基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測系統(tǒng)方案

　　一、概述

　　當(dāng)開關(guān)柜長時(shí)間運(yùn)行時(shí)，柜內(nèi)沒有特別的通風(fēng)方式，特別是夏季，柜內(nèi)溫度較高，而目前又沒有測溫的措施，所以變電站值班人員并不知道柜內(nèi)溫度情況，采取盲運(yùn)行方式，因此不能即時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決可能存在的問題。

　　傳統(tǒng)的檢測方法是通過RS232或者RS485等串行總線將溫度信息發(fā)給監(jiān)測中心，由監(jiān)測中心做出處理的決定。該方法雖然簡單，但是串行總線傳輸方法受串行線路等因素影響，傳輸距離有限；而且需要長距離布線，維修和維護(hù)都比較困難?；跓o線傳感器網(wǎng)絡(luò)，利用成熟的無線傳輸技術(shù)，在保持系統(tǒng)可靠性的同時(shí)，保證了系統(tǒng)的先進(jìn)性。無需長距離的復(fù)雜布線，每個(gè)無線局域網(wǎng)絡(luò)模塊安裝靈活，改動(dòng)安裝位置無需重新布線；同時(shí)由于除電力電纜以外，無需其他線路的布線，所以也就更加安全、可靠。另外，將多個(gè)電纜接頭連接成網(wǎng)絡(luò)后，便于統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)管理的網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化。

　　二、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)柜溫度監(jiān)測系統(tǒng)

　　2.1、系統(tǒng)概述

　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)分三步，首先設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的終端采集設(shè)備，包括溫度傳感器選型和采集電路及處理算法實(shí)現(xiàn)；然后根據(jù)變電站特點(diǎn)設(shè)計(jì)無線傳感器終端設(shè)備的安裝；最后通過對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，將其應(yīng)用到電力電纜接頭故障監(jiān)測中，使得電纜故障的監(jiān)測自動(dòng)化、無線化、網(wǎng)絡(luò)化和安全化。

　　2.2、系統(tǒng)構(gòu)成

　　系統(tǒng)由溫度傳感器、溫度巡檢儀、無線傳輸設(shè)備、無線監(jiān)測服務(wù)器（接收設(shè)備）及其管理軟件組成。采用新興無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)技術(shù)的無線測溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站開關(guān)柜的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測，經(jīng)過與電力自動(dòng)化系統(tǒng)連接，在中心監(jiān)控室內(nèi)就可以監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)，真正做到了遠(yuǎn)距離遙測，當(dāng)被測點(diǎn)溫度超過預(yù)先設(shè)定的閥值時(shí)，就發(fā)出報(bào)警信號(hào)及時(shí)提醒有關(guān)人員采取措施。

　　2.3、系統(tǒng)特點(diǎn)

　　系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)在線監(jiān)測、測量精度可達(dá)±0.5℃的準(zhǔn)確性；用戶可根據(jù)自己的需求設(shè)置參數(shù)的靈活性；不論是產(chǎn)品、還是工具及其維護(hù)，都具有系統(tǒng)安全性和可靠性；實(shí)現(xiàn)無線設(shè)備間自動(dòng)組網(wǎng)形成MESH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?；?shí)現(xiàn)溫度定時(shí)采集方式等功能特點(diǎn)。

　　2.4、系統(tǒng)功能模塊簡介

　　傳感器部分
　　溫度探頭：采用外加金屬殼保護(hù)套的Cu50熱電阻，測量范圍-20℃－+100℃，精度±0.2℃。由于外加金屬保護(hù)套，一方面可以在安裝的時(shí)候保護(hù)溫度探頭；另一方面由于金屬具有較好的導(dǎo)熱特性，所以能夠起到傳導(dǎo)熱量的目的。

　　無線網(wǎng)終端設(shè)備
　　無線網(wǎng)終端設(shè)備是本系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)本系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)采集及傳輸。本系統(tǒng)配置溫度傳感器接口，實(shí)現(xiàn)超溫報(bào)警。當(dāng)無線網(wǎng)終端設(shè)備去掉溫度檢測功能之后，并配置相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，就可以成為無線中繼接點(diǎn)和無線控制終端，所以無線網(wǎng)終端設(shè)備（測溫）、無線中繼接點(diǎn)、無線控制終端設(shè)備硬件上具備通用性。

無線網(wǎng)終端外形參考圖

　?、蹨囟妊矙z儀
　　溫度巡檢儀負(fù)責(zé)采集溫度，并通過RS485傳輸送出溫度值。該巡檢儀接口豐富，可適應(yīng)多種工業(yè)環(huán)境報(bào)警或其它報(bào)警要求。面板有四個(gè)LED顯示?？膳渲脺囟葌鞲衅鲗?shí)現(xiàn)斷電超溫等聲光報(bào)警，超溫報(bào)警來電啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)?？刂剖侄呜S富：光電隔離方式2路繼電器輸出ITU（常開型）；設(shè)置方式靈活、簡潔：3個(gè)按鍵，分別是功能鍵、加1及減1鍵，用來設(shè)定溫濕度的上下限。

溫度巡檢儀參考圖

　?、軘?shù)據(jù)遠(yuǎn)傳
　　無線網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)據(jù)傳輸：由于采用最新的2.4G無線通訊方式，通訊距離可達(dá)100m，通過無線網(wǎng)絡(luò)路由，可以將傳輸距離增加到幾百米，甚至更遠(yuǎn)；以太網(wǎng)方式數(shù)據(jù)傳輸。在具有以太網(wǎng)接口的機(jī)房，可通過10M/100M網(wǎng)口把從無線網(wǎng)采集到的溫度通過Web方式發(fā)布。

　?、莘谰o急事件處理
　　機(jī)房內(nèi)部可安裝緊急按鈕，如遇緊急事件的發(fā)生，可人工啟動(dòng)報(bào)警裝置，通知監(jiān)控中心。

　　⑥控制中心的設(shè)備
　　控制中心設(shè)備提供兩種方案備選：

　　第一種方案：配置一臺(tái)PC機(jī)，并開發(fā)Windows上的圖形化軟件及Web服務(wù)軟件。

實(shí)時(shí)監(jiān)測到現(xiàn)場溫度連續(xù)變化的情況，以曲線圖或柱狀圖的形式顯示

　　此種方案具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。能實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢，根據(jù)查詢結(jié)果及樣式打印報(bào)表；當(dāng)溫度超過規(guī)定值，發(fā)出報(bào)警信息，提示操作人員檢查變電站是否出現(xiàn)故障；系統(tǒng)的溫度曲線和溫度報(bào)表均可以通過Web發(fā)布，遠(yuǎn)端用戶可以通過瀏覽器查詢溫度歷史記錄；系統(tǒng)應(yīng)用軟件采用外掛式或嵌入式（留有接口）設(shè)計(jì)，軟件安裝容易，操作簡單，功能齊全，維護(hù)方便。在具有和機(jī)房數(shù)據(jù)通訊的條件下，管理人員可遠(yuǎn)程對(duì)每個(gè)環(huán)境傳感器進(jìn)行報(bào)警值的設(shè)置，定義不同級(jí)別的報(bào)警方式。如有異?？梢约皶r(shí)通過聲音等方式通知管理人員。報(bào)警時(shí)軟件中報(bào)警項(xiàng)顯示為紅色。

　　第二種方案：使用嵌入式Web服務(wù)器方案

　　傳統(tǒng)Web服務(wù)器以具有高運(yùn)算處理能力和海量存儲(chǔ)容量的工作站或PC機(jī)為硬件工作平臺(tái)，以非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件工作平臺(tái)，其上運(yùn)行的是大型復(fù)雜的服務(wù)器程序，典型的如基于WindowsNT的IIS（InternetInformationServer）、基于Unix的ApacheWebServer等。雖然功能強(qiáng)大，但同時(shí)由于設(shè)備的軟硬件平臺(tái)過龐大而復(fù)雜，需專人維護(hù)，也限制了其的廣泛使用?；谇度胧郊夹g(shù)的嵌入式Web服務(wù)器的出現(xiàn)為解決以上問題開辟了一條嶄新途徑。

　　本方案Web服務(wù)器以32位嵌入式處理器為硬件工作平臺(tái)，以嵌入式多任務(wù)操作系統(tǒng)（linux）為軟件工作平臺(tái)，配以動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁、CGI等技術(shù)，在嵌入式服務(wù)器上運(yùn)行小型精簡的服務(wù)器程序。而對(duì)于遠(yuǎn)端用戶來說，訪問嵌入式Web服務(wù)器和訪問大型的服務(wù)器幾乎沒有差別。嵌入式服務(wù)器具備的小型化、設(shè)備功能專一而穩(wěn)定等優(yōu)勢，可以作為Web服務(wù)器端的一個(gè)備選方案。1