摘要：針對目前礦井井下電力電纜的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦井井下電力電纜溫度監(jiān)測裝置，采用2.4G的無線射頻技術(shù)作為通信方式，給出了裝置的無線測溫裝置和溫度監(jiān)控管理軟件。該裝置克服了傳統(tǒng)井下電力電纜無法對溫度進(jìn)行監(jiān)測的局限性，避免了其他無線通信技術(shù)通信方式差的缺點(diǎn)，成本低廉且工作可靠，具有有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
關(guān)鍵詞：2.4G；無線測溫裝置；溫度監(jiān)控管理軟件
煤礦井下環(huán)境惡劣，容易發(fā)生各種危險(xiǎn)，為了保證煤礦的安全生產(chǎn)，需要適時(shí)監(jiān)測了解煤礦井下的各種情況，井下電力裝置中電纜溫度的測量內(nèi)容，目前國內(nèi)外應(yīng)用方向主要面向礦井電纜溫度在線測量及電廠電纜溝的裝置性溫度測量，并且裝置龐大，資金投入大。
電纜敷設(shè)和使用狀態(tài)影響了電纜的使用壽命。電纜在使用一段時(shí)間后，在外部環(huán)境影響下，常發(fā)生絕緣老化，同時(shí)伴隨著高溫，局部放電等狀態(tài)，一旦電力電纜發(fā)現(xiàn)故障，但也浪費(fèi)了大量的人力物力，且井下電纜電纜維修非常困難。針對上述問題，本文提出了一種基于無線傳感技術(shù)的井下電力電纜無線測溫裝置。本裝置由無線測溫裝置和溫度監(jiān)控管理軟件兩部分構(gòu)成。本裝置前面有一個(gè)溫度信息采集儀，無線溫度傳感器，通過將溫度信息采集裝置安裝在地下電力電纜的接頭處，就可以實(shí)時(shí)采集到，地跟蹤溫度變化，并采用2.4G射頻技術(shù)將溫度數(shù)據(jù)傳輸出去，為在井下復(fù)雜環(huán)境中，使用無線信息采集提供了保障。安全便捷，提高數(shù)據(jù)采集效率。
1、無線測溫裝置
1.1溫度信息采集功能設(shè)計(jì)
該設(shè)備采用無線溫度傳感器采集的井下電纜接頭的溫度，溫度傳感器可以安裝被測點(diǎn)上，地跟蹤溫度變化。
1.2無線溫度傳感器技術(shù)指標(biāo)：
（1）溫度測量方法應(yīng)該是直接接觸溫度測量：（2）溫度傳感方法應(yīng)該是無線傳輸，50至100米的發(fā)送范圍；（3）溫度傳感器測量精度±0.05，測量誤差±0.5℃，測溫范圍：-20~+125℃；（4）溫度傳感器電池設(shè)計(jì)的續(xù)航能力至少工作超過3年免維護(hù)。
1.3傳感器的安裝方式
安裝無線溫度傳感器時(shí)候，將該面貼到被測物體表面，并用尼龍?jiān)鷰⑵涔潭ㄔ诒粶y物體上，根據(jù)實(shí)際情況的不同，也可采用粘結(jié)或其它方法固定。
圖1 無線測溫傳感器
2、溫度智能接收機(jī)功能設(shè)計(jì)
2.1溫度接收機(jī)組成
溫度智能接收機(jī)由電子模塊組成，智能化，速度快、穩(wěn)定可靠。該設(shè)備可及時(shí)將傳感器采集的溫度信息進(jìn)行數(shù)字化分析處理，裝置可及時(shí)得到各被測點(diǎn)正常、告警等溫度信息。具有報(bào)警輸出功能，一個(gè)無源繼電器接點(diǎn)輸出，1個(gè)常開和1個(gè)常閉觸點(diǎn)。
當(dāng)發(fā)生超溫報(bào)警時(shí)，報(bào)警輸出可控制外部設(shè)備動(dòng)作或用于報(bào)警指示，可以是指示燈或報(bào)警音響。
圖2 溫度智能接收機(jī)
2.2溫度接收機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
具有標(biāo)準(zhǔn)的RS-485接口，支持網(wǎng)絡(luò)方式運(yùn)行，該接口用于與上位計(jì)算機(jī)通信，接口可以支持128個(gè)無線溫度監(jiān)測儀聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。
2.3溫度接收機(jī)性能指標(biāo)
如表1所示。
表1
3、溫度監(jiān)控管理軟件設(shè)計(jì)
監(jiān)控程序是一個(gè)實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控軟件，提取其中的溫度信息，繪制溫度實(shí)時(shí)曲線或者存儲(chǔ)歷史記錄，可以預(yù)先設(shè)置溫度報(bào)警閥值，具備溫度報(bào)警功能。該軟件運(yùn)行在上位機(jī)上，用來處理溫度傳感器從井下電纜接頭處采集的溫度數(shù)據(jù)。
溫度監(jiān)控管理軟件設(shè)計(jì)思路借鑒人工定點(diǎn)定時(shí)手持檢測儀使用；裝置軟件操作簡單，界面清晰；軟件能夠?qū)崟r(shí)顯示裝置和存儲(chǔ)每個(gè)溫度測量點(diǎn)的實(shí)際溫度；設(shè)備軟件的統(tǒng)計(jì)功能：可以記錄，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和測量點(diǎn)的溫度報(bào)警時(shí)間和歷史數(shù)據(jù)可以圖形分析顯示；設(shè)備的軟件可以提供高溫預(yù)警警報(bào)設(shè)備軟件支持?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享，網(wǎng)頁瀏覽支持。
4、安科瑞測溫產(chǎn)品介紹
a.電池供電型無線溫度傳感器
安裝于發(fā)熱部位，采集溫度量并通過無線方式傳輸?shù)膫鞲衅鳌?/span>
目前無線溫度傳感器有三款：
b.CT感應(yīng)取電無線溫度傳感器
安裝于斷路器觸頭、母排、電纜搭接點(diǎn)等大電流處，采集溫度量并通過無線方式傳輸?shù)膫鞲衅鳌?/span>
目前無線溫度傳感器有兩款：
安科瑞無線測溫就地顯示配置：
ASD300/320智能操控裝置可連接12路無線溫度傳感器，ARTM-Pn無線測溫裝置可以連接18路無線溫度傳感器，無源（CT取電）方式為ATE300（捆綁式安裝），有源（電池供電）方式為ATE100（螺栓式安裝，主要用于電纜/銅排等螺絲固定的搭接點(diǎn)）和ATE200（表帶式，主要用于斷路器觸頭等接點(diǎn)捆綁安裝，因安裝較ATE100更方便，電纜/銅排等搭接點(diǎn)也常選用）。
圖3 無線測溫帶操顯功能（就地顯示）
Acrel-2000T/B無線測溫壁掛式監(jiān)控設(shè)備，內(nèi)存4G,硬盤128G,以太網(wǎng)口，顯示器12寸，分辨率800*600，可選Web平臺(tái)/App服務(wù)器，柜體尺寸480*420*200（單位mm），配置IPAD,安裝ACREL-2000/T軟件。就地實(shí)時(shí)顯示溫度分布以及報(bào)警等詳細(xì)參數(shù)。
圖4 無線測溫采集設(shè)備配置方案
5、總結(jié)
本裝置可報(bào)告運(yùn)行中所有被測井下電纜易發(fā)熱部件溫升，為設(shè)備安全運(yùn)行提供數(shù)據(jù)依據(jù)：裝置數(shù)據(jù)庫通過人機(jī)界面將地理分布圖、接點(diǎn)溫度運(yùn)行參數(shù)、告警信息、歷史參數(shù)等通過圖形，表格，曲線圖，柱狀圖等形式直觀顯示，為決策直接，數(shù)據(jù)依據(jù)歷史參數(shù)，消除隱患危險(xiǎn)，減少意外發(fā)生。
【參考文獻(xiàn)】
