基于透传DTU模块的非接触式红外测温系统

新疆龙源风力发电有限公司 甘 猛 陈嵩林 杨俊浩

大部分升压站创建时间较长，从而出现了各种老旧设备。各种新型工艺、材料及技术的不合理应用会影响智能风电场建设效果。此外省公司初步建成集控中心，能使工程现场逐渐实现无人监管目标，为此需在现场科学、准确、完善设置各种数据采集节点。现场中的维护管理人员在日常巡检工作中会发现，某些设备位置因无法合理接近从而影响巡检工作的顺利实施，而其中部分信号对于相关设备的稳定有序运行发展具有重要作用。现场管理人员不能准确把握各种设备实际运行状态，在初期产生故障问题后没有合理应对。

如，主变中性点相关接地变压器对应电缆温度，借助额外设置非接触形式的红外测温传感装置能全面采集各种温度信息，为监控人员合理应用提供有效参考，而DTU 模块能顺利把所采集信息利用网络渠道直接传输至云端，确保现场人员可轻松利用移动端对设备温度信息进行合理检测，假如温度数值超出设定参数，云系统能为专业运维管理者自动提供参考数据，帮助准确把握设备运行故障和异常问题，借助合理措施引导设备稳定运行。

1 国内外研究现状

目前国内电力产业面临着较为严峻的发展形势，电力生产方面的投入及最终产能无法达到一种平衡状态，影响电力生产的协调发展，技术更新速度较慢，存在突出的设备老化现象，也成为限制智能电站建设发展的核心元素，为此需合理构建互联网与生产设备大数据全面融合的基础平台，对于电力产业具有积极影响。当前国内各个电厂普遍应用人工方式实施监控，对于设备数据实时变化尚未形成及时反应，同时还会消耗大量的人力资源。现有自动化数据综合化采集平台主要借助多种线路实施信息传递，整体通信距离较长，传输效率低下。对于互联网和设备实施信息全面融合技术依然存在一定问题和缺陷，无法全面推广和应用。

联系国内风电产业实际发展状况以及规律特征分析，通过深入研究升压站核心部位，检测相关运行状态，能帮助改善设备运行质量，优化现场管理质量。此外，在完善的基础设施及技术条件下，也为相关实践和研究工作提供了有效参考。以核心部位早期状况为基础开展合理监控，提供智能预警是一种重要的研究领域，但却没有得到充分重视。此次项目研究工作不但具备良好经济价值和科学价值，是风电场运维以及技术应用主要发展趋势。

2 基于透传DTU 模块的非接触式红外测温系统主要研究内容和目标

2.1 研究内容

以透传DTU 元件为基础的非接触模式红外测温系统包括云服务器、4G-DTU 元件及红外测温传感装置等部分构成。对应操作流程如下：红外测温传感装置能够对不同监测节点所测温度数据实施有效采集，随后借助RS485串口总线把所采集信息顺利传输到4G-DTU 模块内，在DTU 板块顺利接收各种信息数据后能进行可续处理，利用无线网络渠道可把各种信息数据直接传送到云服务器装置，并在数据库内进行合理储存。移动客户端还有PC 客户端相关展示界面能实时展示出不同监测节点温度参数信息，及时推送故障报警，提供历史数据分析查询功能。

以DTU 为基础的水资源应用信息管理系统具体功能涵盖实时采集节点设备温度信息、统计存储温度数据、推送温度超限预警、移动端小程序和PC客户端展示温度信息等，具体特征如下：数据库和云服务器能支持终端实时更新相关信息数据，发挥出远程管理及监控功能；不会被环境和地理位置所影响和限制，只要存在移动4G 信号，各个地方都能顺利进行信息传送，帮助改善传统监控系统所存在的封闭内网缺陷；方便扩展，拥有较强通用性，针对不同设备和应用场景，只需明确数个节点位置信息，合理设置DTU 元件及智能传感器，能帮助顺利开展数据传输工作[1]。

2.2 研究目标

针对站内空间各个关键测温节点可合理设置红外测温设备，进一步完善原有监控布置，保障实现无盲点和死角。在收集相应温度信息后，通过监控界面进行准确显示，连接无线互联网，将各项信息数据及时传送至平台运算，确保运维管理人员能通过移动端实施查找各种信息数据。借助云系统合理采集温度信息，做好处理分析工作，对相关数据参数变化进行全天候智能监测，发现异常温度变化后需立刻进行推送预警，准确预测设备隐患故障。

2.3 创新点

传统模式下的信息数据采集工作只能借助数据线实施信息传输，进一步影响测量精度、降低抗干扰能力，同时长距离传输也进一步扩大整体施工成本。结束数据采集工作并传送到监控系统，还应该额外利用人工方式开展监盘工作，实时关注数据变化，导致工作量进一步扩大，同时形成了各种不可控因素，影响监控效果、导致监控不及时。而通过此次项目研究，能帮助改善传统信息采集传送缺陷，借助无线网络快速传送信息有效节约各种财力、人力和物力投入，方便管理人员对设备实时运行信息进行合理查看，设计针对性警报值，在出现设备异常运行条件下，确保专业运维管理人员能顺利接收报警信息，进行科学处置。

3 基于透传DTU 模块的非接触式红外测温系统设计方案及具体实施

3.1 测温传感器

DTU 为基础的红外测温系统内部硬件部分涵盖数据传输及测温传感装置两部分。测温传感装置方面，需联系现实需求选择适合测温传感装置，有助于系统稳定运行。当前应用较为频繁的是非接触形式红外测温传感系统，该种测温传感器主要应用MODBUS-RTU 通讯协议，借助RS485通信接口顺利将各种信息数据传输至DTU 模块内。此协议在相同通讯线内主要以应答形式为主，仅限于终端设备和主机系统间实施顺畅通讯，禁止各个独立终端设备实施信息交换，如此在初始化阶段各种终端设备不会随意占用通讯线路，但仅能响应本机查询信号。不同传感器都设计了专有地址编码，通过主机进行寻址操作，传感器能够自动回应相关地址查询，帮助传感器和主机系统间形成顺畅通讯[2]。

3.2 信息传输装置

DTU 能帮助把串口信息顺利转化成IP 数据、或把IP 信息直接转化成串口信息，随后借助无线通信网络把数据信息传输至终端系统。系统借助塔石DTU 模块帮助实现信息传输功能，包括电源模块、无线通信元件及CPU 控制元件等部分，数据信息传递规模大、传输速度快、整体通信费用较低，同时不会被所处环境及地理位置所影响，拥有突出的实时性特征。DTU 运行模式属于网络透传模式，服务器连接形式是TCP 长连接，确保DTU 和服务器间稳定连接。启动注册包，针对不同DTU 设置专用编码，将相关数据信息及时传输至云服务器DTU 内。以DTU 为基础的信息系统可进一步分成数据库、PC 客户端及数据采集等模块。

3.3 数据信息管理系统

信息数据采集模块能针对相关信息进行有效收集和存储，其主要功能为对IP 端和服务器进行合理监测，对DTU 端TCP 连接请求进行合理监听，借助三次握手和DTU 创建有效连接以及在线接收DTU 传输数据包。信息采集模块在顺利接收DTU 传输数据包后，根据相应的格式定义进行数据解析和校验，随后在数据库内合理存储各种数据信息（图1）。

图1 信息数据采集流程

PC 客户端相关展示界面内，能够将不同传感器当日、当月、当季度以及当年的温度变化和温度信息全面展示出来。将温度信息采集间隔设计成10秒，此外假如温度参数超出预期设计值便会进行合理预警，警示设备运行中的异常升温问题。此风电场内接地变电缆测温管理系统能够针对电缆头温度进行全面检测，以十秒为间隔进行数据刷新，利用温度变化图可以将温度变化状态准确体现出来。为有效管理设备节点温度信息，应对温度信息进行有效采集分析，构建温度数据库。相关数据库管理系统包含下列功能：数据存储和传送、不同节点设备信息查询、小程序和PC 客户端界面数据更新、系统设置删除、修改和更新、用户数据安全管理。

3.4 具体实施

此次项目中的各种硬件设备主要通过淘宝进行采购，顺利采购硬件后进行自主调试和组装，发挥出理想效果。相关硬件设备涵盖工业级控制器、红色测温传感装置、声光警报器、电控箱、工业物联网、DTU 模块、组态软件、RS485传输线、SIM 卡、DTU 数据传送模块等。红外测温传感装置具备毫秒级响应速度及持续在线测温、非接触测量、多样信号变速传输等优势，对应输出信号属于4～20mA 电流信号，相关响应速度达到150ms，相关运行电源是24V DC，相关测量精度维持在1%左右或1.5℃，选择0.8～18um 以内的红外辐射量，帮助用户合理展开测量工作，顺利接近各种移动目标。

利用组态王软件对组态画面进行合理建构，把红外测温传感装置所采集信息实时展示出来，合理设计预警值，组态王界面还能够提供历史信息查询功能，方便对不同时段温度参数进行有效查询，辅助值班人员实施统计分析。而红外测温系统对应信息数据主要借助RS485接口和DTU 模块进行连接，有利于值班人员开展分析统计工作。报警方式包括微信、电话及短信等形式，能够设置多种提示对象[3]。