無線測溫系統方案5
一、技術響應
無線測溫傳感器接入技術方案
設備接入要求
設備需根據國電南瑞配電公司感知層設備接入技術協議（詳見附件A）進行定制開發，并在應答時提供相應設備的無線接入方案，方案需包含傳感設備無線接入過程詳細描述，給出傳感器操作的數據幀格式及示例報文（例如上電激活、數據發送、接收器確認）等內容，實現感知層設備的泛在連接、即插即用。
1、開關柜觸頭及電纜接頭溫度在線監測系統結構
2、系統組成
2.1 感應供電式無線溫度傳感器
DTS-6無線溫度傳感器用于測量高壓開關柜內的電氣接點（如電纜接頭，斷路器觸頭等）的運行溫度。無線溫度傳感器是由溫度傳感器、信號處理及無線發射器、感應電源三部分組成。
溫度傳感器具有小巧的體積，當與被測物體表面直接接觸時，能保證快速測量溫度的變化，并將溫度變化的信號傳到信號處理及無線發射器，進行信號處理并將處理后的信號通過無線傳輸到溫度監測器。感應電源采用小CT磁飽和技術由一次電流感應出電源，電流保持在2A-5000A之間，感應電源即可不間斷提供給傳感器穩定的工作電壓，消除了電池供電需要停電更換的弊端，大大減少了維護工作量。
性能指標
l測溫元件：數字集成溫度傳感器
l測溫范圍：-55℃～+125℃(可定制-30℃～+200℃的測溫范圍)
l測溫誤差：小于0.5 ℃（全量程范圍）。
l測溫分辨率：±0.1℃。
l接口方式：無線數字通訊接口。
l發送頻率： 感應電源供電：默認12S發送一次（可設）。
lCT式工作電流：2A~5000A
l傳輸距離：戶內80米、戶外300米。
l環境溫度：-40℃ ～ 80℃
2.2無線溫度監測器
連續監測高壓開關柜內接點的運行溫度，由數字顯示屏循環顯示出每個帶電觸頭的溫度值，可確定觸頭的過熱程度，當發生超溫時，儀器發出報警指示。并可將溫度值通過RS485接口傳到計算機作進一步數據處理，實現開關柜溫度的集中監測。
性能指標
l測點數量：128個（每個無線信道支持128個無線溫度傳感器）。
l報警輸出：1個（無源接點）250Vac,0.6A或24Vdc,5A。
l通訊接口：RS-485。
l通訊規約：Modbus與電力103規約可選
l工作電壓：交直流220V
l工作溫度：-40℃～+65℃。
l安裝方式：掛式安裝和盤式安裝兩種
2.3 ZRMSCADA3.0在線監測預警軟件平臺簡介
ZRMSCADA3.0在線監測預警軟件安裝在本地監控主機上，是一個數據采集，實時監測，超限預警平臺，它可以通過各種通信協議采集數據，并通過組態畫面展示，具有多種預警方式。
主要功能：
l現場畫面組態
l多種通信接口
l集成多種協議
l超限報警
l歷史報警查詢
l溫度排序查看，分類查看
l歷史曲線
l局域網查看
l權限管理
l實時數據顯示
l共享數據到云服務器
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|
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|
| 軟件截圖 |
2.433MHz 微功率無線接入規范
2.1 物理層協議規范
2.1.1 總體
物理層提供兩種類型的服務：物理層數據服務和物理層管理服務。物理層數據服務是指通過無線物理信道發送和接收物理層協議數據單元來實現的服務。物理層管理服務是指通過物理層管理實體接口對物理層數據和物理層管理提供服務。
Lora物理層：工作在433MHz頻段，采用GFSK調制。
2.1.2 總體參數
工作頻段： 433MHz頻段。
2.1.2.1 433MHz物理層配置
本標準支持433Mhz的物理層頻道設置。
為了超低能耗的需求，在傳輸一個傳感數據時段內，不使用跳頻。
表 2.1.2.1
|
頻點 |
433Mhz頻段，1信道 |
|
工作模式 |
固定頻率 |
|
調制方式 |
GFSK |
|
數據速率 |
250Kbit/s |
|
發射功率 |
50mW |
|
通信距離 |
<20米 |
2.1.2.2 433MHz物理層配置參數示例
433MHz物理層配置以TI公司的CC1101為例設置如下：
表 2.1.2.2
|
配置項 |
值 |
說明 |
|
ETS_FSCS1 |
0X0C |
Frequency Synthesizer Control |
|
ETS_FSCS0 |
0X00 |
Frequency Synthesizer Control |
|
ETS_FREQ2 |
0X10 |
Frequency Control Word High Byte |
|
ETS_FREQ1 |
0XA7 |
Frequency Control Word Middle Byte |
|
ETS_FREQ0 |
0X62 |
Frequency Control Word Low Byte |
|
ETS_CFGS4 |
0X2D |
Modem Configuration |
|
ETS_CFGS3 |
0X3B |
Modem Configuration |
|
ETS_CFGS2 |
0X13 |
Modem Configuration |
|
ETS_CFGS1 |
0XA2 |
Modem Configuration |
|
ETS_CFGS0 |
0XF8 |
Modem Configuration |
|
ETS_CHANS |
0X01 |
Channel Number |
|
ETS_DEVIS |
0X62 |
Modem Deviation Setting |
|
ETS_ERCFG |
0XB6 |
Front End RX Configuration |
|
ETS_ETCFG |
0X10 |
Front End TX Configuration |
|
ETS_MRCS0 |
0X18 |
Main Radio Control State Machine Configuration |
|
ETS_FOCFG |
0X1D |
Frequency Offset Compensation Configuration |
|
ETS_BSCFG |
0X1C |
Bit Synchronization Configuration |
|
ETS_AGCC2 |
0XC7 |
AGC Control |
|
ETS_AGCC1 |
0X00 |
AGC Control |
|
ETS_AGCC0 |
0XB0 |
AGC Control |
|
ETS_SYNT3 |
0XEA |
Frequency Synthesizer Calibration |
|
ETS_SYNT2 |
0X2A |
Frequency Synthesizer Calibration |
|
ETS_SYNT1 |
0X00 |
Frequency Synthesizer Calibration |
|
ETS_SYNT0 |
0X1F |
Frequency Synthesizer Calibration |
|
ETS_SYNTC |
0X59 |
Frequency Synthesizer Calibration Control |
|
ETS_VARS2 |
0X88 |
Various Test Settings |
|
ETS_VARS1 |
0X31 |
Various Test Settings |
|
ETS_VARS0 |
0X09 |
Various Test Settings |
|
ETS_THRES |
0X07 |
RXFIFO and TXFIFO thresholds. |
|
ETS_CFGG2 |
0X29 |
GDO2 Output Pin Configuration |
|
ETS_CFGG0 |
0X06 |
GDO0 Output Pin Configuration |
|
ETS_PCTR1 |
0X0E |
Packet Automation Control |
|
ETS_PCTR0 |
0X04 |
Packet Automation Control |
|
ETS_ADDRS |
0X01 |
Device Address |
|
ETS_LENGS |
0X18 |
Packet Length |
|
ETS_POWER |
0XC0 |
10DBM |
2.2 鏈路層協議規范
2.2.1 數據鏈路層幀結構
433MHz使用1種鏈路幀的格式，由圖3.2.1表示：
圖3.2.1 433Mhz的鏈路層幀格式
由前導碼、同步碼、數據幀長度、地址域、數據域、CRC校驗組成。
2.2.2 訪問地址 （Access Address）
433MHz支持點對點和主仆星形拓撲網絡架構，因此訪問地址（access address）只是唯一確定一對節點，或主仆之間的鏈接的地址。
2.2.3 MAC層接入過程
433MHz MAC層接入使用點對點通信方式接入，通過MAC地址對設備進行身份驗證，連接許可操作。
2.3 傳感器數據協議規范
2.3.1 傳感器數據格式
傳感器數據格式見表2.3.1：
表 2.3.1 傳感器數據格式
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|
無線地址 |
無線信道 |
編號 |
數據1 |
數據2 |
數據3 |
數據4 |
電壓 參數 |
發射計數 |
狀態 |
產品 識別碼 |
硬件版本 |
軟件版本 |
|
標示 |
Address |
Channel |
Id |
Data-A |
Data-B |
Data-C |
Data-D |
Power |
Count |
State |
PID |
HW |
SW |
|
長度(B) |
1 |
1 |
4 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
比例系數 |
---- |
---- |
------ |
0.1 |
0.1 |
0.1 |
0.1 |
1mV |
------ |
---- |
------ |
0.1 |
0.1 |
|
示例 |
0X01 |
0X01 |
0X12345678 |
0X04D2 |
0X8003 |
0X8003 |
0X8003 |
0X0D80 |
0X3210 |
0X00 |
0X01 |
0X0A |
0X0F |
|
物理含義 |
---- |
---- |
305419896 |
123.4℃ |
無傳感器 |
無傳感器 |
無傳感器 |
3456mV |
累計發射12816次 |
發射 |
ETS-BZ |
V1.0 |
V1.5 |
2.3.2 操作命令字及數據幀定義
（1）地址:主要用于無線收發地址校驗，提高通訊可靠性，固定為地址0X01；
（2）信道:保留字節，固定為0X01；
（3）編號:傳感器唯一編號，所有符合本通訊協議的傳感器出廠編號唯一，長度為4字節，范圍為0~4294967295。
為方便管理，現分配：
3800000000~3899999999暫為研發測試及開發過程使用；
3900000000~4294967295無線傳感器網絡組網系列產品，具體如下：
3900000000~3949999999用于NRPD-01；
3950000000~3999999999用于NRPD-02；
4000000000~4278190079用于NRPD-03；
4278190080~3949999999用于NRPD-04；
（4）通道1:通道原始數據*10，例如123.4℃即0X04D2，數據為二進制補碼，范圍-3275.5~3276.8，通道異常碼如下：
表 3.3.2 通道1傳感器異常碼
|
序號 |
通道異常碼 |
通道異常碼含義 |
|
1 |
0X8000 |
此通道傳感器故障類型1 |
|
2 |
0X8001 |
此通道傳感器故障類型2 |
|
3 |
0X8002 |
此通道傳感器故障類型3 |
|
4 |
0X8003 |
此通道傳感器故障類型4 |
|
5 |
0X8004 |
此通道傳感器故障類型5 |
|
6 |
0X8005 |
此通道傳感器故障類型6 |
|
7 |
0X8006 |
此通道傳感器故障類型7 |
|
8 |
0X8007 |
此通道未定義2 |
|
9 |
0X8008 |
此通道未定義3 |
|
10 |
0X8009 |
此通道未定義4 |
|
11 |
0X800A |
此通道未定義5 |
|
12 |
0X800B |
此通道未定義6 |
|
13 |
0X800C |
此通道未定義7 |
|
14 |
0X800D |
此通道未定義8 |
|
15 |
0X800E |
此通道未定義9 |
（5）通道2:數據格式同通道1；
（6）通道3:數據格式同通道1；
（7）通道4:數據格式同通道1。
（8）電壓參數:原始數據，單位mV，2字節，范圍0~65535；
（9）發射次數:即為無線發射器累計發射次數，每發射一次，計數加1，4字節，范圍0~4294967295；
（10）狀態,共8位
（11）產品識別碼:用于識別產品類型
（12）硬件版本號:無線產品正式發布版硬件版本號一律控制為2位，版本號*10，如V1.5對應0X0F；
（13）軟件版本號:無線產品正式發布版軟件版本號一律控制為2位，版本號*10，如V2.0對應0X14；
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