基于无线通信的电厂设备的状态监测与故障诊断

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1、基于无线通信的电厂设备的状态监测与故障诊断【摘要】文章提出了一种基于ZigBee无线通信技术的电厂设备状态检测与故障诊断系统的设计思路。分析了传统状态监测系统信号有线传输方式的不足和ZigBee技术应用于电厂设备故障诊断系统的优势，在此基础上完成了传感器节点的软硬件设计•此外文章还重点论述了电厂设备状态检测与故障诊断系统方案的设计思路，并分别详细介绍了该诊断系统中两大功能模块的具体实现方案。【关键词】ZigBee无线通信技术；电厂设备；状态监测；故障诊断随着网络科技的迅猛发展，电厂口常运行维护对监测设备状态要求更高。当前的监测系统的监测已经不能满足电厂安全可靠

2、经济越来越高的要求。目前，电厂设备状态监测一般采用较为成熟的有线通信方式进行实时监测，将传感器安装到带监测设备的测量点采集所需数据，并将所采数据通过电缆等有线方式传输给监控中进行分析处理，该有线通信容易受到诸如安装场所和维修等方面的限制，不能保证补数据的实时性、完整性以及可靠性，限制了电厂设备的实时故障监测。现代监测系统是基于无线通信技术的实时监测系统，利用ZigBee无线网络技术进行无线通信，将有效的实时监测电厂设备运行状态，保证电厂的高效经济的生产。1.无线通信技术无线通信时利用电磁波信号能够在自由空间传播的特性交换信息的通信方式。无线通信具有移动性、广播

3、性和共享性等优点，无线通信的范围极为广泛，因此无线通信系统也有不同分类［1］。ZigBee是新兴的近距离、低功耗、低数据传输速率、低复杂度、低成本以及高安全性的双向无线网络通信技术，实现一些短距离、复朵场合的参数采集以及实时跟踪定位。ZigBee无线网络的硕件结构主耍有传感器节点、路山器节点以及协调器组成，其中协调器主要负责信息传输、任务调度、电源监测以及网络节点调度管理等工作［2］。ZigBee无线网络分为主节点、路由节点以及终端节点三个节点类型，这些特点使得ZigBee技术极其适合于无线网络通信系统中，起到短距离的无线接连的功能。在电厂设备故障诊断系统中应

4、用ZigBee无线通信技术有着显著优势［3］。1.前端数据采集模块电厂设备故障诊断系统由数据釆集系统、数据传输系统以及故障诊断系统三部分组成。数据采集系统由传感器、A/D转换模块、数据存储以及数据发送部分组成，实时采集电厂设备的各部分运行状态；数据传输系统由ZigBee无线模块构成，实时将电厂设备各种工况数据无线通信传输给上位机进行故障诊断；上位利用提前建立的故障诊断软件对电厂设备运行状态进行实时工况监测以及故障诊断，并显示出动态图形。动态数据库中存放着当前检测数据、丿力史数据和中间结果。通过应用该系统，可以实现实时监测电厂设备运行状态以及在线故障诊断。(1)

5、传感器网络节点设计故障诊断系统的数据采集部分是山传感器模块、处理器模块、无线通信模块以及能量供应模块四部分组成。传感器模块功能主要是：监测区域内数据采集以及数据的模数转换；处理器模块功能为控制传感器节点的操作、存储和处理所采集的数据以及其他节点传输的数据；无线通信模块功能是与其他传感器网络节点进行无线传输通信，交换控制信息以及收发采集的数据；能量供应模块为传感器网络节点提供运行所需要的能量，一般情况下该能量模块采用微型电池供电。传感器网络节点的硕件结构图如图1所示。（2）数据传输系统系统各测点采集的数据通过ZigBee无线发送模块发送至上位机监控中心，利用故障

6、诊断系统对接收的数据进行处理分析，诊断故障并判别故障类型。（3）传感器节点的程序流程传感器节点的系统程序设计，选择Metr-werks公司的CodeWarrior作为系统开发环境，传感器节点之间采用串口通信模式，数据的收发利用传输中断方式完成。数据的传输采用主从节点方式，采用USB借口与PC机通信，从节点向主节点发送中断请求。主节点的功能：发送接收木节点的数据；接收处理并转发从节点数据。系统中的节点一般情况下都处于休眠，当有中断请求的时候才被激活并进行工作。节点的程序流程如图2所示：1.设备状态监测与故障诊断系统电厂设备运行状态检修的首耍问题设备运行监测与诊断

7、，换言之，没有成熟的状态监测与故障诊断技术就没有真正的运行状态检修。在设备监测与故障诊断过程中，监测是采集设备各种工况数据的过程，诊断是判断比较采集的数据与设计值或者经验值的过程，监测与诊断是掌握设备的性能和健康状况的过程，可以通过以下两个方面实现：建立完善的在线监测系统和便携式监测系统；合理进行静、动态诊断。其中静态诊断主要是针对机组停止运行后,进行的诸如大修标准检查、管壁厚度测量、叶片静频测试、轴承磨损检查、无损探伤、水垢化学分析以及材料性能检查的预期性检查项目，动态诊断是电厂设备系统运行过程中，通过在线、离线的监测系统或者人的直观判断，获取设备运行状态信

8、息的过程，例如：绝缘过程在线监测、红外