的区分成为可能; 3) 能够及时、准确的将开关柜内温度参数动态情况和实时信息反映到监控计算机系统，当 如电源柜的温度超过正常值时，系统将及时报警并通过声音、发光及短信等方式通知相 关人员，以便及时处理从而避免危险事件的发生; 4) RFID 信号为数字信号，所以能够通过软件进行多方面的管理，比如能够通过 RFID 数据 库形成温度实时变化曲线，温度历史曲线，开关柜温度统计表等，除了能够对温度参数进行实时监测外，还可以让管理人员对某一时间段的温度异常情况进行分析，从而找出 问题，减少安全隐患。

　　2.2 无线温度监测系统的网络构架

　　无线温度监测系统主要由现场和控制中心两部分组成。现场又由 RFID 远距离读写器、无线 测温卡以及无线通讯模块组成，控制中心由操作员站、数据服务器等组成。 无线温度监测系统网络构成如下图所示：

　　主要工作原理：现场远距离读卡器无线读取测温卡测得的设备温度信息，把信息初步处理后通 过 RS485 总线传送给无线通信模块(生产区域)，然后生产区的无线通讯模块把数据以 2.45GHZ 微波 方式传递给服务器端的无线通信模块(办公区域)，服务器端无线通讯模块接收到数据后再传递给服务器，服务器得到数据并处理后，以图形方式把相关信息显示在监控画面上，并可进行分析和报警。

　　通过厂级局域网使连接到网络的每一位有权限的用户均可共享信息，使管理更方便、更快捷。再通过集成短信发送装置(短信猫)，有紧急情况时自动将相关信息通过短信的方式发送到管理人员的手机 上，使管理人员第一时间可以进行响应。

　　2.3 无线温度监测系统软件功能说明

　　2.3.1 温度实时监测

　　画面中通过图形的方式实时显示出每个开关柜测点温度，并提供报警、报警设置功能，报警分为超温报警和瞬时温度变化过大报警，报警温度根据用户需要进行设置，红色表示监测到的温度已经超出设置的报警温度，双击画面中的温度显示，弹出温度报警设置画面，用户可根据自己的需要更改 报警限值，当测量温度值超过报警限值时，将在画面中显示报警，提醒相关人员注意并处理。

　　2.3.2 温度实时/历史曲线分析

　　在温度数据查询分析功能中可以进行温度实时曲线查询和温度历史曲线查询。在温度实时曲线图中，随着时间的变动，曲线由右向左移动，形成一条连续的曲线，用户很直观的看到温度随时间变 化的规律和趋势，根据曲线用户可以判断出开关柜温度是否正常。 在历史曲线图中，用户通过设定时间间隔可以方便的查询过去一段时间内，开关柜温度情况， 针对温度的异常情况进行分析，及时处理，从而减少安全隐患。如下图：

　　2.4 无线温度监测系统硬件配置及设备参数

　　无线温度监测系统硬件包括数据服务器、无线远距离读写器、无线测温卡、无线传输模块、 短信猫等多种设备。 服务器作为软件运行平台和数据存储单元，现场设备发送数据到服务器，温度监测管理软件读取数据库的信息，经过处理后以画面或报表等直观的表现形式显示到设备管理人员面前，使设备温度 管理更直观更方便。 每个测温卡都有自己唯一的 ID，并记录着开关柜和测点的详细信息，管理员可以在管理端清楚 的知道各测点的温度实时变化情况。

　　2.4.1 设备参数介绍

　　2.4.1.1 无线远距离读写器(NDS-70) 中文名称：定向型远距离读写器 ;

　　　外观：

　　2.4.1.2 无线测温卡(卡片式 RW-T500)

　　2.4.1.3 无线测温卡(导线式 RW-T600)

　　测温模块中采用 PT100 热电偶作为测温元件，元件尺寸小，电阻值随温度变化而变化基本呈线 性关系，在测温范围内，物理、化学性能稳定，长期复现性好，测量精度高。如果用户有特殊的需求， 也可以自己指定传感器。

　　2.4.2 系统设备特点

　　1、工控频段易用性

　　由于采用无线的传输介质，无线传感器网络克服了许多传统有线网络传输信息的弊病，在一些物理障碍和特殊环境下，有线网络是不可能实现的;另一方面，与传统的公网无线通讯相比，2.4GHZ 工控频段无线通讯无需无线电管制委员会批准，不需缴纳频谱占用费用。

　　2、低功耗

　　系统使用的无线传感器件在技术上采用了合理休眠模式，具有收发信息功耗低等特点。同时，整体结构的低功耗设计既保证了设备的有效运转，又减少了应用实施的复杂性和成本。

　　3、设备体积小

　　无线传感器网络的基本单元是硬币大小的智能计算传感设备。现代集成电路技术的集成度和产品性使得无线传感设备的体积在不断变小，而功能却越来越强大。微小的体积不但使得在特殊环境下的应用成为可能，也大大降低了安装和维护的要求与成本。

　　4、 高容量

　　工业企业安全监测系统可容纳 640 个远距离读卡器，每个远距离读卡器可同时采集 200 张以上无线测温卡信息，整个系统可容纳标识卡上亿个，足以满足现有规模工业企业的需要。

　　5、精密、可靠

　　无线传感器网络的精确性、可靠性、稳定性是传统方式的百倍以上。无线传感系统核心技术目前采用独有的 U-CORT 算法，并结合分布式计算技术、神经网络技术、网络信息融合技术，实现网络自唤

　　醒，自容错，自愈合。

　　6、 运行维护成本低

　　系统扩容时，任何一个经过后台设置的测温模块只要放在天线信号覆盖范围内，就可自动加入网络工作，高度智能化最大程度上降低了网络维护所需的人力和时间，加上网络节点本身价格低廉，使得无线传感器网络的维护成本极低。

　　三、XXX 发电有限公司温度监测解决方案

　　XXX 发电有限公司一期工程为 2 台 330MW 循环流化床机组，于 2010 年 2 月正式投产发电。

　　厂内开关柜有 35KV、10KV、6KV、400V、380V、220V 等，高压开关柜出厂时已经配了温度监测装置。380V、220V 等低压开关柜未配置温度监测系统，目前主要采用定期巡检，通过红外测温装置测触头温度的方式进行监测。对于抽屉内部，无法进行实时有效的测量，现可以通过无线温度监测系统对现有的抽屉柜内部温度进行准确的监测，从而达到实时掌握，发现异常及时处理的目的，提高开关柜的安全系数;

　　变压器柜都自带了测温和显示装置，但考虑到自带测温装置的故障率和数据异地无法实时监测的问题，现通过在变压器柜内安装无线测温装置，实时监测重要测点的温度变化。

　　3.1 远距离读卡器和无线通讯模块布置方式

　　配电室如下图所示。

　　远距离读卡器可安装在控制室顶棚中心，接 220V 电源;无线通讯模块安装在靠窗位置，接 220V电源。每个控制室配 2 台无线远距离读写器(可同时监测 300 个以内测温点)和 1 台无线通讯模块。

　　3.2 开关柜内无线测温卡布置方式

　　低压开关柜每个抽屉内配置 1 张无线测温卡，根据抽屉内部的结构及发热位置不同，温度监测卡应布置在发热源附近;6KV 开关柜内每柜内按 A\B\C 三相布置 3 张无线测温卡。如下图：

　　为了保证所测得温度的准确性及有效性，将无线测温卡粘在开关塑料外壳靠近进出线触点的侧面。

　　无线测温卡信号在柜门关闭后的无线传输距离大概为 20-50 米，发射频率为 3-5 秒。

　　3.3 变压器柜内无线测温卡布置方式

　　每个变压器柜内分 A、B、C 三相，对每相安装 1 个无线测温卡，如下图所示：

　　无线测温卡信号在柜门关闭后的无线传输距离大概为 20-50 米，发射频率为 3-5 秒。