修改版Polyoitcss V30在线红外温度连续监测系统白皮书.docx
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修改版PolyoitcssV30在线红外温度连续监测系统白皮书
电气设备在线红外温度监测系统
[Poly-OitcssV3.0]
白皮书
宝利信通科技有限公司
目录
ChapterI.前言-2-
一.红外线基础理论-2-
二.红外测温技术-3-
ChapterII.系统介绍-4-
一.简介-4-
二.系统的主要功能与特点-4-
三.系统接口和通讯协议-5-
四.系统的基本构架-5-
五.系统的基本工作方式图示-7-
ChapterIII.系统特色-8-
一.系统硬件-8-
A.硬件配置的基本原则-8-
B.典型的硬件配置-8-
C.硬件参数-8-
二.系统软件-11-
A.概述-11-
B.软件特色-12-
ChapterIV.典型方案-17-
一.方案介绍-17-
二.与其他系统的连接和通讯-18-
1.第一种>>串口直连-18-
2.第二种>>以太网-18-
3.第三种>>MODEM拨号-19-
ChapterV.技术支持服务和培训计划-20-
一.技术支持服务-20-
二.培训计划-20-
三.售后服务计划-20-
ChapterI.前言
一.红外线基础理论
1672年,人们发现太阳光(白光)是由各种颜色的光复合而成,同时,牛顿做出了单色光在性质上比白色光更简单的著名结论。
使用分光棱镜就把太阳光(白光)分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各色单色光。
1800年,英国物理学家F.W.赫胥尔从热的观点来研究各种色光时,发现了红外线。
他在研究各种色光的热量时,有意地把暗室的唯一的窗户用暗板堵住,并在板上开了一个矩形孔,孔内装一个分光棱镜。
当太阳光通过棱镜时,便被分解为彩色光带,并用温度计去测量光带中不同颜色所含的热量。
为了与环境温度进行比较,赫胥尔用在彩色光带附近放几支作为比较用的温度计来测定周围环境温度。
试验中,他偶然发现一个奇怪的现象:
放在光带红光外的一支温度计,比室内其他温度的批示数值高。
经过反复试验,这个所谓热量最多的高温区,总是位于光带最边缘处红光的外面。
于是他宣布太阳发出的辐射中除可见光线外,还有一种人眼看不见的“热线”,这种看不见的“热线”位于红色光外侧,叫做红外线。
红外线是一种电磁波,具有与无线电波及可见光一样的本质,红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃,对研究、利用和发展红外技术领域开辟了一条全新的广阔道路。
红外线的波长在0.76~100μm之间,按波长的范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类,它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。
红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射,它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动,并不停地辐射出热红外能量,分子和原子的运动愈剧烈,辐射的能量愈大,反之,辐射的能量愈小。
温度在绝对零度以上的物体,都会因自身的分子运动而辐射出红外线。
通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后,可计算出物体表面的温度,运用这一方法,便能实现对目标进行远距离测温并进行分析判断。
二.红外测温技术
带电设备的红外测温技术是一门新兴的学科,其核心技术是利用监测物体表面发出的红外辐射信息并采用先进的测量技术将其转化为数字量,进而通过计算机的处理和分析手段判断设备状况和缺陷性质。
它具有远距离、不接触、抗干扰等优点,又具有准确、快速、直观等特点,可以实时在线监测和诊断电气设备大多数故障。
它备受国内外电力行业的重视(国外70年代后期普遍应用的一种先进状态检修体制),并得到快速发展。
而在我国,这种技术的应用现在还处于发展阶段。
图一红外测温示意图
ChapterII.系统介绍
一.简介
宝利信通“[Poly-oitcssV3.0]在线红外温度连续监测系统”是针对发电厂和变电站的一次设备接头因绝缘老化或接触不良等故障的早期预测而设计的。
它通过监测触点的温度预测可能发生的故障,从而防止事故的发生。
整套系统采用了当今先进的通讯技术、微处理器技术、红外温度测温技术,独创设计的低温、强电场、潮湿环境运行技术。
该系统的开发研制是在高压开关柜内经多次反复试验、攻关才得以完善,能够有效的避免一次设备环境的电磁干扰,完整安全地把数据传送至监测后台。
因此,该系统是一种高可靠性的在线监测系统。
系统具有良好的计算机界面、可显示现场一次接线模拟图、显示传感器实时监测的测量点参数。
当设备出现异常温度发生变化时,显示画面及事故音响同时发出报警信号,可通过计算机的现场一次接线模拟图上直接查看,并能迅速准确地判断出发生故障的实际位置,很大程度地提高了一次设备运行的可靠性及技术管理水平。
二.系统的主要功能与特点
◆本系统采用本安型红外传感器,对系统进行非接触测量,所以安全可靠,不受系统电压等级的限制
◆测量计算方法科学,能对温度、温升(陡度)同时进行分析判断,预警准确
◆通过对相关接点的连续温度监测,实现故障的早期预测,防患于未然。
◆当发生故障时,提供报警并准确确定故障点位置,指导检修工作。
◆循检器准分布结构、可以实现多个探测头的连接应用,实时连续的温度监测,利于网络的布设。
◆具有网络接口,可与厂内的管理网络相连,实现信息的共享和进一步的数据处理功能。
◆完善的数据存储&查询功能,方便运行人员进行数据的相关操作,并能够在保证必要信息储存的前提下,尽量减少数据冗余度。
◆传感探测头体积小,精度高。
◆温度传感器工作温度为-5℃~+500℃,测量误差是±2℃。
◆整个系统可工作在-30℃~+120℃可靠工作。
◆系统具有上传功能,可通过标准网络接口将数据上传到集控站和调度,从而实现变电站温度的远方监测。
◆自检功能,系统具有自诊断功能,通过对通道和系统软件的检测,判断系统是否出现故障。
◆从温度变化反应出监测设备现有状态,从而为领导决策(是否需要削减复合)提供了直观的参考;
◆通过对该系统运行温度累积数据的分析和挖掘,能够为生产管理及运行决策提供参考依据,提高电力系统的运行水平。
三.系统接口和通讯协议
为了与其它系统更好地连接,本系统采用标准通讯接口和通讯协议:
RS-485、RS-232和ETHERNETIEEE802.3规范,支持IPX及TCP/IP协议,由于采用ETHERNET标准,系统可与管理网互连。
四.
系统的基本构架
图二三个子系统
信号采集系统——该系统主要由传感器和传输电缆构成,应用先进的半导体红外传感技术,通过红外线传感器,将被测的温度量值转变成便于记录及再处理的电压信号。
由于被测目标所处的环境一般都比较恶劣如电磁干扰等,因此对信号采集设备的要求很高,传统的信号传感器(如热电偶)往往不能很好的适应环境,因此采集到的信号在精度上不能很好的满足系统的高性能要求。
而红外传感器良好的耐环境性能也为长时期的安全监控提供了可靠的保障。
数据采集系统——该系统的核心设备是巡检仪,它的主要功能是完成对原始信号的处理,使其变成数字信号以向上层传输。
考虑到巡检仪的信号“扫描”速度,一台巡检仪不宜接入太多的信号,以免影响系统的实时响应时间。
数据监测管理系统——通过巡检仪采集到的数字信号,经过网络链路上的串口服务器上传至温度监测管理系统。
该系统的目的是对接收到的实时数据进行分析、管理、存储,其主要功能有:
实时监测各个被监测设备的运行状况;
根据预先设定好的参数,及时准确的给出相应的提示和报警信号,使运行人员及时通知相关的维护部门采取相应的措施;
完善的数据管理功能,方便运行人员对历史数据进行查询和分析。
五.系统的基本工作方式图示
图三系统基本工作方式示意图
ChapterIII.系统特色
一.系统硬件
A.硬件配置的基本原则
可靠性——采用高性能的设备和高效的系统配置,以满足客户对系统安全和精度的要求;
灵活性——系统架构合理,并可以根据现场的情况,进行便捷有效的升级和扩展;
实用性——在保证系统高精度和高可用性的基础上,最大程度的减少用户的系统投资。
B.典型的硬件配置
工控机(IPC)——自有品牌,主流配置;配有系统安装屏一台。
电脑显示器配置——推荐使用液晶显示器;
巡检仪——自有品牌可同时监测32个以上通道的温度数据,具有速度快,精度高的特点。
配有一台安装箱,内设电源插座,外观简洁美观。
串口服务器——采用MOXA公司高性能产品,保证了网络的可靠性;
语音报警装置——系统出现问题时发出报警信号。
C.硬件参数
红外传感器主要性能指标
保护IP65
环境温度0~60℃
储存温度-20~+80℃
相对湿度10~95%(不结露)
电缆长度1.8m
输出信号4~20mA
光谱范围8~14um
测温范围0~500℃
测温精度测温值的±1%或±1.5℃
重复精度测温值的±1%或±1.5℃
发射率0.95固定
特色介绍:
红外传感器是基于半导体红外技术,在实际工程中,被测点如果温度发生变化,传感器输出信号就会改变,这样通过检测信号的变化就可以检测出此点的温度状况,进而可以判断出被检测物体的安全状况。
与传统的电传感器相比,红外传感器具有以下优势:
(1)无接触测温方法,意味着无损伤测量目标;
(2)快速热响应时间;
(3)测量温度范围宽;
(4)高精度的测量结果数值,是实际的被测目标的温度值,而不是传感器的温度值无破坏性测温方法,因而对产品无任何损坏;
(5)本传感器为本安型,使用时安全可靠不会对系统造成干扰;
(6)单个红外传感器间隔可以是几厘米或几十米,直接实现远程传输;
(7)传感器的零偏值不漂移,属于绝对量测量,长期工作性能稳定;
智能巡回检测仪以及安装箱的主要技术指标
军用级产品,全金属外壳,具有很好的抗干扰能力
输入
通道数:
8~32;32~64通道
热电阻:
Pt100,Cu100,Cu50,BA1,BA2,G53
全量程测量,显示分辨率0.1℃,有断线识别功能
热电偶:
K,S,R,B,N,E,J,T等
全量程测量(包括负温),显示分辨率1℃或0.1℃,通过参数选择。
有断线识别功能
直流电流:
4mA~20mA,显示范围-1999~9999,任意设置量程和小数点位置
精度
采用16位A/D转换器
测量精度:
±0.2%F·S
显示分辨力:
1/10000
速度
最快100ms/每通道
显示
4位LED测量值显示
各通道报警状态指示灯、通信指示灯
通信
RS485接口,光电隔离
仪表地址0~99可设定
通信速率2400、4800、9600、19200通过设定选择
配套测试软件,提供组态软件和应用软件技术支持
电源
AC160V~260V,50Hz
环境
温度:
0~50℃
湿度:
小于90%R·H
串口服务器主要技术指标
网络接口类型:
RS422/485,10/100Base-T
电源电压:
DC12V~30V
重量:
0.119Kg
工作温度:
0~55℃
工作湿度:
5%~95%
系统安装屏
本屏体延用标准电力屏柜参数符合电站规范严谨统一的要求。
外观尺寸:
800mm×600mm×2260mm
二.系统软件
A.概述
1.组态软件系统
组态软件为用户提供一个简便、实用、高效的工程平台,可实现用户的各种监测功能。
组态软件系统的基本功能:
☞数据库组态
☞图形组态
☞报表组态
2.监测管理软件系统
监测管理软件系统用来实现相关的操作和监视,具有以下基本功能:
Ø立体流程画面的显示功能
Ø简单的动画功能
Ø历史趋势显示功能
Ø报警功能
Ø声音报警
Ø打印功能
Ø上传功能
Ø自检功能
B.软件特色
1.支撑平台及体系结构遵循的标准
1.1、操作系统
[Poly-oitcssV3.0]在线红外温度连续监测系统所选用的操作系统平台为MicrosoftWindows2000、NT、XP。
1.2、图形界面
标准化——基于Windows操作系统之上,图形界面符合X-Window标准。
人性化——提供了友好的图形化用户界面,而且可以根据用户的要求定制不同的风格。
简捷化——用户仅需通过鼠标的简单点击就可以完成面向对象的查询和操作,简化了系统的维护和管理。
易上手——由于系统所有的设定都可以在直观的图形界面下,因此用户只需进行简单的培训,即可轻松使用该系统。
1.3、数据库访问标准
建立在标准的商用关系型数据库上,具有真正意义上的开放功能。
同时,该系统建立在基于商用数据库的内存实时数据库,能充分满足实时性要求。
2.软件设计原则
稳定性:
对于在线温度连续监视系统,稳定性是第一位的。
落后的系统会增加技术员掌握的难度,甚至导致系统无法发挥作用。
实用性:
坚持人机对话、简洁、明了、方便的原则。
易维护:
系统的硬件设计与选择具有通用性,系统的软件设计具有方便维护功能。
开放性:
本系统可与其它系统共享数据,如调度系统,最大化的实现系统的集成。
先进性:
系统采用最先进、应用最广泛的分布式体系结构,避免因为某个部分出现问题而导致整个系统出现问题。
可扩性:
在系统的生命周期中,系统的功能有可能不断的增加。
应用软件采用模块组装式结构,可方便的扩充应用模块。
伸缩性:
根据用户应用系统的需要和投资状况,系统应能灵活地选择软硬件配置,并具有跨多硬件平台的特点,系统的规模可从单台机器到多台机器、单种机型到多种机型任选。
灵活性:
组成系统的各功能模块,真正做到“即装即用”。
安全性:
选用的系统硬件必须保证系统的不间断可靠运行。
由操作系统、数据库以及应用软件的操作等级三方面,来满足严格的安全操作要求。
3.《在线红外温度连续监测系统》的功能
3.1人机会话功能
系统采用中文Windows全图形人机会话界面,界面友好直观,操作简单方便。
以关系型数据库和多媒体技术为基础,实现丰富的图文、语音并茂。
人机会话功能可显示多种类型的画面:
导航图、结构图、曲线图、棒形图、混合图、工况图、表格、目录表等。
可由键盘、鼠标调出画面,常用画面可一键调出。
可实现多层调图。
3.1.1、具有多种类型图表
系统图:
接线图、曲线图、棒图等。
表格:
实时数据表、历史数据及统计报表、设备参数表、报警一览表、常用数据表、设备参数表、目录表、备忘录等。
画面形式可为多种图表相结合。
3.1.2、具有画面漫游、缩放、动画和拖移功能,便于浏览全局画面和重点监视小比例高密度画面。
3.1.3、用户画面尺寸大小可根据需要设置,超过一屏时可通过平移、漫游、缩放、导航窗和滚动条进行浏览。
3.1.4、可在一幅画面上同时显示实时数据、历史数据、统计报表等,画面数据可由用户自由组合。
采用单窗口技术,通过按钮进行画面间的链接,脉络清晰、明了。
支持图形分层显示,可实现8层分层画面。
可使图形显示既有全景又有细节,根据不同的比例因子选择合适的层次,可从地理图上分层逐级显示电网的细节,分层了解电网的运行情况。
实时数据在一次图上可根据条件选择显示。
可以在接线图上直接查询设备台帐信息、运行参数信息、运行统计信息等。
能以棒图方式显示温度量,单幅画面中棒图数量不限。
方便的绘图软件提供给用户多种绘图手段,包括常用的图元符号,图元或图元块的搬移、删除和复制,使用户绘图得心应手。
3.2、图形编辑功能
提供强大的图形制作和修改功能。
数据点定义、修改操作方便、快捷。
例如:
多个图元可在不同画面间相互复制;图元多重拷贝;图元的对齐、等间隔、等大小等等。
历史数据支持时间增量复制,可快速地制作出各种报表格式等。
3.3、数据库管理功能
提供方便的数据库管理界面,可方便的修改数据参数,增加、删除、追加数据库等操作。
3.4、实时数据显示
温度数据可实时显示在任何画面上。
画面上的数据刷新时间不大于3S。
3.5、实时曲线显示
以曲线方式显示温度量,可供调度人员了解全天或一天的某一时段的运行情况,单幅画面中可以有多组趋势曲线,每组趋势曲线内可以有多个相关联的数据量曲线,以方便比较实时显示在一段时间(10分钟)间隔内数据的变化曲线。
3.6、历史曲线显示
显示数据点全天的变化趋势,时间间隔为10分钟。
3.7、历史报表显示
可生成日报表、月报表、统计报表(最大值、最小值、平均值等)。
3.8、报警处理
可根据设定的报警参数,要求具有上限报警,上上限报警。
具有语音提示,画面闪烁功能。
3.9、打印
画面打印:
可打印显示的任何图形、表格和记录文档等画面,包括实时显示画面,报表,曲线等。
图形打印比例自动调节,将当前屏幕显示的内容成比例的压入到打印纸上。
报警打印:
可实时打印报警记录及打印历史报警记录。
3.10、报警事件查询
具有仿OutLook界面的事件查看器,可查询温度量越限记录。
3.11、数据采集信息处理
可靠性检查:
可屏蔽掉坏数据,如越值域等。
零漂复归:
当在零漂范围内时,将该点置成零值。
极性:
按单/双极性处理数据。
工程值死区:
死区内的数据变化不做处理。
工程转换:
根据测点参数将原始值转换成工程值。
人工置数:
可进行手动/自动切换,手动状态下,允许人工置数。
统计计算:
日、月最大/小值及时间,累计越限时间,计算平均值、合格率。
温升报警:
当温度在单位时间内变化率超过预设陡度时发出温升报警信息。
越限报警:
当温度超过预定值时,发出越限报警信息。
报警死区:
防止数据在报警限值附近变化时引起频繁报警。
历史记录:
按设定周期记录实时值及统计值,存入模拟量历史库。
合格值检查:
可对某一个遥测量进行合格率统计,如电压合格率等。
3.12、查询历史数据功能
可查询历史数据和历史曲线,报警历史记录。
3.13、安全管理功能
具有严格的操作权限管理。
操作权限分为管理员和普通人员。
管理员具有修改参数库、画面功能。
普通人员只能浏览画面,查看历史记录。
3.14、系统自检功能
系统具有自检功能,能够帮助运行人员进行常规的系统自查,如通道是否完好,设备工作是否正常。
3.15、上传功能
可以通过网络连接到上层信息网和管理网,实现远方的监测和分析功能。
4.系统容量和技术指标
1)系统数据容量
厂站数1
模拟量1024
历史记录点32767
单幅画面曲线数≤32
单幅画面棒图数n(n为任意数)
单幅画面动态点数n(n为任意数)
画面数n(n为任意数)
2)实时性能指标
温度量响应时间<3秒
画面调用响应时间<2秒
画面数据刷新3~60秒可调
系统可用率≥99.9%
CPU平均负载率:
电网正常时任意30分钟内CPU负载率<30%
电网事故时10秒内CPU负载率<70%
系统使用寿命>10年
系统MTBF>30000小时
3)系统运行条件
工作环境温度-30℃~120℃
工作环境湿度0~80%
储存环境温度-20℃~+85℃
储存环境湿度0~95%(无冷凝)
输入电压AC180~270V
电压频率50Hz±5Hz
ChapterIV.典型方案
一.方案介绍
网络层
过程层
站级层
图四[Poly-oitcssV3.0]在线红外温度连续监测系统结构图
方案要点:
Ø该系统采用全数字化网络结构,具有很高的抗干扰能力。
Ø系统为星型网状拓扑结构,通过串口服务器将工控机和开关柜内的循检器连接起来。
Ø整个系统采用分层分布式结构,分为过程层、网络层和站级层:
过程层——主要包括探头和巡检器,主要完成原始数据的采集和数据转换工作;
网络层——主要由串口服务器和网络链路组成,串口服务器完成网络接口的转换,如果上位机不止一台,还要对网络进行扩容,加装集线器或者交换机;
站级层——主要包括温度监控主站和其他需要监测温度的工作站或者PC,它的功能主要是完成数据处理和记录、画面显示、报警分析、打印等功能,同时完成与其他系统的连接,如上传数据到集控站。
Ø整个系统架构合理,具有良好的现场适应性和实用性。
二.与其他系统的连接和通讯
随着电力自动化和信息化程度的不断提高,信息系统的整合和共享逐渐受到电力用户的关注。
[Poly-oitcssV3.0]在线红外温度连续监测系统采用先进的设计理念,充分考虑了系统的通用性和可移植性,不仅完全符合行业用户的使用习惯,很好的适应现在的电力环境,同时也能够方便的和其他信息系统进行联网和通讯,实现信息整合和共享的最大化。
以下针对三种常见的连接方式进行介绍:
1.第一种>>串口直连
我们使用符合国际电工委员会IEC相关标准规定的RS232接口,并以国内标准的行业通讯CDT规约600频率将信息送给其他需要温度数据的系统(如综自后台系统),而另一端不需要安装任何与温度系统相关的软件。
帧结构如下:
同步字
EBH
90H
EBH
90H
EBH
90H
控制字
71H
61H
信息字数n
00H
00H
CRC校验码
信息字00通道遥测量1通道遥测量
00H
LB
HB
LB
HB
CRC校验码
信息字12通道遥测量3通道遥测量
01H
LB
HB
LB
HB
CRC校验码
信息字24通道遥测量5通道遥测量
02H
LB
HB
LB
HB
CRC校验码
。
。
信息字n-12n-2通道遥测量2n-1通道遥测量
03H
LB
HB
LB
HB
CRC校验码
2.第二种>>以太网
站级层的任何一台PC都可以通过网络层的以太网浏览本系统,前提是它们必须与温度监控主站在同一个网段内。
另外,从安全性的角度出发,外部网络的计算机要进入本系统,必须通过相应的隔离措施和身份认证才能实现访问功能。
图六以太网连接方式图示
3.第三种>>MODEM拨号
通过电力专用MODEM以拨号方式将系统数据上送到远端的信息网或者调度,规约为部颁CDT。
ChapterV.技术支持服务和培训计划
一.技术支持服务
1、本地化服务
2、强大的服务队伍和服务体系
3、完善的备件库
4、快速的响应机制
二.培训计划
1、针对终端用户的定向培训,主要针对产品的操作和使用;
2、新产品的发布和不定期的技术交流会。
三.售后服务计划
此系统质保期一年,终身保修;质保期之内的维护是免费的。
保修期之后的维护,相应收取一定的维护成本费。
在接到现场系统发生故障的报告后,我方保证一周以内安排专业人员到达现场。
对于非设备故障,我方将立即加以解决。
对于设备故障,我方应协助用户予以解决。
宝利信通科技有限公司设有客户投诉中心,提供投诉热线电话,受理用户对宝利信通科技有限公司服务质量的投诉,并保证用户的投诉在一周内得
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