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可监测至自观传感器的动环监控方案

发表时间：2021/6/16 来源：《探索科学》2021年5月作者：宫铁桥徐锐

[导读] 本文主要对动环监控的现状进行分析，研究动环监控存在的局限性，并提出对可监测至自观传感器的动环监控方案，为相关人员提供参考。

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摘要：本文主要对动环监控的现状进行分析，研究动环监控存在的局限性，并提出对可监测至自观传感器的动环监控方案，为相关人员提供参考。
关键词：动环监控；可监测；自观传感器
        1.近几年被重视的动环监控
        前些年，大家致力于传感器性能利用最大化，或者完善传输链路，由于设备前端都有UPS，所以对供电并未有太多关注。虽然有UPS，但是对外场施工造成的市电中断等问题，我们并不能及时发现，什么时候电池组的电耗干了(此时是传输供电中断，传感器还有备用电源)，跑道一端数据彻底没值了，才发现，外场好像断电了。(反正我不怕全无值，因为全无值肯定不是大事儿，就怕一端或某个传感器无值。)然而这时，造成断电的施工队，已经离场10个小时了。
        基于以上的情况，近几年动环监控尤为被重视，新建的方舱，都会自带动环监控系统，市电监控就不用说了，UPS、空调、室温神马的，都可以监控。老旧机房有些局或分局站会自己上一套动环监控，要么外包，要么自己设计实施。只要是机房里的，哪怕是电灯，都可以兼顾。
        2.众多动环监控存在局限性
        可能是方舱自带的动环监控系统，给大家造成的思维导向，我调研过几家兄弟单位，多数动环监控主要针对机房内部及市电进行监控，靠光纤传输。存在着一定的局现性，一是，如果机房到传感器之间的电缆被挖断，动环监控将不能监测到，等到传感器备用电瓶的电耗干，值班员才会发现，即使及时去现场，备用电瓶的电也已经耗干了，及时恢复，是不可能的了；二是，凡事靠光纤的想法，忽略了光纤资源有限性的问题，以及光纤也有可能被挖断。
        3.因一次特殊断电事故所产生的想法
        大连发生过几次电缆被外场施工挖断的情况，有两次是市电电缆被挖断，有一次是机房至传感器供电中断。机房至传感器供电中断发生在近期，6平方的带铠的电缆，硬生生地被冻土块砸断了两芯。不排除，冬天铜比较脆，同时也能看出，工人干活根本注意不到细节。这次线缆被砸断8小时后，终端数据才断，施工队早已撤场，翻看监控录像，值班员才猜测到可能由于航后施工导致了此次供电中断。后期处理就不说了，反正一波三折，好久才恢复。于是乎，我产生这样一个想法，就是动力监测，要到每部传感器，空调、室温什么的，都可以不要，市电、和传感器断电，必须第一时间知道！
        4.监测至传感器的动环方案
        两个方面：
        ①电压监测仪，很便宜的一个东西，多买几部，需要的地方都安；
        ②采用4G无线传输采集的电压信号，摆脱有线传输的限制，相对自观数据而言，这个数据有丢包或者延迟都不算事儿。只是要加一套无线传输。
        在机房与传感器间供电断开，传感器只保留探测功能，关闭其他辅助功能，由自身备用电瓶供电，续航时间8小时左右。这段时间就是黄金抢修期。基于上述两个方面，自观系统的动力环境监控我有如下设想：
以RWY28的MAWS301为例，其他传感器原理相同，如图1所示：

图1 自观系统动环监控方案图

        可实现的监控范围：
        ①市电电压监控。
        在机房市电配电箱(UPS前端)，利用电压监测仪，截取电压数据，用天线将电压实时信息发送到航管楼监控终端，电压监测仪和天线由UPS输出端供电。当市电断开，报警信息在航管楼终端报警和发送到值班手机。此时自观系统探测和传输可以正常运行10小时左右。
        ②传感器供电电压监控
        在传感器配电箱，供电入口处，利用电压监测仪，截取电压数据，用天线发送到航管楼监控终端，电压监测仪和天线由传感器备用电瓶供电（可另加电瓶）。当机房和传感器之间供电中断，报警信息在航管楼终端报警和发送到值班手机。探测和传输可以正常运行8小时左右。
        将自观数据无线传输的模块或网桥也挂载到电瓶上，如果传感器到机房的自观数据传输线也断了，自观数据和设备电压数据同时用无线传回航管楼，避免自观数据中断。
        这种方案，对市电中断、UPS故障、传感器供电故障(场内供电故障我想到的这几种，如果有遗漏麻烦在评论区告知，谢谢！)都能够及时告知值班员，给值班员留以抢修时间。
        5.总结
        该方案可监测到每一个关键的供电节点，确保了动力环境监测的全面性；利用电瓶辅助开关电源为电压监测器和无线传输模块供电，不占用有限的光纤资源，且不受有线传输的束缚，风杆不倒，数据不断。有供电故障，第一时间告知值班员，给抢修留出黄金时间。
参考文献
[1]吴泊成, 邓为东, 陈丽,等. 一种通用式在线监测传感器自适应吸附装置:, CN110411493A[P]. 2019.
[2]叶春波. 丹麦开发一种新的智能自供电传感器用于监测混凝土基础设施中钢筋的锈蚀[J]. 石油化工腐蚀与防护, 2020, v.37;No.183(01):51-51.
[3]刘雨青, 陈泽华, 曹守启. 基于物联网的水质传感器监控及自清洗装置设计[J]. 渔业现代化, 2019, 046(004):42-48.
[4]王洪生. 基于单片机与传感器的智能家居环境监测系统设计[J]. 电子制作, 2020, No.408(22):26-29.
作者简介：宫铁桥（1987.01）男，汉族，黑龙江省人，本科学历，工程师，从事研究方向或职业：电子工程。