基于透傳DTU模塊的非接觸式紅外測溫系統

新疆龍源風力發電有限公司 甘 猛 陳嵩林 楊俊浩

大部分升壓站創建時間較長，從而出現了各種老舊設備。各種新型工藝、材料及技術的不合理應用會影響智能風電場建設效果。此外省公司初步建成集控中心，能使工程現場逐漸實現無人監管目標，為此需在現場科學、準確、完善設置各種數據采集節點?，F場中的維護管理人員在日常巡檢工作中會發現，某些設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設備的穩定有序運行發展具有重要作用?，F場管理人員不能準確把握各種設備實際運行狀態，在初期產生故障問題后沒有合理應對。

如，主變中性點相關接地變壓器對應電纜溫度，借助額外設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，為監控人員合理應用提供有效參考，而DTU 模塊能順利把所采集信息利用網絡渠道直接傳輸至云端，確?，F場人員可輕松利用移動端對設備溫度信息進行合理檢測，假如溫度數值超出設定參數，云系統能為專業運維管理者自動提供參考數據，幫助準確把握設備運行故障和異常問題，借助合理措施引導設備穩定運行。

1 國內外研究現狀

目前國內電力產業面臨著較為嚴峻的發展形勢，電力生產方面的投入及最終產能無法達到一種平衡狀態，影響電力生產的協調發展，技術更新速度較慢，存在突出的設備老化現象，也成為限制智能電站建設發展的核心元素，為此需合理構建互聯網與生產設備大數據全面融合的基礎平臺，對于電力產業具有積極影響。當前國內各個電廠普遍應用人工方式實施監控，對于設備數據實時變化尚未形成及時反應，同時還會消耗大量的人力資源?，F有自動化數據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。對于互聯網和設備實施信息全面融合技術依然存在一定問題和缺陷，無法全面推廣和應用。

聯系國內風電產業實際發展狀況以及規律特征分析，通過深入研究升壓站核心部位，檢測相關運行狀態，能幫助改善設備運行質量，優化現場管理質量。此外，在完善的基礎設施及技術條件下，也為相關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開展合理監控，提供智能預警是一種重要的研究領域，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濟價值和科學價值，是風電場運維以及技術應用主要發展趨勢。

2 基于透傳DTU 模塊的非接觸式紅外測溫系統主要研究內容和目標

2.1 研究內容

以透傳DTU 元件為基礎的非接觸模式紅外測溫系統包括云服務器、4G-DTU 元件及紅外測溫傳感裝置等部分構成。對應操作流程如下：紅外測溫傳感裝置能夠對不同監測節點所測溫度數據實施有效采集，隨后借助RS485串口總線把所采集信息順利傳輸到4G-DTU 模塊內，在DTU 板塊順利接收各種信息數據后能進行可續處理，利用無線網絡渠道可把各種信息數據直接傳送到云服務器裝置，并在數據庫內進行合理儲存。移動客戶端還有PC 客戶端相關展示界面能實時展示出不同監測節點溫度參數信息，及時推送故障報警，提供歷史數據分析查詢功能。

以DTU 為基礎的水資源應用信息管理系統具體功能涵蓋實時采集節點設備溫度信息、統計存儲溫度數據、推送溫度超限預警、移動端小程序和PC客戶端展示溫度信息等，具體特征如下：數據庫和云服務器能支持終端實時更新相關信息數據，發揮出遠程管理及監控功能；不會被環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，幫助改善傳統監控系統所存在的封閉內網缺陷；方便擴展，擁有較強通用性，針對不同設備和應用場景，只需明確數個節點位置信息，合理設置DTU 元件及智能傳感器，能幫助順利開展數據傳輸工作[1]。

2.2 研究目標

針對站內空間各個關鍵測溫節點可合理設置紅外測溫設備，進一步完善原有監控布置，保障實現無盲點和死角。在收集相應溫度信息后，通過監控界面進行準確顯示，連接無線互聯網，將各項信息數據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據。借助云系統合理采集溫度信息，做好處理分析工作，對相關數據參數變化進行全天候智能監測，發現異常溫度變化后需立刻進行推送預警，準確預測設備隱患故障。

2.3 創新點

傳統模式下的信息數據采集工作只能借助數據線實施信息傳輸，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。結束數據采集工作并傳送到監控系統，還應該額外利用人工方式開展監盤工作，實時關注數據變化，導致工作量進一步擴大，同時形成了各種不可控因素，影響監控效果、導致監控不及時。而通過此次項目研究，能幫助改善傳統信息采集傳送缺陷，借助無線網絡快速傳送信息有效節約各種財力、人力和物力投入，方便管理人員對設備實時運行信息進行合理查看，設計針對性警報值，在出現設備異常運行條件下，確保專業運維管理人員能順利接收報警信息，進行科學處置。

3 基于透傳DTU 模塊的非接觸式紅外測溫系統設計方案及具體實施

3.1 測溫傳感器

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

3.2 信息傳輸裝置

DTU 能幫助把串口信息順利轉化成IP 數據、或把IP 信息直接轉化成串口信息，隨后借助無線通信網絡把數據信息傳輸至終端系統。系統借助塔石DTU 模塊幫助實現信息傳輸功能，包括電源模塊、無線通信元件及CPU 控制元件等部分，數據信息傳遞規模大、傳輸速度快、整體通信費用較低，同時不會被所處環境及地理位置所影響，擁有突出的實時性特征。DTU 運行模式屬于網絡透傳模式，服務器連接形式是TCP 長連接，確保DTU 和服務器間穩定連接。啟動注冊包，針對不同DTU 設置專用編碼，將相關數據信息及時傳輸至云服務器DTU 內。以DTU 為基礎的信息系統可進一步分成數據庫、PC 客戶端及數據采集等模塊。

3.3 數據信息管理系統

信息數據采集模塊能針對相關信息進行有效收集和存儲，其主要功能為對IP 端和服務器進行合理監測，對DTU 端TCP 連接請求進行合理監聽，借助三次握手和DTU 創建有效連接以及在線接收DTU 傳輸數據包。信息采集模塊在順利接收DTU 傳輸數據包后，根據相應的格式定義進行數據解析和校驗，隨后在數據庫內合理存儲各種數據信息（圖1）。

圖1 信息數據采集流程

PC 客戶端相關展示界面內，能夠將不同傳感器當日、當月、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計成10秒，此外假如溫度參數超出預期設計值便會進行合理預警，警示設備運行中的異常升溫問題。此風電場內接地變電纜測溫管理系統能夠針對電纜頭溫度進行全面檢測，以十秒為間隔進行數據刷新，利用溫度變化圖可以將溫度變化狀態準確體現出來。為有效管理設備節點溫度信息，應對溫度信息進行有效采集分析，構建溫度數據庫。相關數據庫管理系統包含下列功能：數據存儲和傳送、不同節點設備信息查詢、小程序和PC 客戶端界面數據更新、系統設置刪除、修改和更新、用戶數據安全管理。

3.4 具體實施

此次項目中的各種硬件設備主要通過淘寶進行采購，順利采購硬件后進行自主調試和組裝，發揮出理想效果。相關硬件設備涵蓋工業級控制器、紅色測溫傳感裝置、聲光警報器、電控箱、工業物聯網、DTU 模塊、組態軟件、RS485傳輸線、SIM 卡、DTU 數據傳送模塊等。紅外測溫傳感裝置具備毫秒級響應速度及持續在線測溫、非接觸測量、多樣信號變速傳輸等優勢，對應輸出信號屬于4～20mA 電流信號，相關響應速度達到150ms，相關運行電源是24V DC，相關測量精度維持在1%左右或1.5℃，選擇0.8～18um 以內的紅外輻射量，幫助用戶合理展開測量工作，順利接近各種移動目標。

利用組態王軟件對組態畫面進行合理建構，把紅外測溫傳感裝置所采集信息實時展示出來，合理設計預警值，組態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進行有效查詢，輔助值班人員實施統計分析。而紅外測溫系統對應信息數據主要借助RS485接口和DTU 模塊進行連接，有利于值班人員開展分析統計工作。報警方式包括微信、電話及短信等形式，能夠設置多種提示對象[3]。