摘要：針對目前礦井井下電力電纜的現狀，設計了一種基于無線傳感器網絡的礦井井下電力電纜溫度監測裝置，采用2.4G的無線射頻技術作為通信方式，給出了裝置的無線測溫裝置和溫度監控管理軟件。該裝置克服了傳統井下電力電纜無法對溫度進行監測的局限性，避免了其他無線通信技術通信方式差的缺點，成本低廉且工作可靠，具有有很好的經濟和社會效益。

關鍵詞：2.4G；無線測溫裝置；溫度監控管理軟件

煤礦井下環境惡劣，容易發生各種危險，為了保證煤礦的安全生產，需要適時監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容，目前國內外應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。

電纜敷設和使用狀態影響了電纜的使用壽命。電纜在使用一段時間后，在外部環境影響下，常發生絕緣老化，同時伴隨著高溫，局部放電等狀態，一旦電力電纜發現故障，但也浪費了大量的人力物力，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控管理軟件兩部分構成。本裝置前面有一個溫度信息采集儀，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，就可以實時采集到，地跟蹤溫度變化，并采用2.4G射頻技術將溫度數據傳輸出去，為在井下復雜環境中，使用無線信息采集提供了保障。安全便捷，提高數據采集效率。

1、無線測溫裝置

1.1溫度信息采集功能設計

該設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上，地跟蹤溫度變化。

1.2無線溫度傳感器技術指標：

（1）溫度測量方法應該是直接接觸溫度測量：（2）溫度傳感方法應該是無線傳輸，50至100米的發送范圍；（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）溫度傳感器電池設計的續航能力至少工作超過3年免維護。

1.3傳感器的安裝方式

安裝無線溫度傳感器時候，將該面貼到被測物體表面，并用尼龍扎帶將其固定在被測物體上，根據實際情況的不同，也可采用粘結或其它方法固定。

圖1 無線測溫傳感器

2、溫度智能接收機功能設計

2.1溫度接收機組成

溫度智能接收機由電子模塊組成，智能化，速度快、穩定可靠。該設備可及時將傳感器采集的溫度信息進行數字化分析處理，裝置可及時得到各被測點正常、告警等溫度信息。具有報警輸出功能，一個無源繼電器接點輸出，1個常開和1個常閉觸點。

當發生超溫報警時，報警輸出可控制外部設備動作或用于報警指示，可以是指示燈或報警音響。

圖2 溫度智能接收機

2.2溫度接收機設計標準

具有標準的RS-485接口，支持網絡方式運行，該接口用于與上位計算機通信，接口可以支持128個無線溫度監測儀聯網運行。

2.3溫度接收機性能指標

如表1所示。

表1

3、溫度監控管理軟件設計

監控程序是一個實時溫度監控軟件，提取其中的溫度信息，繪制溫度實時曲線或者存儲歷史記錄，可以預先設置溫度報警閥值，具備溫度報警功能。該軟件運行在上位機上，用來處理溫度傳感器從井下電纜接頭處采集的溫度數據。

溫度監控管理軟件設計思路借鑒人工定點定時手持檢測儀使用；裝置軟件操作簡單，界面清晰；軟件能夠實時顯示裝置和存儲每個溫度測量點的實際溫度；設備軟件的統計功能：可以記錄，存儲數據和測量點的溫度報警時間和歷史數據可以圖形分析顯示；設備的軟件可以提供高溫預警警報設備軟件支持數據網絡共享，網頁瀏覽支持。

4、安科瑞測溫產品介紹

a.電池供電型無線溫度傳感器

安裝于發熱部位，采集溫度量并通過無線方式傳輸的傳感器。

目前無線溫度傳感器有三款：

b.CT感應取電無線溫度傳感器

安裝于斷路器觸頭、母排、電纜搭接點等大電流處，采集溫度量并通過無線方式傳輸的傳感器。

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）和ATE200（表帶式，主要用于斷路器觸頭等接點捆綁安裝，因安裝較ATE100更方便，電纜/銅排等搭接點也常選用）。

圖3 無線測溫帶操顯功能（就地顯示）

Acrel-2000T/B無線測溫壁掛式監控設備，內存4G,硬盤128G,以太網口，顯示器12寸，分辨率800*600，可選Web平臺/App服務器，柜體尺寸480*420*200（單位mm），配置IPAD,安裝ACREL-2000/T軟件。就地實時顯示溫度分布以及報警等詳細參數。

圖4 無線測溫采集設備配置方案

5、總結

本裝置可報告運行中所有被測井下電纜易發熱部件溫升，為設備安全運行提供數據依據：裝置數據庫通過人機界面將地理分布圖、接點溫度運行參數、告警信息、歷史參數等通過圖形，表格，曲線圖，柱狀圖等形式直觀顯示，為決策直接，數據依據歷史參數，消除隱患危險，減少意外發生。

【參考文獻】

• 林蔚，用于變電站的無線式溫度監測預警系統及其在中山局的應用[D]，華南理工大學，2013。
• 劉園園，井下電力電纜無線測溫裝置的應用研究。
• 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版。