无线测温系统方案5
一、技术响应
无线测温传感器接入技术方案
设备接入要求
设备需根据国电南瑞配电公司感知层设备接入技术协议（详见附件A）进行定制开发，并在应答时提供相应设备的无线接入方案，方案需包含传感设备无线接入过程详细描述，给出传感器操作的数据帧格式及示例报文（例如上电激活、数据发送、接收器确认）等内容，实现感知层设备的泛在连接、即插即用。
1、开关柜触头及电缆接头温度在线监测系统结构
2、系统组成
2.1 感应供电式无线温度传感器
DTS-6无线温度传感器用于测量高压开关柜内的电气接点（如电缆接头，断路器触头等）的运行温度。无线温度传感器是由温度传感器、信号处理及无线发射器、感应电源三部分组成。
温度传感器具有小巧的体积，当与被测物体表面直接接触时，能保证快速测量温度的变化，并将温度变化的信号传到信号处理及无线发射器，进行信号处理并将处理后的信号通过无线传输到温度监测器。感应电源采用小CT磁饱和技术由一次电流感应出电源，电流保持在2A-5000A之间，感应电源即可不间断提供给传感器稳定的工作电压，消除了电池供电需要停电更换的弊端，大大减少了维护工作量。
性能指标
l测温元件：数字集成温度传感器
l测温范围：-55℃～+125℃(可定制-30℃～+200℃的测温范围)
l测温误差：小于0.5 ℃（全量程范围）。
l测温分辨率：±0.1℃。
l接口方式：无线数字通讯接口。
l发送频率： 感应电源供电：默认12S发送一次（可设）。
lCT式工作电流：2A~5000A
l传输距离：户内80米、户外300米。
l环境温度：-40℃ ～ 80℃
2.2无线温度监测器
连续监测高压开关柜内接点的运行温度，由数字显示屏循环显示出每个带电触头的温度值，可确定触头的过热程度，当发生超温时，仪器发出报警指示。并可将温度值通过RS485接口传到计算机作进一步数据处理，实现开关柜温度的集中监测。
性能指标
l测点数量：128个（每个无线信道支持128个无线温度传感器）。
l报警输出：1个（无源接点）250Vac,0.6A或24Vdc,5A。
l通讯接口：RS-485。
l通讯规约：Modbus与电力103规约可选
l工作电压：交直流220V
l工作温度：-40℃～+65℃。
l安装方式：挂式安装和盘式安装两种
2.3 ZRMSCADA3.0在线监测预警软件平台简介
ZRMSCADA3.0在线监测预警软件安装在本地监控主机上，是一个数据采集，实时监测，超限预警平台，它可以通过各种通信协议采集数据，并通过组态画面展示，具有多种预警方式。
主要功能：
l现场画面组态
l多种通信接口
l集成多种协议
l超限报警
l历史报警查询
l温度排序查看，分类查看
l历史曲线
l局域网查看
l权限管理
l实时数据显示
l共享数据到云服务器
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|
|
|
| 软件截图 |
2.433MHz 微功率无线接入规范
2.1 物理层协议规范
2.1.1 总体
物理层提供两种类型的服务：物理层数据服务和物理层管理服务。物理层数据服务是指通过无线物理信道发送和接收物理层协议数据单元来实现的服务。物理层管理服务是指通过物理层管理实体接口对物理层数据和物理层管理提供服务。
Lora物理层：工作在433MHz频段，采用GFSK调制。
2.1.2 总体参数
工作频段： 433MHz频段。
2.1.2.1 433MHz物理层配置
本标准支持433Mhz的物理层频道设置。
为了超低能耗的需求，在传输一个传感数据时段内，不使用跳频。
表 2.1.2.1
|
频点 |
433Mhz频段，1信道 |
|
工作模式 |
固定频率 |
|
调制方式 |
GFSK |
|
数据速率 |
250Kbit/s |
|
发射功率 |
50mW |
|
通信距离 |
<20米 |
2.1.2.2 433MHz物理层配置参数示例
433MHz物理层配置以TI公司的CC1101为例设置如下：
表 2.1.2.2
|
配置项 |
值 |
说明 |
|
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 链路层协议规范
2.2.1 数据链路层帧结构
433MHz使用1种链路帧的格式，由图3.2.1表示：
图3.2.1 433Mhz的链路层帧格式
由前导码、同步码、数据帧长度、地址域、数据域、CRC校验组成。
2.2.2 访问地址 （Access Address）
433MHz支持点对点和主仆星形拓扑网络架构，因此访问地址（access address）只是唯一确定一对节点，或主仆之间的链接的地址。
2.2.3 MAC层接入过程
433MHz MAC层接入使用点对点通信方式接入，通过MAC地址对设备进行身份验证，连接许可操作。
2.3 传感器数据协议规范
2.3.1 传感器数据格式
传感器数据格式见表2.3.1：
表 2.3.1 传感器数据格式
|
|
无线地址 |
无线信道 |
编号 |
数据1 |
数据2 |
数据3 |
数据4 |
电压 参数 |
发射计数 |
状态 |
产品 识别码 |
硬件版本 |
软件版本 |
|
标示 |
Address |
Channel |
Id |
Data-A |
Data-B |
Data-C |
Data-D |
Power |
Count |
State |
PID |
HW |
SW |
|
长度(B) |
1 |
1 |
4 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
比例系数 |
---- |
---- |
------ |
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 |
|
物理含义 |
---- |
---- |
305419896 |
123.4℃ |
无传感器 |
无传感器 |
无传感器 |
3456mV |
累计发射12816次 |
发射 |
ETS-BZ |
V1.0 |
V1.5 |
2.3.2 操作命令字及数据帧定义
（1）地址:主要用于无线收发地址校验，提高通讯可靠性，固定为地址0X01；
（2）信道:保留字节，固定为0X01；
（3）编号:传感器唯一编号，所有符合本通讯协议的传感器出厂编号唯一，长度为4字节，范围为0~4294967295。
为方便管理，现分配：
3800000000~3899999999暂为研发测试及开发过程使用；
3900000000~4294967295无线传感器网络组网系列产品，具体如下：
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:通道原始数据*10，例如123.4℃即0X04D2，数据为二进制补码，范围-3275.5~3276.8，通道异常码如下：
表 3.3.2 通道1传感器异常码
|
序号 |
通道异常码 |
通道异常码含义 |
|
1 |
0X8000 |
此通道传感器故障类型1 |
|
2 |
0X8001 |
此通道传感器故障类型2 |
|
3 |
0X8002 |
此通道传感器故障类型3 |
|
4 |
0X8003 |
此通道传感器故障类型4 |
|
5 |
0X8004 |
此通道传感器故障类型5 |
|
6 |
0X8005 |
此通道传感器故障类型6 |
|
7 |
0X8006 |
此通道传感器故障类型7 |
|
8 |
0X8007 |
此通道未定义2 |
|
9 |
0X8008 |
此通道未定义3 |
|
10 |
0X8009 |
此通道未定义4 |
|
11 |
0X800A |
此通道未定义5 |
|
12 |
0X800B |
此通道未定义6 |
|
13 |
0X800C |
此通道未定义7 |
|
14 |
0X800D |
此通道未定义8 |
|
15 |
0X800E |
此通道未定义9 |
（5）通道2:数据格式同通道1；
（6）通道3:数据格式同通道1；
（7）通道4:数据格式同通道1。
（8）电压参数:原始数据，单位mV，2字节，范围0~65535；
（9）发射次数:即为无线发射器累计发射次数，每发射一次，计数加1，4字节，范围0~4294967295；
（10）状态,共8位
（11）产品识别码:用于识别产品类型
（12）硬件版本号:无线产品正式发布版硬件版本号一律控制为2位，版本号*10，如V1.5对应0X0F；
（13）软件版本号:无线产品正式发布版软件版本号一律控制为2位，版本号*10，如V2.0对应0X14；
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