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摘要：采集關(guān)鍵電力設(shè)備接點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度，克服有線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的諸如線路多，布線復(fù)雜，維護(hù)困難，高壓隔離等方面的不足，將測(cè)溫傳感器與無線通信技術(shù)相結(jié)合，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)云端與電力自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，云邊協(xié)同，實(shí)現(xiàn)智能化無線測(cè)溫系統(tǒng)方案。無線測(cè)溫系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，擴(kuò)展性好，布點(diǎn)靈活等特點(diǎn),可以結(jié)合行業(yè)深層需求及其他技術(shù)，進(jìn)一步在電廠推廣應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：無線測(cè)溫 無源無線傳感器 電氣接點(diǎn)測(cè)溫 測(cè)溫系統(tǒng)
1 鋼鐵工業(yè)電氣裝置需求分析
鋼鐵工業(yè)是個(gè)龐大復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng), 大量使用中低壓開關(guān)柜、高壓電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等電氣設(shè)備。 對(duì)自動(dòng)化程度和連續(xù)生產(chǎn)的高要求,不僅對(duì)其供電可靠性越來越高,而且對(duì)鋼鐵工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵的配電及高壓電動(dòng)機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定可靠性也提出了更高的要求。 電氣設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中,電氣一次模塊觸點(diǎn)和連接等部位因老化或接觸電阻過大而發(fā)熱, 進(jìn)而導(dǎo)致接頭異常升溫甚至引發(fā)燃爆事故。變電站或配電室內(nèi)開關(guān)柜等電氣設(shè)備安裝密集,電動(dòng)機(jī)也都是各工藝段的關(guān)鍵設(shè)備,故此類事故可能會(huì)導(dǎo)致大量電氣設(shè)備損壞,并引發(fā)下游大范圍供電線路或重要用電設(shè)備突然停電,造成巨大的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。近年來,傳感器及物聯(lián)網(wǎng),設(shè)備的在線監(jiān)測(cè),及大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)的快速發(fā)展,結(jié)合鋼鐵工業(yè)的特點(diǎn)及需求,新技術(shù)的研究與應(yīng)用對(duì)解決此類問題提供了新的解決方案。
2 關(guān)鍵新技術(shù)的選用
針對(duì)上述提出的問題,結(jié)合溫度傳感器、Sub-1G無線傳輸、云應(yīng)用及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)現(xiàn)狀,本文提出了多種新技術(shù)的解決方案并結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行應(yīng)用。
2.1 溫度測(cè)量技術(shù)的選用
傳統(tǒng)的測(cè)溫方法包括通過熱電偶、熱電阻、半導(dǎo)體溫度傳感器等測(cè)溫,溫度傳感器與測(cè)溫儀之間采用金屬導(dǎo)線傳輸溫度信號(hào)。電氣設(shè)備測(cè)溫檢測(cè),由于溫度傳感器直接安裝于高壓接點(diǎn)/觸點(diǎn)上,其信號(hào)傳輸金屬導(dǎo)線的絕緣性能無法保證。 同時(shí),對(duì)于改造類項(xiàng)目實(shí)施難度較大,因此推薦采用無線測(cè)溫方法進(jìn)行檢測(cè)。目前無線測(cè)溫方法包括電磁感應(yīng)供電無線測(cè)溫、電池供電無線測(cè)溫方式及紅外在線測(cè)溫方式。紅外測(cè)溫需要鏡頭對(duì)準(zhǔn)發(fā)熱點(diǎn),塵土震動(dòng)對(duì)其影響較大;有源無源測(cè)溫較合適,無需布線,易于安裝,但有源測(cè)溫需要外供電池,受電池壽命影響,需要更換;電磁感應(yīng)供電無線測(cè)溫具有測(cè)溫速度快、周期短、免維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)、故障率低等特點(diǎn)。表1詳細(xì)比較了各種無線測(cè)溫方法的性能。
2.2無線傳輸技術(shù)選用
無線通信是利用電磁波信號(hào)在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式,其中應(yīng)用較為廣泛及具有較好發(fā)展前景的短距離無線通信方式包括:Sub-1G技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth)、工業(yè)無線技術(shù)( WiFi)、超寬帶技術(shù)(UWB)、近場(chǎng)通信技術(shù) (NFC)。
藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth)屬于一種超短距離的無線傳輸技術(shù),傳輸距離10m范圍以內(nèi),傳輸速率約1 Mb / s,其有效速率約為 723 kb / s;超寬帶技術(shù) (UWB)傳輸速率一般結(jié)余 53 ~ 480 Mb / s 傳輸距離小于40 m;近場(chǎng)通信技術(shù)(NFC)適用于近距離貼近操作。Sub-1G技術(shù)的主要特征包括:傳輸速率較低;通信距離較長(zhǎng);設(shè)備功耗極低,發(fā)射輸出僅為10dBm;通信組網(wǎng)簡(jiǎn)潔。這些主要特征使Sub-1G 通信技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。表2給出了幾種技術(shù)性能比較。
2.3 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與云技術(shù)選用
傳統(tǒng)的系統(tǒng)監(jiān)控及運(yùn)行一般以集中式或者分布式的 SCADA 系統(tǒng)應(yīng)用為主,并在控制室內(nèi)由操作員及工程師使用。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及智能手機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用,通過傳感器監(jiān)測(cè)到的關(guān)鍵設(shè)備的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)也可以通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)方云服務(wù)器, 特別是對(duì)于區(qū)域廣,布線困難的區(qū)段,數(shù)據(jù)的獲取將會(huì)變得更加方便和容易。傳輸?shù)皆品?wù)器上的數(shù)據(jù)比起傳統(tǒng)專門的服務(wù)器存儲(chǔ),成本更低,可靠性更高,供不同用戶使用更方便。通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆品?wù)器的數(shù)據(jù),可以通過智能手機(jī)的APP顯示出來,并通過不同的功能模塊定制化實(shí)現(xiàn)。根據(jù)不同用戶的需求和設(shè)備使用情況,可以對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)按照既定算法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,及早通過數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù),并給予用戶提示或者告警信息,減少及降低設(shè)備故障甚至事故的發(fā)生。
3 應(yīng)用方案綜述
項(xiàng)目針對(duì)鞍山鋼鐵6KV部分的總站和窯頭站的57面開關(guān)柜進(jìn)行進(jìn)行智能測(cè)溫改造，經(jīng)過技術(shù)對(duì)比,使用無線無源溫度傳感器+溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng),準(zhǔn)確的采集關(guān)鍵部位的溫度信號(hào) ,通過控制中心的無線測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),超溫部位及設(shè)備精準(zhǔn)定位,超溫報(bào)警,保證關(guān)鍵設(shè)備壽命及生產(chǎn)連續(xù)性,減少及避免潛在事故的風(fēng)險(xiǎn)。并且測(cè)溫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了測(cè)溫信號(hào)的移動(dòng)運(yùn)維,不僅可以通過智能手機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控到關(guān)鍵設(shè)備的溫度,并能在超溫時(shí)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào),及時(shí)推送到具體負(fù)責(zé)人員的智能手機(jī)終端,實(shí)現(xiàn)高效的問題處理,極大的降低配電裝 置及電氣設(shè)備事故風(fēng)險(xiǎn),保證供電可靠性,生產(chǎn)連續(xù)性及安全生產(chǎn)。
4溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案
4.1概述
電氣接點(diǎn)在線測(cè)溫裝置適用于高低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)，防止在運(yùn)行過程中因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸 電阻過大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設(shè)備安全保障，及時(shí)、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。
Acrel-2000T無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS 485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了極大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能，可以監(jiān)控?zé)o線測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。
4.2應(yīng)用場(chǎng)所
適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
4.4系統(tǒng)功能
測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：
1）溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。
2）溫度曲線：查看每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度趨勢(shì)曲線。
3）運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測(cè)溫點(diǎn)指定時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。
4）實(shí)時(shí)告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y(cè)溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報(bào)警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語(yǔ)音告警，告警方式有彈窗、語(yǔ)音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。
5）歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等。
4.5系統(tǒng)硬件配置
溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測(cè)。
5 結(jié)語(yǔ)
無線測(cè)溫系統(tǒng)在鞍山鋼鐵的智能化測(cè)溫改造及應(yīng)用,提供溫度異常告警、實(shí)時(shí)設(shè)備溫度采集、周期性溫度監(jiān)測(cè)及報(bào)表、設(shè)備狀態(tài)評(píng)估等功能,能減少及避免重大因溫度導(dǎo)致故障的發(fā)生。系統(tǒng)運(yùn)用效果良好,大量減少了運(yùn)維及管理人員的工作量,提高了檢修操作的精準(zhǔn)度。其次,隨著技術(shù)的發(fā)展和其它傳感器的應(yīng)用,從不同角度獲得關(guān)鍵設(shè)備及系統(tǒng)的數(shù)據(jù),更客觀地進(jìn)行設(shè)備及系統(tǒng)監(jiān)測(cè),作為下步研究工作方向之一。而且,智能化、萬(wàn)物互聯(lián)等新技術(shù)的應(yīng)用,會(huì)對(duì)運(yùn)維人員的能力及習(xí)慣提出更高的要求,智能化系統(tǒng)需要進(jìn)一步提高用戶的實(shí)際體驗(yàn),開發(fā)更多更貼近用戶的功能,比如資產(chǎn)管理、工單處理、故障排除等,得到更多的應(yīng)用。
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差評(píng)君昨天閑來無事想上個(gè)淘寶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)瀏覽器報(bào)了個(gè)問題，說鏈接不安全。。。
上網(wǎng)搜了搜，發(fā)現(xiàn)不止差評(píng)君一個(gè)人遇到這個(gè)問題。
背后的原因很明顯：證書過期了。
這個(gè)證書。。。準(zhǔn)確地說，是數(shù)字證書。
干嘛用的呢？
自我證明：證明你上的淘寶網(wǎng)真的是淘寶網(wǎng)。
你可能會(huì)好奇，淘寶網(wǎng)的域名 www.taobao.com 這么多年下來都沒變過，有啥好證明的？？？
一般來說，上網(wǎng)的時(shí)候用的是 HTTP 協(xié)議訪問網(wǎng)頁(yè)。
你在地址欄輸入網(wǎng)址，再按下回車的過程，實(shí)際上是通過瀏覽器發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求。
服務(wù)器收到請(qǐng)求以后，會(huì)還給你一個(gè)網(wǎng)頁(yè)文件，一般來說長(zhǎng)這樣。
瀏覽器會(huì)把這一串密密麻麻的東西，轉(zhuǎn)化成這個(gè)樣子??
黑客獲得你的網(wǎng)絡(luò)權(quán)限以后，可以在你輸入 www.taobao.com 并回車時(shí)，把請(qǐng)求截取，然后還給你個(gè)調(diào)包過的文件。
這個(gè)文件可以是個(gè)釣魚頁(yè)面，在不知情的時(shí)候往里輸入賬號(hào)密碼的話，就完蛋了。
以前訪問網(wǎng)站的時(shí)候，用的是 HTTP ，“ 超文本傳輸協(xié)議 ” ，網(wǎng)站的開頭是 " http:// " 起始。
后來工程師們覺得這不安全，有類似上面提到的調(diào)包風(fēng)險(xiǎn)，就在 HTTP 上添加了一層加密算法，并命名為 HTTPS ， “ 超文本傳輸安全協(xié)議 ” 。
數(shù)字證書一般是由一些權(quán)威機(jī)構(gòu)頒發(fā)的，這些機(jī)構(gòu)叫 CA （ Certificate Authority ）。
京東的證書簽發(fā)者??
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CA 就好比是給人發(fā)身份證的機(jī)構(gòu)，權(quán)威性非常高。
一家網(wǎng)站申請(qǐng)證書時(shí)，CA 要去仔細(xì)審查這家網(wǎng)站，同時(shí)再給這些網(wǎng)站配一套加密工具 （ 公鑰和密鑰 ）。
這就類似公安審查一個(gè)新生兒的狀況，然后給他/她添加戶口。
瀏覽器會(huì)記住這些證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)，保存起來。
當(dāng)你訪問淘寶網(wǎng)時(shí)，淘寶網(wǎng)會(huì)給瀏覽器（ 也就是客戶端 ）看自己的證書，同時(shí)把上文提到的加密工具里的 “ 公鑰 ” 一起發(fā)過去，類似出示身份證。
瀏覽器接收到證書之后，會(huì)拿著證書找頒發(fā)機(jī)構(gòu)驗(yàn)證一下，這一步類似找公安網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證身份證。
驗(yàn)證有效以后還沒完，這只能證明證書是有效的而已，但萬(wàn)一是頂替的呢？
隨后瀏覽器掏出發(fā)來的公鑰，加密一段消息，和淘寶網(wǎng)通信一下，如果是真的淘寶網(wǎng)，對(duì)方有 “ 公鑰 ” 對(duì)應(yīng)的 “ 私鑰 ” 來解密。
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這個(gè)過程叫做非對(duì)稱加密，常見的算法有 RSA 。
實(shí)際情況比差評(píng)君描述的還要復(fù)雜：
數(shù)字證書可能會(huì)被篡改，因此還需要數(shù)字簽名來驗(yàn)證證書沒被篡改過。
RSA 算法的背后，是美麗的數(shù)學(xué)和偉大的工程實(shí)現(xiàn)。
總而言之，訪問淘寶網(wǎng)不只是簡(jiǎn)單的輸入地址到達(dá)目的地，事實(shí)上這個(gè)過程中簡(jiǎn)直演了一出諜戰(zhàn)戲。
HTTPS 這一套方案很有效，現(xiàn)在也被廣泛使用，一些主流瀏覽器，例如谷歌的 Chrome 從去年開始把所有的 HTTP 標(biāo)記為不安全。
當(dāng)然，這是一個(gè)工程方案，肯定存在短板。
首先，也是這次淘寶網(wǎng)碰到的問題：忘記續(xù)費(fèi)的話，就會(huì)被標(biāo)記為不安全。。。
這次的過期日子是 11 月 22 日，也就是周四，然而他們應(yīng)該是忘記及時(shí)續(xù)上了。
那能不能一次性買個(gè)幾十年？
也不是不行，這樣就不用惦記著續(xù)了。
但是萬(wàn)一頒發(fā)的 CA 出了什么幺蛾子，這錢就花冤枉了；而且同一套加密用很久不更新，挺不安全的。
因此像淘寶網(wǎng)這種正規(guī)大型網(wǎng)站，都是一年一續(xù)。
其次是。。。 CA 說白了還是一套中心化管理，也就是默認(rèn)大家相信一個(gè)權(quán)威。
但這個(gè)權(quán)威其實(shí)是收錢辦事的，萬(wàn)一為了利益倒賣證書，或者和幾個(gè)合作的巨頭聯(lián)合打壓競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，那信用體系就崩壞了。
賽門鐵克 （ 殺毒軟件諾頓的開發(fā)商 ）就爆出過證書丑聞。
所以說，目前這一套系統(tǒng)不是沒有問題，安全技術(shù)永遠(yuǎn)在陽(yáng)光照不到的地方，和安全問題做著斗爭(zhēng)。
這也是大家如此憧憬區(qū)塊鏈技術(shù)的原因之一 --去中心化的加密在很多場(chǎng)景都會(huì)非常有用。
對(duì)于吃瓜群眾來說，雖然你不用看懂證書，但碰到被瀏覽器標(biāo)記為 “ 不安全 ” 的網(wǎng)站，還是要謹(jǐn)慎一些。
圖片來源：StudioRui Marketingtaobao.cominstant SSLjd.com參考資料：Instant SSLsegmentfault @seanlook SSL/TLS原理詳解維基百科 “ HTTPS ”V2EX 帖子 “ 淘寶，你家證書過期了。 ”