網(wǎng)絡(luò)化傳感器應(yīng)用日益廣泛，以其傳統(tǒng)方式不可比擬的優(yōu)勢(shì)漸漸成為技術(shù)的趨勢(shì)和主流。 應(yīng)用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化溫度傳感器實(shí)現(xiàn)電纜溝在線監(jiān)測(cè)。
一、為什么要在線監(jiān)測(cè)電纜溝
電纜在日常生產(chǎn)、生活中隨處可見，在電場(chǎng)、工廠、實(shí)驗(yàn)室通常將大量的電纜集中在電纜溝中，以方便布線、維護(hù)、美觀。隨著人們對(duì)電的依賴的增長(zhǎng)，電纜溝里的電纜越來越多，其火災(zāi)事故的發(fā)生幾率也相應(yīng)增加。
以電場(chǎng)為例，隨著機(jī)組容量的增大，自動(dòng)化水平相應(yīng)提高，電纜用量越來越多。一臺(tái)200MW機(jī)組， 各類電纜長(zhǎng)達(dá)200～300Km。某電廠一期工程2臺(tái)500Mw超臨界參數(shù)機(jī)組，電纜用量達(dá)3000Km。
火力發(fā)電廠一旦發(fā)生電纜火災(zāi)，將造成嚴(yán)重?fù)p失。目前在建和運(yùn)行中的火力發(fā)電廠，大多仍采用易燃電纜，因此，電纜防火問題尤為突出。
國(guó)內(nèi)，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，近20年來，我國(guó)火電廠發(fā)生電纜火災(zāi)140多次，共市1986～1992年7年 間竟達(dá)75次。有24個(gè)電廠發(fā)生過兩次及以上電纜火災(zāi)事故，個(gè)別電廠達(dá)4～6次。70%以上的電纜火災(zāi) 所造成的損失非常嚴(yán)重，其中2/5的火災(zāi)事故造成特大損失。1975～1985年間，因電纜著火延燃造成 的重大事故發(fā)生60起，造成真接和間接損失達(dá)50多億元。
美國(guó)在1965～1975年統(tǒng)計(jì)的3285次電氣火災(zāi)事故中，電線電纜火災(zāi)事故就占30.5%，直接損失約 4000萬美元。
日本曾對(duì)電力、鋼鐵、石油化學(xué)、造紙等工廠企業(yè)調(diào)查，有78%的單位發(fā)生過電纜著火，其中危害 程度較大的事故占40%。
通過對(duì)電場(chǎng)事故的分析，引起電線溝內(nèi)火災(zāi)發(fā)生的直接原因是電纜中間頭長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致老化、氧化， 接觸電阻日益增大，造成的電纜頭過熱燒穿絕緣、最后導(dǎo)致電纜溝內(nèi)火災(zāi)的發(fā)生。
電纜溝內(nèi)火災(zāi)的發(fā)生主要原因是由于動(dòng)力電纜中間頭發(fā)熱。根據(jù)多次事故分析發(fā)現(xiàn)從電 纜頭過熱到事故的發(fā)生，其發(fā)展速度比較緩慢、時(shí)間較長(zhǎng)通過電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完全可以防止、杜絕此 類事故的發(fā)生。
吉林熱電廠多年前就總結(jié)出這一經(jīng)驗(yàn)，利用人工每天進(jìn)行電纜中間頭溫度的巡測(cè)，根據(jù)溫度的改變 而分析其運(yùn)行狀況，耗費(fèi)大量的人力，但避免了多次事故的發(fā)生，因此說電纜溝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)發(fā)電廠 安全運(yùn)行有看非常重要的意義。
雖然大部分發(fā)電廠不惜大量資金早已進(jìn)行電纜溝的防火封堵及普通消防報(bào)警裝置，但是電線溝火災(zāi) 仍有發(fā)生，這些措施只能起到電線著火后減輕事故范圍的作用.沒有從根本上限制減少火災(zāi)的發(fā)生。進(jìn) 行電纜溝在線監(jiān)測(cè)才是從根本上限制電纜溝內(nèi)火災(zāi)發(fā)生的有效可行的方法。
二、傳統(tǒng)模擬溫度傳感器為何不適合電纜溝測(cè)溫
傳統(tǒng)的溫度測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)通常為： 每一個(gè)傳感器的溫度值都要經(jīng)過上述環(huán)節(jié)進(jìn)入系統(tǒng)。所以會(huì)有如下不足：
1．需要成百上千條信號(hào)線（一個(gè)電纜溝通常要測(cè)200～300個(gè)測(cè)溫點(diǎn)）；
2．電壓信號(hào)在傳輸過程中易損耗，影響系統(tǒng)精度，且傳輸距離較近；
3．系統(tǒng)環(huán)節(jié)多，難于維護(hù)，且系統(tǒng)精度易受環(huán)境影響不易保證；
4．價(jià)格昂貴，200～300點(diǎn)需要10～20萬。
三、新技術(shù)的應(yīng)用使系統(tǒng)更方便
隨著科技的發(fā)展，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化傳感器成為了技術(shù)的趨勢(shì)、市場(chǎng)的主流。美國(guó)DALLAS公司的DS18B20數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化溫度傳感器采用獨(dú)特的思路，成功的解決了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與成本之間的矛盾。使建立使用方便、經(jīng)濟(jì)可靠的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為可能。
LTM-8000數(shù)字化溫濕度環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用美國(guó)DALLAS公司先進(jìn)的芯片科技，結(jié)合中國(guó)的現(xiàn)場(chǎng)情 況，應(yīng)用智能化現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)中僅有數(shù)字信號(hào)傳輸，而且傳感器、采集模塊均可聯(lián)網(wǎng)， 使系統(tǒng)更可靠性、布線更方便。結(jié)構(gòu)如下：
以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化傳感器為基礎(chǔ)的系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：
1．線纜少，傳感器可通過總線串在一起，幾十個(gè)傳感器只用一根3芯線。大大減少了現(xiàn)場(chǎng)線纜，方便 現(xiàn)場(chǎng)布線。
2．由于傳感器輸出的就是數(shù)字信號(hào)，傳輸過程中沒有精度的損失，系統(tǒng)精度可以保證。
3．系統(tǒng)環(huán)節(jié)少，由傳感器出來直接進(jìn)入采集器，系統(tǒng)可能發(fā)生故障的環(huán)節(jié)少、便于維護(hù)。
4．采用先進(jìn)的芯片科技、獨(dú)特概念，以及規(guī)模化生產(chǎn)，大大降低了系統(tǒng)成本，提高了可靠性。
長(zhǎng)英科技的LTM-8000數(shù)字化溫濕度環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，已在電力系統(tǒng)、石油、鋼鐵等許多領(lǐng)域取得成功的應(yīng)用。如： 電纜溝溫度在線監(jiān)測(cè)及火災(zāi)預(yù)警高壓開關(guān)柜溫度在線監(jiān)測(cè)、電機(jī)及其接線盒溫度在線監(jiān)測(cè)、泵及風(fēng)機(jī)的軸承溫度在線監(jiān)測(cè)、倉儲(chǔ)（糧倉、冷庫、油罐）監(jiān)測(cè)、空調(diào)與樓宇自控監(jiān)測(cè)。
四、系統(tǒng)簡(jiǎn)介
本系統(tǒng)配置分為如下部分：
1．上位機(jī)：功能： 數(shù)據(jù)處理及用戶界面 硬件要求：奔騰133/32M DRAM /4.3G以上的兼容機(jī)或工控機(jī)。 軟件：可選用組態(tài)軟件或定制程序；
2．離RS232/485通訊轉(zhuǎn)換器LTM-8520E，帶有過壓、過流、突波、隔離、雷擊保護(hù)；
3．場(chǎng)采集模塊LTM-8003E 功能：實(shí)現(xiàn)兩級(jí)通訊網(wǎng)絡(luò)間的聯(lián)絡(luò)。一級(jí)對(duì)上位機(jī)RS-485網(wǎng)，LTM-8003模塊作為子站；另一 級(jí)“一線總線”， LTM-8003模塊作為采集中心，測(cè)量線纜上的數(shù)字化傳感器作為子站。 硬件功能：帶有過壓、過流、突波、隔離、雷擊保護(hù)；
4．溫度傳感器DS18B20。
美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新 概念。新一代的DS18B20體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。 DS18B20，測(cè)量溫度范圍為-55°C～+125°C，在-10～+85°C范圍內(nèi)精度為±0.5°C，分辨率0.0625。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，每一顆自帶地址，大大減少了系統(tǒng)的電纜數(shù)，提高了系統(tǒng) 的穩(wěn)定性和抗干擾性。 對(duì)應(yīng)與傳統(tǒng)概念，這一粒三極管一樣的傳感器相當(dāng)于傳統(tǒng)的：溫度傳感器+數(shù)字化+cpu+總線協(xié)議及接口。
美國(guó)Dallas“一線總線”溫度傳感器DS18X20以其硬件接口簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定受到廣大客戶好評(píng)，長(zhǎng)英科技也針對(duì)客戶的不同需求開發(fā)出一系列產(chǎn)品。但在應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)其通訊協(xié)議較為復(fù)雜，使用起來不太方便。而且現(xiàn)場(chǎng)的需求多種多樣，Dallas的產(chǎn)品種類顯得不足，Dallas畢竟只是一個(gè)器件廠商，產(chǎn)品與實(shí)際應(yīng)用的需求還是有差距。
傳統(tǒng)溫度傳感器的不足傳統(tǒng)的溫度傳感器基本上分為電阻式和電容式。然后通過變送器以電壓或電流方式連接到采集器，所以：
（1）傳感器互換性差，以Honeywell 3605L 為例，其每個(gè)傳感器附帶一張修正表，以便用戶 按表修正。互換起來很不方便；
（2）模擬電壓信號(hào)在傳輸過程中易損耗，影響系統(tǒng)精度，且傳輸距離較近；
（3）變送器的一般需要額外供電，且對(duì)電源精度要求較高，否則影響系統(tǒng)精度；
（4）系統(tǒng)環(huán)節(jié)多，難于維護(hù)。且系統(tǒng)精度易受環(huán)境影響不易保證；
（5）精度難以校準(zhǔn)，所以精度稍好一點(diǎn)的傳感器，價(jià)格昂貴。著名的VISSALA的3%精度的 傳感器每只要上千元；
（6）每個(gè)傳感器到變送器，變送器到采集器至少兩條線，多點(diǎn)系統(tǒng)中布線十分困難。
5．長(zhǎng)英科技依據(jù)客戶的需求、結(jié)合多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)、采用芯片科技的新技術(shù)，在盡量保留DALLAS系統(tǒng)優(yōu) 點(diǎn)的前提下，盡量彌補(bǔ)其不足。研發(fā)出LTM8901數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化溫度傳感器。
·數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化濕度傳感器LTM8901的簡(jiǎn)介
（1）LTM8901應(yīng)用接線接口 上位機(jī)CPU只需有一個(gè)雙向的I/O引腳，按下面電路連接，即可與LTM8901通訊。 要求MCU的I/O引腳為OC門輸出（或三態(tài)輸出），同時(shí)具有輸入功能即可。現(xiàn)今大多數(shù)MCU 的I/O腳均有此功能；
（2）LTM8901典型特性 工作溫度范圍：-25℃～+85℃ 濕度測(cè)量分辨率：0.5%RH 濕度測(cè)量量程： 1%～99%RH 濕度測(cè)量精度: ±3.0%RH（典型值） 回差： ±2.0%RH（典型值） 年漂移： ±0.5%RH（典型值） 響應(yīng)時(shí)間： 5s（典型值） 工作電壓范圍： 4.5～5.5V 外型尺寸： 70×50×25mm3。
·數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化溫度傳感器LTM8901的特點(diǎn)：
（1）互換性好，由于采用智能修正技術(shù)，傳感器可任意互換；
（2）由于傳感器輸出的就是數(shù)字信號(hào)，傳輸過程中沒有精度的損失，系統(tǒng)精度可以保證。而且 傳輸距離較短；
（3）采用低功耗設(shè)計(jì)，由采集器統(tǒng)一供電，無需額外供電；
（4）系統(tǒng)環(huán)節(jié)少，由傳感器出來直接進(jìn)入采集器，系統(tǒng)可能發(fā)生故障的環(huán)節(jié)少、便于維護(hù)；
（5） 采用智能修正技術(shù)、獨(dú)特概念，以及規(guī)模化生產(chǎn)，大大降低了成本，提高了可靠性；
（6）線纜少，傳感器可通過總線串在一起，十幾個(gè)傳感器只用一根3芯線。大大減少了現(xiàn)場(chǎng)線纜，方便現(xiàn)場(chǎng)布線。
