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基于无线传感器网络的开关柜温度监测系统方案

作者:重庆勤智科技有限公司 来源:RFID世界网 2010-12-01 10:37:51

摘要:系统由温度传感器、温度巡检仪、无线传输设备、无线监测服务器(接收设备)及其管理软件组成。

关键词:传感器[14篇]  温度传感器[0篇]  无线监测[1篇]  监测系统[1篇]  

  一、概述
 
  当开关柜长时间运行时,柜内没有特别的通风方式,特别是夏季,柜内温度较高,而目前又没有测温的措施,所以变电站值班人员并不知道柜内温度情况,采取盲运行方式,因此不能即时发现和解决可能存在的问题。
 
  传统的检测方法是通过 RS232 或者RS485 等串行总线将温度信息发给监测中心,由监测中心做出处理的决定。该方法虽然简单,但是串行总线传输方法受串行线路等因素影响,传输距离有限;而且需要长距离布线,维修和维护都比较困难。基于无线传感器网络,利用成熟的无线传输技术,在保持系统可靠性的同时,保证了系统的先进性。无需长距离的复杂布线,每个无线局域网络模块安装灵活,改动安装位置无需重新布线;同时由于除电力电缆以外,无需其他线路的布线,所以也就更加安全、可靠。另外,将多个电缆接头连接成网络后,便于统一管理,实现管理的网络化、自动化。

  二、基于无线传感器网络的开关柜温度监测系统
 
  2.1、系统概述
 
  本系统设计目标分三步,首先设计无线传感器网络的终端采集设备,包括温度传感器选型和采集电路及处理算法实现;然后根据变电站特点设计无线传感器终端设备的安装;最后通过对无线传感器网络的优化,将其应用到电力电缆接头故障监测中,使得电缆故障的监测自动化、无线化、网络化和安全化。
    
  2.2、系统构成
 
  系统由温度传感器、温度巡检仪、无线传输设备、无线监测服务器(接收设备)及其管理软件组成。采用新兴无线传感器网络的组网技术的无线测温系统,实现了对变电站开关柜的温度进行实时在线检测,经过与电力自动化系统连接,在中心监控室内就可以监视运行状态,真正做到了远距离遥测,当被测点温度超过预先设定的阀值时,就发出报警信号及时提醒有关人员采取措施。
    
  2.3、系统特点
 
  系统具有实时在线监测、测量精度可达±0.5℃的准确性;用户可根据自己的需求设置参数的灵活性;不论是产品、还是工具及其维护,都具有系统安全性和可靠性;实现无线设备间自动组网形成 MESH 网络拓扑;实现温度定时采集方式等功能特点。
    
  2.4、系统功能模块简介
 
  传感器部分
  温度探头:采用外加金属壳保护套的 Cu50 热电阻,测量范围-20℃ - +100℃,精度±0.2℃。由于外加金属保护套,一方面可以在安装的时候保护温度探头;另一方面由于金属具有较好的导热特性,所以能够起到传导热量的目的。 
   
  无线网终端设备
  无线网终端设备是本系统的核心,负责本系统的温度数据采集及传输。本系统配置温度传感器接口,实现超温报警。当无线网终端设备去掉温度检测功能之后,并配置相应的软件系统,就可以成为无线中继接点和无线控制终端,所以无线网终端设备(测温)、无线中继接点、无线控制终端设备硬件上具备通用性。 


无线网终端外形参考图


  ③温度巡检仪
  温度巡检仪负责采集温度,并通过RS485 传输送出温度值。该巡检仪接口丰富,可适应多种工业环境报警或其它报警要求。面板有四个LED 显示。可配置温度传感器实现断电超温等声光报警,超温报警来电启动空调系统。控制手段丰富:光电隔离方式 2 路继电器输出ITU(常开型);设置方式灵活、简洁: 3 个按键,分别是功能键、加1及减1键,用来设定温湿度的上下限。 


温度巡检仪参考图

  ④数据远传
  无线网络接口数据传输:由于采用最新的2.4G 无线通讯方式,通讯距离可达100m,通过无线网络路由,可以将传输距离增加到几百米,甚至更远;以太网方式数据传输。在具有以太网接口的机房,可通过10M/100M 网口把从无线网采集到的温度通过Web 方式发布。
   
  ⑤防紧急事件处理
  机房内部可安装紧急按钮,如遇紧急事件的发生,可人工启动报警装置,通知监控中心。
   
  ⑥控制中心的设备
  控制中心设备提供两种方案备选:
     
  第一种方案:配置一台PC机,并开发Windows上的图形化软件及Web服务软件。 


实时监测到现场温度连续变化的情况,以曲线图或柱状图的形式显示

  此种方案具有多项优点:实现温度数据的存储和管理。能实现历史数据查询,根据查询结果及样式打印报表;当温度超过规定值,发出报警信息,提示操作人员检查变电站是否出现故障;系统的温度曲线和温度报表均可以通过Web发布,远端用户可以通过浏览器查询温度历史记录;系统应用软件采用外挂式或嵌入式(留有接口)设计,软件安装容易,操作简单,功能齐全,维护方便。在具有和机房数据通讯的条件下,管理人员可远程对每个环境传感器进行报警值的设置,定义不同级别的报警方式。如有异常可以及时通过声音等方式通知管理人员。报警时软件中报警项显示为红色。

  第二种方案:使用嵌入式Web服务器方案
 
  传统Web服务器以具有高运算处理能力和海量存储容量的工作站或PC机为硬件工作平台,以非实时操作系统为软件工作平台,其上运行的是大型复杂的服务器程序,典型的如基于Windows NT的IIS(Internet Information Server)、基于Unix 的Apache Web Server 等。虽然功能强大,但同时由于设备的软硬件平台过庞大而复杂,需专人维护,也限制了其的广泛使用。基于嵌入式技术的嵌入式Web服务器的出现为解决以上问题开辟了一条崭新途径。
 
  本方案Web服务器以32位嵌入式处理器为硬件工作平台,以嵌入式多任务操作系统(linux)为软件工作平台,配以动态网页、CGI等技术,在嵌入式服务器上运行小型精简的服务器程序。而对于远端用户来说,访问嵌入式Web服务器和访问大型的服务器几乎没有差别。嵌入式服务器具备的小型化、设备功能专一而稳定等优势,可以作为Web服务器端的一个备选方案。
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