抗干扰潜望式红外线外扩工具的研制.pdf

设备管理与维修2023 翼8（下）所示：应变曲线在误差允许的范围内，VIC-2D 软件与 Matlab APP的结果基本一致，证明 DIC方法是有效的，软件平替是合理的。4结论运用 DIC 原理开发的 Matlab 软件进行的拉伸试验结果和预期的一样，用 VIC-2D 软件和 Matlab APP 对采样后的散斑图像进行对比分析，针对试样所处的 4 个典型阶段进行计算，得到两者结果基本一致的结论，应变计算结果平均误差为 5.834 6%，证明 DIC 方法可行且合理，使用实验室自开发的 Matlab APP 进行软件平替是有效的。在采用拉伸试验研究材料力学性能变形的 4个阶段时，由于不考虑断裂时突变的场景，可以考虑适当降低对相机的要求，在达到预期实验效果的前提下降低实验成本，对于研究材料力学性能的拉伸实验有一定参考意义。参考文献1王永红，王欢庆，吴双乐，等.基于机器视觉的材料力学性能全场测量方法 J.测控技术，2020，39（8）：35-46.2王永红，包凤卿，张肖，等.数字散斑干涉三维变形测量技术研究进展 J.应用光学，2020，41（4）：681-689.3葛云燕，王健.视频引伸计 J.工程与试验，2015（S1）：24-26.4但西佐.数字图像相关测量关键技术研究 D.合肥：合肥工业大学，2019.5PETERS W H，RANSON W F.Digital imaging techniques in expe-rimental stress analysis J.Optical Engineering，1982，21（3）：213427.6徐洋贞.基于 DIC 的桨叶静载变形及刚度测量技术研究 D.南京：南京航空航天大学，2017.7肖林斌，夏海廷，郭荣鑫，等.基于数字图像相关方法测试 Cr12MoV钢的断裂韧性 J.热加工工艺，2017，46（12）：55-58.8吴荣，刘依，周建民.数字图像相关用于测量风电叶片全场变形 J.仪器仪表学报，2018，39（11）：258-264.9PAN B，XIE H，WANG Z.Equivalence of digital image correlationcriteria for pattern matching J.APPlied Optics，2010，49（28）：5501.编辑吴建卿图 3时间应变曲线对比1研究背景电力营销管理工作中集抄和用电检查工作是经营管理效益体现的一个重要环节。采集数据的真实性、准确性、时效性直接关系到用电检查和抄核收工作质量的好坏。在当前电能计量装置管理过程中往往需要使用手持式终端通过红外通信对电能表电量信息、电气量（电流、电压等）、事件记录及内置时钟等数据进行采集记录，以现场采集的数据为依据，以便制定针对性的电能计量装置维护策略，提高电能计量装置维护效率，提升电力企业服务质量。红外通信具有直观、操作简便、可靠性高等优点，也是现场采集电能表数据中使用最为普遍的一种通信方式1（图 1）。但是，居民电能表大多数安装于多位表箱中，布局相对紧凑，部分电能表安装过高，表箱前空间狭小，难以操作，导致红外信号相互干扰，严重妨碍红外点对点通信，造成数据串位，从而影响工作效率。手动输入电能表地址进行点对点通信工作效率低，不适用于开展大规模排查工作。为解决红外通信数据采集效率低的问题，发挥红外通信在数据采集方面的优势，开发一种在复杂严苛环境下提高红外通信准确率的工具。摘要：在电力营销管理工作中，集抄和用电检查经常需要应用手持终端红外通信端口对电能表进行“一对一”的红外通信，主要用于数据采集、事件读取等工作任务。由于城区多为住户集中式表箱，电能表之间相互距离较近，电能表红外端口难免相互干扰，加之部分电能表安装高度离地过高，严重降低电能表批量检查任务的工作效率。研制一款手持抗干扰潜望式红外线外扩工具，利用潜望镜机构，可轻易对准电能表红外端口，并能隔绝相邻电能表的信号干扰、提高工作效率。关键词：电能计量；红外通信；数据采集中图分类号：TN216文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.08D.31抗干扰潜望式红外线外扩工具的研制李超平（广东电网有限责任有限公司江门新会供电局，广东江门529000）輪輳设备管理与维修2023 翼8（下）2可行性分析2.1红外线遵循光的反射特性红外原理就是利用可见红光光谱之外的不可见光，因为红外线也是光的一种，因此同样具有光的特性无法穿越不透光的物体。按照波长的大小，红外波段可以分为 3 个不同的区域：近红外区（波长 0.75耀2.5 滋m）、中红外区（波长 2.5耀25 滋m）和远红外区（波长 25耀1000 滋m）。红外通信则是利用 950 nm 近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通信的场合，进行点对点的直线数据传输。红外线技术指向性差、容易受干扰。但是红外线反射时也遵循光的反射规律。根据这一特性，设计一个封闭的传输结构，管内壁使用红外高反射低吸收材料，为其创造一个良好的反射条件，降低红外信号衰减，增强数据接收的有效性。2.2潜望镜结构原理潜望镜本是指从海面下伸出海面或从低洼坑道伸出地面，用以窥探海面或地面上活动的装置。其构造与普通地上望远镜相同，潜望镜的原理是利用两个反射镜使物光经两次反射而折向眼中。潜望镜之所以可以从下边看到上面，而且十分清楚，是因为两块平面镜互相平行，且都与水平方向成 45毅，景象通过平面镜的两次反射成像，从而从下边可以看到上面的景象2。借助潜望镜结构原理，根据光的反射特性，可以将其延伸应用到短距离红外通信中。在复杂的数据采集现场，无论是电表安装高度过高、角度刁钻，还是操作空间狭小，都可以应用该结构调整角度适应采集现场，实现抄表终端与对应的采集电表实现准确对接，实现一对一准确红外通信接收数据。由于近红外线波长较短、衍射能力差，在其有效传输距离内加装非透明管状通道，通过管状工具屏蔽红外线散射，为点对点红外通信创造专属的物理通信通道。在普通潜望镜的基础上进行优化设计，将班员日常相关工作中遇到的困境进行总结分析，以实际需求为出发点，将工具外形修整为潜望镜结构，底部可以将手持终端固定，以便稳定的接收数据。工具小型化设计，可以采用软管结构，也可以对其伸缩旋转调整，以便在各种高差环境、狭窄环境下实现红外通信。3效益分析3.1提高大规模排查效率用电检查等大规模筛查工作对于班员个体的工作效率是一项很大的考验，传统方式下需要携带简易爬高工具才能完成，即费时费力又增加了危险性。从实际工作需要出发，考虑到其使用条件多为单人使用，对此，工具的设计必须满足单人操作的条件。该工具小型化设计，结构简单且可伸缩折叠，方便携带。由于技术原理简单无需培训，可以实现单人操作，减少人员占用。在电能表批量检查开盖记录、采集指定日期抄表数据等用电检查和抄核收工作中完全消除了传统的数据采集方式对同一个工作任务需多次采集才能完成的弊病，大幅提高了大规模排查的工作效率。3.2提高数据获取的准确性传统数据采集方式中，人员需手持终端对准电表红外通信接口，由于红外线遇障碍物不能穿透，所以必须在短距离内传输，通常距离为 0.2耀1.0 m，造成了极大的接收不稳定性和数据差错率。在红外线其传输路径上增加了管状导光通道，用于提高红外线接收信号强度并抑制相邻电表的干扰。该装置主要是利用一个光学导光筒作为红外线或其他可见光的反射面，利用光的多次反射向内汇集来自近方向的信号，以提高红外线接收模块接收信号强度，同时可利用该光学导光筒的长度及张角控制通信范围。通过上述方式，可排除干扰、增强接收信号的强度和信号接收角度，达到数据采集准确的目的。3.3解决高差环境、狭小空间的红外通信由于城区多为住户集中式表箱，电表之间相互距离较近，而且很多商户、车房铺和充电桩电表是单独安装在一个表箱里，这就导致现场环境存在很多电表高度过高、位置刁钻和空间狭小等问题，由于红外线发射角度一般不超过 30毅，所以可控性比较小，发送接收方的位置要求相对固定，移动性差，加之缺乏相应的辅助工具，在用手持终端直接采集的情况下会出现很多不便。该工具小型化设计，加入可伸缩机构、旋转机构，适合多情景应用；接头可适配多种手持终端，适用面广；关键部件采用 3D打印技术一体成型，可采用软管结构，胜任多种复杂的现场环境，更方便狭小空间下操作，可靠性高（图 2）。装置内壁采用一种可以反射红外线的黑褐色颜料，将 Fe2O3、Cr2O3、CoO、Al2O3和反应控制剂按一定质量百分比称量后放入球磨机中混合研磨均匀，将研磨后的混合物在 1000 益下煅烧 6耀8 h，冷却后再放入球磨机中磨成粉体。该黑褐色颜料具有良好的红外线反射性能，添加到涂料中制成隔热涂料3。3.4高强度绝缘材料防触电“安全第一、预防为主”。安全，对于电力生产企业来说是一个永恒不变的生命线，是企业赖以生存和发展的基础。当前作业现场有很多老城区旧金属表箱的接地存在安全隐患以及安全通道和工作空间不足等情况，然而数据采集多是单人操作，有一定程度的触电风险，工器具的绝缘性能则显得尤为重要。因此，在设计这种外扩工具时首先把员工作业安全摆在第一位，工具采用高强度绝缘外壳，以防误触表箱内带电部分和规避表箱漏电的危险。4结束语对于电网企业，数据采集和用电检查是一项力求准确、高效的大规模工作，其准确性和采集效率直接决定工作质量的好坏。在综合考虑当前基层采集工作的不足之处，工作效率和准确率图 1红外通信原理图 2装置结构輪輴设备管理与维修2023 翼8（下）尚有很大的提升空间，从实际工作需要出发设计抗干扰潜望式红外线辅助工具，因其操作简便、无须复杂的电气理论基础及丰富的反窃电工作经验也可开展，在试验阶段准确高效地完成了多种复杂苛刻环境下的数据采集工作，进一步完善后也使得城区反窃电普查工作变为可能。参考文献1杜艳，王者龙，杨杰，等.点对点红外通信装置的设计 J.电测与仪表，2015，52（7）：97-100.2张晓萌，张海燕.“制作一个潜望镜”项目化教学设计 J.上海课程教学研究，2022（Z1）：119-123，131.3杨晓明.一种制备可反射红外线的黑褐色颜料的方法及隔热油漆 D.汉中：陕西理工学院，2012.编辑李波0引言随着工业技术的不断深化创新，以保障运行环境安全为核心功能的防爆电气装置逐渐成熟，行业初步形成了较完整的体系结构，实现了集科研、设计、制造、检测于一体的行业链条1。在实际应用过程中，可以结合应用爆炸危险场所的实际环境情况，对防爆电气装置的防爆级别和温度组别进行适应性设置，在很大程度上保障危险场所的安全2。虽然防爆技术实现了大幅提升，但是在应用阶段的安装和维护直接关系到设备应用效果的关键因素3。目前由于部分安装施工人员的专业防爆知识相对匮乏、危险场所设备运行管理人员缺乏安全意识，导致在防爆电气设备的管理过程中，仍存在一定的安全隐患4。在近几年的安全检查和电气专项检查中出现了很多“低老坏”问题，因此需要定期对输气场站防爆电气设备进行维护5。由于输气场站生产环境属于爆炸性气体危险区域，且工艺管线连接比较复杂，释放源较多，因此对防爆电气设备的选型和防护等级的要求比较高。在危险场所安全地使用爆炸性环境用防爆电气设备的前提条件是，合理的选择、正确的安装和必要的维护。1输气站场防爆电气设备检查方法在检查阶段，分为日常巡检、年度检查和全面深化检查 3个执行标准。其中，日常巡检主要是对设备的基础运行参数以及运行环境的情况进行检查；年度检查主要是对设备构件以及周期内运行状态进行检查；全面深化检查主要是对设备相关的所有安全隐患进行检查。1.1日常巡检在日常巡检过程中，由持有防爆电气作业证书的专业人员对场站防爆电气设备的外观、信号指示灯、防雨罩、连接螺栓、接地连线有无出现异常现象6。对于电气设备表面及周围的危险物品及易燃物，需要及时进行清除，保障设备在运行阶段不会受到阻碍；对于电气设备表观情况的检查，主要确认设备外壳应是否存在裂纹、整体结构上是否存在影响设备防爆性能的机械变形7。除此之外，还需要确保电缆进线装置处于密封可靠的状态，不直接与外界环境接触。对于油浸型电气设备，还需要对油位状态进行检查，以油标线位置为检查标准，当实际油位低于油标线位置时，需要及时补充油量8。除了油位，对油温进行检查也十分必要，当实际油温超过设定值时需要进一步检查设备的排气装置是否存在堵塞情况，以及油箱整体是否存在渗油、漏油问题；对于照明灯具功能的检查，直接在夜间开展，频率不宜低于每周一次。对于以上检查内容发现异常情况的，需及时开展整改工作。1.2年度检查电气春检是每年必不可少的一项工作，除了预防性试验就是针对场站电气设备进行一次深度的检查和维护，对于防爆电气设备的检修维护应由专业人员负责。除了一般目视检查外还应开柜检修，停电后打开防爆配电箱、防爆控制箱、防爆接线箱，检查有无进水或潮湿现象，内部接线是否松动或脱落现象，密封垫是否老化等。密封元件的使用寿命一般为 5 年，在恶劣的运行环境或腐蚀环境下使用寿命会缩短。按钮指示灯和信号指示灯是最容易损坏的元件，色弱是不可避免的缺陷，因此在年度维护工作中需更换损坏的指示灯，同时要满足 GB/T 40252010人机界面标志表示的基本和安全规则 的规定。另外，每年还要对基础资料进行一次核对检查，爆炸危险区域划分图、防爆电气产品防爆合格证、防爆标识等资料一定要一一对应并建立防爆电气设备台账信息。摘要：为保障防爆电气设备的稳定性运行，实施合理有效的检查与维护方法十分必要。结合输气场站实际的风险因素，提出输气站场防爆电气设备检查与维护方法研究，检查阶段分为日常巡检、年度检查和全面深化检查 3 个执行标准，在维护阶段分为漏电安全维护、防爆安全维护以及温度异常安全维护 3 个执行标准，为防爆电气设备检查与维护工作提供借鉴。关键词：日常巡检；年度检查；漏电安全维护；防爆安全维护；温度异常安全维护中图分类号：X932；TE968文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.08D.32输气站场防爆电气设备检查与维护方法研究扈永鹏（国家管网西部管道兰州输气分公司，甘肃兰州730070）輪輵