摘要：針對(duì)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(cè)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(cè)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(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)了解煤礦井下的各種情況，井下電力裝置中電纜溫度的測(cè)量?jī)?nèi)容，目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用方向主要面向礦井電纜溫度在線測(cè)量及電廠電纜溝的裝置性溫度測(cè)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(duì)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(cè)溫裝置。本裝置由無線測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量方法應(yīng)該是直接接觸溫度測(cè)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(cè)量精度±0.05，測(cè)量誤差±0.5℃，測(cè)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(cè)物體表面，并用尼龍?jiān)鷰⑵涔潭ㄔ诒粶y(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)儀使用；裝置軟件操作簡(jiǎn)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)溫帶操顯功能（就地顯示）
Acrel-2000T/B無線測(cè)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(cè)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(cè)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)】
