无线测温在煤矿井下电力电缆上的应用
摘要：针对目前矿井井下电力电缆的现状，设计了一种基于无线传感器网络的矿井井下电力电缆温度监测装置，采用2.4G的无线射频技术作为通信方式，给出了装置的无线测温装置和温度监控管理软件。该装置克服了传统井下电力电缆无法对温度进行监测的局限性，避免了其他无线通信技术通信方式差的缺点，成本低廉且工作可靠，具有有很好的经济和社会效益。
关键词：2.4G；无线测温装置；温度监控管理软件
煤矿井下环境恶劣，容易发生各种危险，为了保证煤矿的安全生产，需要适时监测了解煤矿井下的各种情况，井下电力装置中电缆温度的测量内容，目前国内外应用方向主要面向矿井电缆温度在线测量及电厂电缆沟的装置性温度测量，并且装置庞大，资金投入大。
电缆敷设和使用状态影响了电缆的使用寿命。电缆在使用一段时间后，在外部环境影响下，常发生绝缘老化，同时伴随着高温，局部放电等状态，一旦电力电缆发现故障，但也浪费了大量的人力物力，且井下电缆电缆维修非常困难。针对上述问题，本文提出了一种基于无线传感技术的井下电力电缆无线测温装置。本装置由无线测温装置和温度监控管理软件两部分构成。本装置前面有一个温度信息采集仪，无线温度传感器，通过将温度信息采集装置安装在地下电力电缆的接头处，就可以实时采集到，地跟踪温度变化，并采用2.4G射频技术将温度数据传输出去，为在井下复杂环境中，使用无线信息采集提供了保障。安全便捷，提高数据采集效率。
1、无线测温装置
1.1温度信息采集功能设计
该设备采用无线温度传感器采集的井下电缆接头的温度，温度传感器可以安装被测点上，地跟踪温度变化。
1.2无线温度传感器技术指标：
（1）温度测量方法应该是直接接触温度测量：（2）温度传感方法应该是无线传输，50至100米的发送范围；（3）温度传感器测量精度±0.05，测量误差±0.5℃，测温范围：-20~+125℃；（4）温度传感器电池设计的续航能力至少工作超过3年免维护。
1.3传感器的安装方式
安装无线温度传感器时候，将该面贴到被测物体表面，并用尼龙扎带将其固定在被测物体上，根据实际情况的不同，也可采用粘结或其它方法固定。
图1 无线测温传感器
2、温度智能接收机功能设计
2.1温度接收机组成
温度智能接收机由电子模块组成，智能化，速度快、稳定可靠。该设备可及时将传感器采集的温度信息进行数字化分析处理，装置可及时得到各被测点正常、告警等温度信息。具有报警输出功能，一个无源继电器接点输出，1个常开和1个常闭触点。
当发生超温报警时，报警输出可控制外部设备动作或用于报警指示，可以是指示灯或报警音响。
图2 温度智能接收机
2.2温度接收机设计标准
具有标准的RS-485接口，支持网络方式运行，该接口用于与上位计算机通信，接口可以支持128个无线温度监测仪联网运行。
2.3温度接收机性能指标
如表1所示。
表1
3、温度监控管理软件设计
监控程序是一个实时温度监控软件，提取其中的温度信息，绘制温度实时曲线或者存储历史记录，可以预先设置温度报警阀值，具备温度报警功能。该软件运行在上位机上，用来处理温度传感器从井下电缆接头处采集的温度数据。
温度监控管理软件设计思路借鉴人工定点定时手持检测仪使用；装置软件操作简单，界面清晰；软件能够实时显示装置和存储每个温度测量点的实际温度；设备软件的统计功能：可以记录，存储数据和测量点的温度报警时间和历史数据可以图形分析显示；设备的软件可以提供高温预警警报设备软件支持数据网络共享，网页浏览支持。
4、安科瑞测温产品介绍
a.电池供电型无线温度传感器
安装于发热部位，采集温度量并通过无线方式传输的传感器。
目前无线温度传感器有三款：
b.CT感应取电无线温度传感器
安装于断路器触头、母排、电缆搭接点等大电流处，采集温度量并通过无线方式传输的传感器。
目前无线温度传感器有两款：
安科瑞无线测温就地显示配置：
ASD300/320智能操控装置可连接12路无线温度传感器，ARTM-Pn无线测温装置可以连接18路无线温度传感器，无源（CT取电）方式为ATE300（捆绑式安装），有源（电池供电）方式为ATE100（螺栓式安装，主要用于电缆/铜排等螺丝固定的搭接点）和ATE200（表带式，主要用于断路器触头等接点捆绑安装，因安装较ATE100更方便，电缆/铜排等搭接点也常选用）。
图3 无线测温带操显功能（就地显示）
Acrel-2000T/B无线测温壁挂式监控设备，内存4G,硬盘128G,以太网口，显示器12寸，分辨率800*600，可选Web平台/App服务器，柜体尺寸480*420*200（单位mm），配置IPAD,安装ACREL-2000/T软件。就地实时显示温度分布以及报警等详细参数。
图4 无线测温采集设备配置方案
5、总结
本装置可报告运行中所有被测井下电缆易发热部件温升，为设备安全运行提供数据依据：装置数据库通过人机界面将地理分布图、接点温度运行参数、告警信息、历史参数等通过图形，表格，曲线图，柱状图等形式直观显示，为决策直接，数据依据历史参数，消除隐患危险，减少意外发生。
