按照物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念，又可將此系統分為3層，即感知層、網(wǎng)絡(luò )層和應用層。其中，感知層以傳感器為主體，網(wǎng)絡(luò )層以接收設備與傳輸設備為主體，應用層以監控后臺與用戶(hù)終端為主體。
圖2系統硬件結構
該系統主要由數據采集端和數據接收端兩部分組成，兩者之間的溫度數據信息傳遞通過(guò)無(wú)線(xiàn)信道實(shí)現。其中信息發(fā)送端由單只無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊與多只溫度傳感器組成，信息接收端由單只無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊與SPI口相連，再聯(lián)合計算機構成。
2.1感知層設計方案
感知層相關(guān)硬件部分由單片機和多只溫度傳感器及無(wú)線(xiàn)射頻芯片組成。
2.1.1單片機
單片機是一個(gè)具有超低功耗和精簡(jiǎn)指令集的混合信號處理器，特別適合運用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。電源電壓為1．8V～3．6V低電壓，具有處理能力強、運算速度快、超低功耗、片內資源豐富、方便的開(kāi)發(fā)環(huán)境等特點(diǎn)。另外，單片機具有5種低功耗模式，可以通過(guò)控制片內時(shí)鐘，使其進(jìn)入不同的低功耗模式，以適應不同場(chǎng)合的低功耗需求。
2.1.2溫度傳感器
溫度傳感器具有體積小、硬件開(kāi)銷(xiāo)低、抗力強、精度高等特點(diǎn)。數字溫度傳感器接線(xiàn)方便，封裝后可應用于多種場(chǎng)合。工作電壓為3．0～5．5V，溫度轉換時(shí)的延時(shí)時(shí)間為750ms，測溫范圍為一55～+125℃，固有測溫誤差為±1℃。
2.1.3無(wú)線(xiàn)射頻芯片
芯片是由NordicVLSI公司推出的單片射頻收發(fā)器，有如下特點(diǎn)：輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置，主要工作于433MHz、868MHz和915MHz的ISM頻段。芯片內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置，非常適合于低功耗、低成本的系統設計。
2.1.4感知層相關(guān)程序流程
單片機負責對進(jìn)行溫度采集初始化脈沖方面的工作。主機操作按照初始化操作、ROM操作、內存操作、數據處理4個(gè)步驟進(jìn)行，其中溫度采集部分流程如圖3所示。
2.2網(wǎng)絡(luò )層設計方案
2.2.1網(wǎng)絡(luò )層相關(guān)協(xié)議設計
通信協(xié)議的好壞是影響物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )性能的一個(gè)重要參數，設計一個(gè)合適的通信協(xié)議對網(wǎng)絡(luò )的可靠性，節能性、健壯性都起到很大作用針對本系統的實(shí)際需求，采用星型網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，該結構簡(jiǎn)單、穩定性高、效率高、實(shí)現簡(jiǎn)單，能滿(mǎn)足系統的基本要求。
圖3溫度采集流程
2.2.2網(wǎng)絡(luò )層相關(guān)硬件設計
網(wǎng)絡(luò )層的相關(guān)硬件主要由數據服務(wù)器及無(wú)線(xiàn)溫度接收儀(主控芯片、無(wú)線(xiàn)通信模塊及RS485模塊)組
成。
當無(wú)線(xiàn)通信模塊將無(wú)線(xiàn)傳感器的溫度數據接收進(jìn)來(lái)后，由主控芯片對其進(jìn)行包裝，然后通信模塊再通過(guò)RS485媒介將其送到主站。就目前而言，RS485是比較常見(jiàn)的通訊模式，通常用于輻射干擾強度比較小的場(chǎng)合。為了使本系統同時(shí)也適用于輻射干擾強度大的場(chǎng)合，比如變電站等場(chǎng)所，本系統采用了屏蔽技術(shù)。屏蔽技術(shù)就是在普通非屏蔽布線(xiàn)系統的外面加上金屬屏蔽層，利用金屬屏蔽層的反射、吸收及趨膚效應實(shí)現防止電磁干擾及電磁輻射功能的技術(shù)。屏蔽技術(shù)綜合利用了雙絞線(xiàn)的平衡原理及屏蔽層的屏蔽作用，因而具有非常好的電磁兼容特性。本系統采用了導電導磁的材料制成類(lèi)似外殼之類(lèi)的東西，這樣可以將電磁場(chǎng)限制在一定的空間范圍內，使電磁場(chǎng)從屏蔽體的一面傳到另一面時(shí)有了很大的衰減，所以本測溫模塊在變電站等電磁強度大的場(chǎng)合下使用時(shí)，很大程度上減少了電磁對其正常工作的干擾，以保證其能在這種強磁場(chǎng)場(chǎng)合下正常工作。
無(wú)線(xiàn)溫度接收儀主要負責對數據的接收與轉發(fā)功能，而數據服務(wù)器接收來(lái)自無(wú)線(xiàn)溫度接收儀轉發(fā)過(guò)來(lái)的溫度數據，然后將這些數據按照需求存儲起來(lái)，以備用戶(hù)的調用及訪(fǎng)問(wèn)。其程序流程如圖4所示。
2.3應用層設計方案
應用層是一個(gè)后臺軟件，設計時(shí)既要遵循功能操作實(shí)用、界面友好、版面美觀(guān)的原則，還應該實(shí)現系統設備的建檔和配置工作、實(shí)時(shí)召喚及數據顯示、歷史數據查詢(xún)及顯示、溫度超限報警及多方式提醒、無(wú)線(xiàn)溫度傳感器定位、能通過(guò)公共網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)等功能。
圖4無(wú)線(xiàn)溫度接收儀相關(guān)程序流程
3安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫監控系統及在線(xiàn)測溫產(chǎn)品介紹
3.1概述
開(kāi)關(guān)柜溫度在線(xiàn)監測系統是基于470MHz無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)開(kāi)發(fā)的針對開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行測溫的系統，可對開(kāi)關(guān)柜分別為母線(xiàn)排、上下觸頭、電纜接頭，柜體表面等部位溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，方便運維人員及遠程監控中心掌握現場(chǎng)設備運行情況。
3.2應用場(chǎng)所
變電所，配電室，箱變等
配電室箱變數據中心機房
3.3系統架構
開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統由無(wú)線(xiàn)溫度傳感器、測溫通訊終端（溫度顯示儀）、溫度監測預警工作站三部分組成，
3.4系統功能
3.4.1實(shí)時(shí)監測
Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控軟件人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示各測溫節點(diǎn)的溫度數據及有關(guān)故障、告警等信息。
3.4.2溫度查詢(xún)
溫度歷史曲線(xiàn)（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）：
3.4.3運行報表
查詢(xún)各回路設備運行溫度報表。
3.4.4實(shí)時(shí)報警
壁掛式無(wú)線(xiàn)測溫監控設備具有實(shí)時(shí)報警功能，設備能夠對溫度越限等事件發(fā)出警告。設備提供以下幾種告警方式：
1）彈出事件報警窗口。
2）實(shí)時(shí)語(yǔ)音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語(yǔ)音告警。
3）短信警告?？梢韵虬l(fā)送告警信息短信（需選配）。
3.4.5歷史告警查詢(xún)
Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統能夠對所有告警事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統和告警等事件進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。
3.4.6用戶(hù)權限管理
Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)的操作（如數據庫修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
3.4.7定值設置
用于修改高溫定值、超溫定值。
WEB，手機APP（可選）：
通過(guò)和手機APP展示頁(yè)面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點(diǎn)位數量等概況信息，設備溫度、通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。
3.5.產(chǎn)品選型
3.5.1無(wú)線(xiàn)測溫傳感器選型
3.6典型配置方案
3.6.1高低壓柜內電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫（單柜就地顯示）
a）配置方案
說(shuō)明：ARTM-Pn通過(guò)RS485接口連接ATC實(shí)現開(kāi)關(guān)柜溫度集中顯示，可接收60只無(wú)線(xiàn)溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
b）安裝實(shí)例
ARTM-PnATE100接點(diǎn)測溫ATE200母排測溫ATE400斷路器觸頭測溫
3.6.2高壓柜內電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫帶操顯功能（單柜就地顯示）
a）配置方案
說(shuō)明：ASD320通過(guò)RS485接口連接ATC實(shí)現開(kāi)關(guān)柜溫度集中顯示，可接收12只無(wú)線(xiàn)溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
b）安裝實(shí)例
ASD320ATE200觸頭測溫ATE400母排測溫ATE100M柜體測溫
3.6.3高低壓柜內電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫（集中就地顯示/就地無(wú)顯示）
a）配置方案
說(shuō)明：觸摸屏通過(guò)RS485接口連接ATC實(shí)現開(kāi)關(guān)柜溫度集中顯示，可接收240只無(wú)線(xiàn)溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。如果現場(chǎng)不需要就地顯示，可以直接通過(guò)ATC的RS485接口，把數據傳送到值班室的遠程溫度監控系統。
b）安裝實(shí)例
ATP070ATCATE200接點(diǎn)測溫ATE200電容器表面測溫
3.6.4就地壁掛式集中顯示方案（適用于改造，不方便在柜子上加裝顯示屏的現場(chǎng)）
方案一：Acrel-2000T/A就地集中顯示：
說(shuō)明：Acrel-2000/A通過(guò)RS485接口連接ATC實(shí)現開(kāi)關(guān)柜溫度集中顯示，可接收240只無(wú)線(xiàn)溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
方案二：Acrel-2000T/B就地集中顯示：
說(shuō)明：Acrel-2000T/B不僅可以通過(guò)RS485連接多種ATC收發(fā)器接收所有型號傳感器實(shí)現集中顯示，還可以通訊連接配電室內無(wú)線(xiàn)測溫相關(guān)就地顯示裝置實(shí)現集中顯示，同時(shí)還可以連接配電室內智能操控、微機保護、電力儀表等電力監控設備進(jìn)行監測。
3.6.5低壓電氣接點(diǎn)有線(xiàn)測溫、變壓器繞組測溫
a）配置方案
說(shuō)明：ARTM-8溫度巡檢儀可配8路Pt100傳感器，有線(xiàn)連接，Pt100傳感器客戶(hù)自配，測量低壓電氣接點(diǎn)時(shí)Pt100傳感器需做好絕緣處理。
b）安裝實(shí)例
ARTM-8PT100
4結語(yǔ)
本文提出的基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)溫度檢測模塊可以實(shí)現遠程無(wú)線(xiàn)溫度測量及數據傳輸，通過(guò)恰當的硬件電路設計及合理的軟件編程設計使溫度數據得以安全可靠地傳輸和遠程監控，保證了蔬菜大棚、變電站等工農業(yè)生產(chǎn)生活環(huán)境中各設備的安全生產(chǎn)與運行。本系統在日常的生產(chǎn)生活中有著(zhù)良好的應用前景，具有重大的現實(shí)意義。
參考文獻
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作者簡(jiǎn)介：韓歡慶，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事無(wú)線(xiàn)測溫系統的研發(fā)與應用
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