新疆龍源風(fēng)力發(fā)電有限公司 甘 猛 陳嵩林 楊俊浩

大部分升壓站創(chuàng)建時間較長，從而出現(xiàn)了各種老舊設(shè)備。各種新型工藝、材料及技術(shù)的不合理應(yīng)用會影響智能風(fēng)電場建設(shè)效果。此外省公司初步建成集控中心，能使工程現(xiàn)場逐漸實現(xiàn)無人監(jiān)管目標，為此需在現(xiàn)場科學(xué)、準確、完善設(shè)置各種數(shù)據(jù)采集節(jié)點?，F(xiàn)場中的維護管理人員在日常巡檢工作中會發(fā)現(xiàn)，某些設(shè)備位置因無法合理接近從而影響巡檢工作的順利實施，而其中部分信號對于相關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定有序運行發(fā)展具有重要作用?，F(xiàn)場管理人員不能準確把握各種設(shè)備實際運行狀態(tài)，在初期產(chǎn)生故障問題后沒有合理應(yīng)對。

如，主變中性點相關(guān)接地變壓器對應(yīng)電纜溫度，借助額外設(shè)置非接觸形式的紅外測溫傳感裝置能全面采集各種溫度信息，為監(jiān)控人員合理應(yīng)用提供有效參考，而DTU 模塊能順利把所采集信息利用網(wǎng)絡(luò)渠道直接傳輸至云端，確?，F(xiàn)場人員可輕松利用移動端對設(shè)備溫度信息進行合理檢測，假如溫度數(shù)值超出設(shè)定參數(shù)，云系統(tǒng)能為專業(yè)運維管理者自動提供參考數(shù)據(jù)，幫助準確把握設(shè)備運行故障和異常問題，借助合理措施引導(dǎo)設(shè)備穩(wěn)定運行。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前國內(nèi)電力產(chǎn)業(yè)面臨著較為嚴峻的發(fā)展形勢，電力生產(chǎn)方面的投入及最終產(chǎn)能無法達到一種平衡狀態(tài)，影響電力生產(chǎn)的協(xié)調(diào)發(fā)展，技術(shù)更新速度較慢，存在突出的設(shè)備老化現(xiàn)象，也成為限制智能電站建設(shè)發(fā)展的核心元素，為此需合理構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)與生產(chǎn)設(shè)備大數(shù)據(jù)全面融合的基礎(chǔ)平臺，對于電力產(chǎn)業(yè)具有積極影響。當前國內(nèi)各個電廠普遍應(yīng)用人工方式實施監(jiān)控，對于設(shè)備數(shù)據(jù)實時變化尚未形成及時反應(yīng)，同時還會消耗大量的人力資源?，F(xiàn)有自動化數(shù)據(jù)綜合化采集平臺主要借助多種線路實施信息傳遞，整體通信距離較長，傳輸效率低下。對于互聯(lián)網(wǎng)和設(shè)備實施信息全面融合技術(shù)依然存在一定問題和缺陷，無法全面推廣和應(yīng)用。

聯(lián)系國內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)實際發(fā)展狀況以及規(guī)律特征分析，通過深入研究升壓站核心部位，檢測相關(guān)運行狀態(tài)，能幫助改善設(shè)備運行質(zhì)量，優(yōu)化現(xiàn)場管理質(zhì)量。此外，在完善的基礎(chǔ)設(shè)施及技術(shù)條件下，也為相關(guān)實踐和研究工作提供了有效參考。以核心部位早期狀況為基礎(chǔ)開展合理監(jiān)控，提供智能預(yù)警是一種重要的研究領(lǐng)域，但卻沒有得到充分重視。此次項目研究工作不但具備良好經(jīng)濟價值和科學(xué)價值，是風(fēng)電場運維以及技術(shù)應(yīng)用主要發(fā)展趨勢。

2 基于透傳DTU 模塊的非接觸式紅外測溫系統(tǒng)主要研究內(nèi)容和目標

2.1 研究內(nèi)容

以透傳DTU 元件為基礎(chǔ)的非接觸模式紅外測溫系統(tǒng)包括云服務(wù)器、4G-DTU 元件及紅外測溫傳感裝置等部分構(gòu)成。對應(yīng)操作流程如下：紅外測溫傳感裝置能夠?qū)Σ煌O(jiān)測節(jié)點所測溫度數(shù)據(jù)實施有效采集，隨后借助RS485串口總線把所采集信息順利傳輸?shù)?G-DTU 模塊內(nèi)，在DTU 板塊順利接收各種信息數(shù)據(jù)后能進行可續(xù)處理，利用無線網(wǎng)絡(luò)渠道可把各種信息數(shù)據(jù)直接傳送到云服務(wù)器裝置，并在數(shù)據(jù)庫內(nèi)進行合理儲存。移動客戶端還有PC 客戶端相關(guān)展示界面能實時展示出不同監(jiān)測節(jié)點溫度參數(shù)信息，及時推送故障報警，提供歷史數(shù)據(jù)分析查詢功能。

以DTU 為基礎(chǔ)的水資源應(yīng)用信息管理系統(tǒng)具體功能涵蓋實時采集節(jié)點設(shè)備溫度信息、統(tǒng)計存儲溫度數(shù)據(jù)、推送溫度超限預(yù)警、移動端小程序和PC客戶端展示溫度信息等，具體特征如下：數(shù)據(jù)庫和云服務(wù)器能支持終端實時更新相關(guān)信息數(shù)據(jù)，發(fā)揮出遠程管理及監(jiān)控功能；不會被環(huán)境和地理位置所影響和限制，只要存在移動4G 信號，各個地方都能順利進行信息傳送，幫助改善傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)所存在的封閉內(nèi)網(wǎng)缺陷；方便擴展，擁有較強通用性，針對不同設(shè)備和應(yīng)用場景，只需明確數(shù)個節(jié)點位置信息，合理設(shè)置DTU 元件及智能傳感器，能幫助順利開展數(shù)據(jù)傳輸工作[1]。

2.2 研究目標

針對站內(nèi)空間各個關(guān)鍵測溫節(jié)點可合理設(shè)置紅外測溫設(shè)備，進一步完善原有監(jiān)控布置，保障實現(xiàn)無盲點和死角。在收集相應(yīng)溫度信息后，通過監(jiān)控界面進行準確顯示，連接無線互聯(lián)網(wǎng)，將各項信息數(shù)據(jù)及時傳送至平臺運算，確保運維管理人員能通過移動端實施查找各種信息數(shù)據(jù)。借助云系統(tǒng)合理采集溫度信息，做好處理分析工作，對相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)變化進行全天候智能監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常溫度變化后需立刻進行推送預(yù)警，準確預(yù)測設(shè)備隱患故障。

2.3 創(chuàng)新點

傳統(tǒng)模式下的信息數(shù)據(jù)采集工作只能借助數(shù)據(jù)線實施信息傳輸，進一步影響測量精度、降低抗干擾能力，同時長距離傳輸也進一步擴大整體施工成本。結(jié)束數(shù)據(jù)采集工作并傳送到監(jiān)控系統(tǒng)，還應(yīng)該額外利用人工方式開展監(jiān)盤工作，實時關(guān)注數(shù)據(jù)變化，導(dǎo)致工作量進一步擴大，同時形成了各種不可控因素，影響監(jiān)控效果、導(dǎo)致監(jiān)控不及時。而通過此次項目研究，能幫助改善傳統(tǒng)信息采集傳送缺陷，借助無線網(wǎng)絡(luò)快速傳送信息有效節(jié)約各種財力、人力和物力投入，方便管理人員對設(shè)備實時運行信息進行合理查看，設(shè)計針對性警報值，在出現(xiàn)設(shè)備異常運行條件下，確保專業(yè)運維管理人員能順利接收報警信息，進行科學(xué)處置。

3 基于透傳DTU 模塊的非接觸式紅外測溫系統(tǒng)設(shè)計方案及具體實施

3.1 測溫傳感器

DTU 為基礎(chǔ)的紅外測溫系統(tǒng)內(nèi)部硬件部分涵蓋數(shù)據(jù)傳輸及測溫傳感裝置兩部分。測溫傳感裝置方面，需聯(lián)系現(xiàn)實需求選擇適合測溫傳感裝置，有助于系統(tǒng)穩(wěn)定運行。當前應(yīng)用較為頻繁的是非接觸形式紅外測溫傳感系統(tǒng)，該種測溫傳感器主要應(yīng)用MODBUS-RTU 通訊協(xié)議，借助RS485通信接口順利將各種信息數(shù)據(jù)傳輸至DTU 模塊內(nèi)。此協(xié)議在相同通訊線內(nèi)主要以應(yīng)答形式為主，僅限于終端設(shè)備和主機系統(tǒng)間實施順暢通訊，禁止各個獨立終端設(shè)備實施信息交換，如此在初始化階段各種終端設(shè)備不會隨意占用通訊線路，但僅能響應(yīng)本機查詢信號。不同傳感器都設(shè)計了專有地址編碼，通過主機進行尋址操作，傳感器能夠自動回應(yīng)相關(guān)地址查詢，幫助傳感器和主機系統(tǒng)間形成順暢通訊[2]。

3.2 信息傳輸裝置

DTU 能幫助把串口信息順利轉(zhuǎn)化成IP 數(shù)據(jù)、或把IP 信息直接轉(zhuǎn)化成串口信息，隨后借助無線通信網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)信息傳輸至終端系統(tǒng)。系統(tǒng)借助塔石DTU 模塊幫助實現(xiàn)信息傳輸功能，包括電源模塊、無線通信元件及CPU 控制元件等部分，數(shù)據(jù)信息傳遞規(guī)模大、傳輸速度快、整體通信費用較低，同時不會被所處環(huán)境及地理位置所影響，擁有突出的實時性特征。DTU 運行模式屬于網(wǎng)絡(luò)透傳模式，服務(wù)器連接形式是TCP 長連接，確保DTU 和服務(wù)器間穩(wěn)定連接。啟動注冊包，針對不同DTU 設(shè)置專用編碼，將相關(guān)數(shù)據(jù)信息及時傳輸至云服務(wù)器DTU 內(nèi)。以DTU 為基礎(chǔ)的信息系統(tǒng)可進一步分成數(shù)據(jù)庫、PC 客戶端及數(shù)據(jù)采集等模塊。

3.3 數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)

信息數(shù)據(jù)采集模塊能針對相關(guān)信息進行有效收集和存儲，其主要功能為對IP 端和服務(wù)器進行合理監(jiān)測，對DTU 端TCP 連接請求進行合理監(jiān)聽，借助三次握手和DTU 創(chuàng)建有效連接以及在線接收DTU 傳輸數(shù)據(jù)包。信息采集模塊在順利接收DTU 傳輸數(shù)據(jù)包后，根據(jù)相應(yīng)的格式定義進行數(shù)據(jù)解析和校驗，隨后在數(shù)據(jù)庫內(nèi)合理存儲各種數(shù)據(jù)信息（圖1）。

圖1 信息數(shù)據(jù)采集流程

PC 客戶端相關(guān)展示界面內(nèi)，能夠?qū)⒉煌瑐鞲衅鳟斎铡斣?、當季度以及當年的溫度變化和溫度信息全面展示出來。將溫度信息采集間隔設(shè)計成10秒，此外假如溫度參數(shù)超出預(yù)期設(shè)計值便會進行合理預(yù)警，警示設(shè)備運行中的異常升溫問題。此風(fēng)電場內(nèi)接地變電纜測溫管理系統(tǒng)能夠針對電纜頭溫度進行全面檢測，以十秒為間隔進行數(shù)據(jù)刷新，利用溫度變化圖可以將溫度變化狀態(tài)準確體現(xiàn)出來。為有效管理設(shè)備節(jié)點溫度信息，應(yīng)對溫度信息進行有效采集分析，構(gòu)建溫度數(shù)據(jù)庫。相關(guān)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)包含下列功能：數(shù)據(jù)存儲和傳送、不同節(jié)點設(shè)備信息查詢、小程序和PC 客戶端界面數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)設(shè)置刪除、修改和更新、用戶數(shù)據(jù)安全管理。

3.4 具體實施

此次項目中的各種硬件設(shè)備主要通過淘寶進行采購，順利采購硬件后進行自主調(diào)試和組裝，發(fā)揮出理想效果。相關(guān)硬件設(shè)備涵蓋工業(yè)級控制器、紅色測溫傳感裝置、聲光警報器、電控箱、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、DTU 模塊、組態(tài)軟件、RS485傳輸線、SIM 卡、DTU 數(shù)據(jù)傳送模塊等。紅外測溫傳感裝置具備毫秒級響應(yīng)速度及持續(xù)在線測溫、非接觸測量、多樣信號變速傳輸?shù)葍?yōu)勢，對應(yīng)輸出信號屬于4～20mA 電流信號，相關(guān)響應(yīng)速度達到150ms，相關(guān)運行電源是24V DC，相關(guān)測量精度維持在1%左右或1.5℃，選擇0.8～18um 以內(nèi)的紅外輻射量，幫助用戶合理展開測量工作，順利接近各種移動目標。

利用組態(tài)王軟件對組態(tài)畫面進行合理建構(gòu)，把紅外測溫傳感裝置所采集信息實時展示出來，合理設(shè)計預(yù)警值，組態(tài)王界面還能夠提供歷史信息查詢功能，方便對不同時段溫度參數(shù)進行有效查詢，輔助值班人員實施統(tǒng)計分析。而紅外測溫系統(tǒng)對應(yīng)信息數(shù)據(jù)主要借助RS485接口和DTU 模塊進行連接，有利于值班人員開展分析統(tǒng)計工作。報警方式包括微信、電話及短信等形式，能夠設(shè)置多種提示對象[3]。