基于NB-IoT 技術(shù)的電纜接頭在線測(cè)溫監(jiān)控裝置設(shè)計(jì)

李龍

（徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 江蘇省徐州市 221000）

1 前言

信息化、自動(dòng)化、智能化是當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)和前進(jìn)方向，幾乎涉及到所有的工業(yè)領(lǐng)域。供配電作為事關(guān)國(guó)計(jì)民生的重要行業(yè)，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有廣泛和深入的應(yīng)用。近年來隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，一系列智能化物聯(lián)網(wǎng)硬件在供配電領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在保障供電安全方面發(fā)揮了重大作用。目前，絕大多數(shù)的變電所都實(shí)現(xiàn)了無人值守，這在保障供電安全的同時(shí)也極大的節(jié)省了人力物力。在供電線路安全方面，也有大批的智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在部署和應(yīng)用。

傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)是當(dāng)今社會(huì)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，充分實(shí)現(xiàn)和滿足了人與人之間的互聯(lián)互通，而物聯(lián)網(wǎng)則進(jìn)一步把人與物，物與物有機(jī)連接起來，形成更為廣泛和廣義的互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的具體含義不難理解，其本質(zhì)是基于各方數(shù)據(jù)的感知、獲取和傳輸，而數(shù)據(jù)的感知和獲取則依賴于各種各樣的智能設(shè)備、智能傳感器、智能儀表、智能監(jiān)控，也可以是通過基于傳感器的實(shí)物終端，比如現(xiàn)在居民日常用的帶數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能的電表，電表被連接起來后，極大提高工作效率的同時(shí)也為居民提供了便利。我們可以充分的預(yù)見，物聯(lián)網(wǎng)將滲透到我們工作和生活的方方面面，創(chuàng)造出極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。作為當(dāng)今最為蓬勃發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)之一，物聯(lián)網(wǎng)（IoT, Internet of Things）指的就是萬(wàn)物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，是在人所使用的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展。物聯(lián)網(wǎng)將各種信息傳感器、智能儀表集成或是植入在各種工業(yè)設(shè)備和裝置之中，與互聯(lián)網(wǎng)充分深入結(jié)合起來而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、地點(diǎn)，人、機(jī)、物的互聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)和發(fā)展，真正讓人類進(jìn)入了萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代。

窄帶是互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個(gè)專屬名詞，是相對(duì)于大家目前廣泛使用的寬帶網(wǎng)絡(luò)而言的。一般來說，帶寬不到4M 的網(wǎng)絡(luò)稱為窄帶，只有4M 或以上的網(wǎng)絡(luò)才能被稱為寬帶。同樣，窄帶也和數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸速率有關(guān)。按照OECD（經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織）在2006 年的一份報(bào)告中的描述：任何傳輸速率在256Kbps 以上的互聯(lián)網(wǎng)連接可稱為寬帶，以下的則稱之為窄帶。窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Band Internet of Things,NB-IoT）這個(gè)名詞，正是將窄帶網(wǎng)絡(luò)同物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合起來。傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)使用有線寬帶、無線寬帶、4G 或是5G 網(wǎng)絡(luò)，雖然傳輸速率高，但同樣也伴隨著功耗高、信號(hào)質(zhì)量要求高、設(shè)備體積大、附屬設(shè)備多、使用空間和地域受限多等缺點(diǎn)，對(duì)于一些需要大數(shù)量廣泛布置、野外環(huán)境取電不便、信號(hào)覆蓋環(huán)境差等場(chǎng)景的使用來說，傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)在部署上存在很大的制約和不足。而目前的物聯(lián)網(wǎng)，絕大多數(shù)設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量都不是很大，有很大一部分帶寬和傳輸速率屬于資源浪費(fèi)。正是基于如此，一些對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高、傳輸數(shù)據(jù)量不大、帶寬要求低、功耗要求低的物聯(lián)網(wǎng)，可以利用窄帶網(wǎng)絡(luò)來部署，這就是窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）在應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)。窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）領(lǐng)域一個(gè)正在興起的技術(shù)和重要發(fā)展分支，正是由于其支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的大范圍多點(diǎn)數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)。窄帶物聯(lián)網(wǎng)的突出優(yōu)勢(shì)就是支持待機(jī)要求時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定性要求較高設(shè)備的穩(wěn)定連接。具有支持廣域多點(diǎn)連接、大范圍覆蓋、超低功耗待機(jī)、低成本部署等特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)真正意義上萬(wàn)物互聯(lián)的突破性技術(shù)。

對(duì)于一條線路距離較長(zhǎng)的外線電纜來說，在鋪設(shè)好后為了使其成為一條完整連通的線路，每一段電纜必須連接為一個(gè)整體，故而每段電纜只見都存在一個(gè)連接點(diǎn)，這些連接點(diǎn)就稱為電纜接頭。電纜線路中間部位的電纜接頭稱為中間接頭。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，整根電纜因?yàn)榻^緣層保護(hù)完整外界水汽很難進(jìn)入，絕大多數(shù)的電纜線路故障都發(fā)生在中間接頭部位。對(duì)于很多在野外或是偏遠(yuǎn)地區(qū)鋪設(shè)的電纜來說，一點(diǎn)發(fā)生電纜接頭故障，無論是查找故障點(diǎn)還是維修更換都是極為麻煩的，還有可能帶來嚴(yán)重的供電安全事故。

電纜中間接頭的質(zhì)量受使用材料和制作工藝的限制，目前常用的電纜接頭制作工藝有熱縮式、冷縮式、繞包式等，無論采用哪種工藝和材料，都存在一定的發(fā)生故障的可能性。電纜接頭在發(fā)生故障前，絕緣層受到破壞，電阻增大，一定會(huì)發(fā)生一段時(shí)間的發(fā)熱升溫現(xiàn)象。故而對(duì)電纜接頭的溫度進(jìn)行持續(xù)的在線監(jiān)控，就能夠提前發(fā)現(xiàn)升溫現(xiàn)象，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的電纜接頭，準(zhǔn)確的定位和查找故障點(diǎn)，提前處理避免可能出現(xiàn)的電纜事故。

窄帶互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)就是：覆蓋范圍廣、建設(shè)成本低、功耗能耗低、連接設(shè)備多。對(duì)于長(zhǎng)距離的輸電線路來說，可能有幾十上百個(gè)電纜中間接頭，其中有相當(dāng)數(shù)量的電纜接頭都處在野外環(huán)境之中，有些還位于人跡罕至的地區(qū)，根本無法保證能夠提供穩(wěn)定的電源和高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。而在這種場(chǎng)景之中，為了能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍內(nèi)數(shù)量眾多的電纜接頭在線測(cè)溫監(jiān)控，窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就能夠得到充分的發(fā)揮了。

2 裝置設(shè)計(jì)

作者所在的醫(yī)院是一所綜合性三級(jí)甲等醫(yī)院，對(duì)供電的安全和穩(wěn)定要求較高。國(guó)家對(duì)醫(yī)院的供電方式也有特殊要求，需要采用雙回路供電，在極端情況下還需要自己配備發(fā)電機(jī)以保證手術(shù)室、ICU 等重要場(chǎng)所的供電。醫(yī)院的外線電纜整體長(zhǎng)度也比較大，電纜中間接頭的數(shù)量有幾十個(gè)，一旦發(fā)生接頭爆炸擊穿事故，雖然能夠切換到另外一條線路，但短時(shí)間內(nèi)還是會(huì)對(duì)醫(yī)院的供電安全帶來影響，在線路切換的時(shí)候也有可能會(huì)損壞部分設(shè)備。正是基于以上的知識(shí)背景和對(duì)現(xiàn)實(shí)問題的研究思考，為了解決大量電纜接頭在線測(cè)溫監(jiān)控這一技術(shù)需求，作者設(shè)計(jì)了一種基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）技術(shù)的電纜接頭在線測(cè)溫監(jiān)控裝置。這種裝置的特點(diǎn)是體積小、集成度高、便于安裝、免維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)。下面來分別介紹本裝置的組成結(jié)構(gòu)。

本裝置由以下三個(gè)部分組成：分別是集成式NB-IoT 數(shù)據(jù)模塊，測(cè)溫模塊，鎧裝絕緣防水模塊（含鉗夾），具體構(gòu)造如圖1 所示。

圖1： 電纜接頭在線測(cè)溫監(jiān)控裝置結(jié)構(gòu)圖

因此，結(jié)合電力系統(tǒng)進(jìn)行分析，不論在高壓線路還是在低壓線路內(nèi)，電纜導(dǎo)體皆具備一定的挖補(bǔ)絕緣隔離作用。首先，可結(jié)合電壓的高低進(jìn)行分析，若電壓相對(duì)較高，則屏蔽層、絕緣層就會(huì)較厚，而一點(diǎn)電壓超過3kV，則其中的絕緣層外則會(huì)出現(xiàn)異常，導(dǎo)致半導(dǎo)電層出現(xiàn)異常問題，無法保證電廠不會(huì)出現(xiàn)均化問題。這也表面在電纜接頭在線測(cè)溫監(jiān)控環(huán)節(jié)，需增加對(duì)高壓電纜以及低壓線路的關(guān)注，避免均化問題對(duì)檢測(cè)電纜導(dǎo)體帶來負(fù)面的影響。所以，在目前電纜接頭在線測(cè)溫監(jiān)控技術(shù)中，電纜接頭的測(cè)溫產(chǎn)品，會(huì)運(yùn)用間接測(cè)溫的方式，執(zhí)行對(duì)電纜外表的檢測(cè)工作，使工作人員能夠運(yùn)用理論計(jì)算的方式，掌握在實(shí)際操作環(huán)節(jié)，內(nèi)部電纜導(dǎo)體的實(shí)際溫度，通過技術(shù)方案的實(shí)施，降低對(duì)溫度信息的干擾，使其可以穿透電纜的表層，降低在線測(cè)溫監(jiān)控環(huán)節(jié)的不準(zhǔn)確問題發(fā)生。但其仍存在兩點(diǎn)缺陷：

（1）溫度檢測(cè)準(zhǔn)確度相對(duì)較低，易受到外部環(huán)境影響，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的計(jì)算環(huán)節(jié)差異性較大，增加在電纜接頭實(shí)際檢測(cè)環(huán)節(jié)的影響。長(zhǎng)此以往，若技術(shù)人員未增加對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分析，則會(huì)導(dǎo)致計(jì)算環(huán)節(jié)的差異性較大，使計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性有待深究。

（2）存在時(shí)效性相對(duì)較差的問題，一旦電纜接頭溫度出現(xiàn)過高的現(xiàn)象，則會(huì)增加溫度信息傳導(dǎo)環(huán)節(jié)的不準(zhǔn)確性，使外部的接收站存在一定的限制，無法保證其能夠經(jīng)歷長(zhǎng)久的接受工作，促使此種技術(shù)方案能夠在此區(qū)域內(nèi)進(jìn)行實(shí)施，以展現(xiàn)出工程的實(shí)際價(jià)值。

再者，可運(yùn)用直接測(cè)溫的方式，掌握電纜導(dǎo)體內(nèi)的不同區(qū)域溫度傳感器的安裝位置，使溫度傳感器的溫度信息能夠被控制，確保溫度信息可以完成無線發(fā)送工作，使其能夠在第一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入接收站。這樣，則可執(zhí)行對(duì)電纜導(dǎo)體的實(shí)時(shí)檢測(cè)工作，促使直接測(cè)溫的方法能夠提升檢測(cè)環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性。但若在實(shí)際操作環(huán)節(jié)應(yīng)用直接測(cè)溫的方式，則需在一定限度內(nèi)，執(zhí)行電纜導(dǎo)體傳感器的位置確認(rèn)，落實(shí)被檢測(cè)溫度信息、溫度傳感器的狀態(tài)，使電纜導(dǎo)體外部的屏蔽層、絕緣層處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.1 模塊設(shè)計(jì)和功能

2.1.1 集成式窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）數(shù)據(jù)模塊

此模塊位于整套裝置的最外層。鑒于本裝置的體積小集成度高，故而在本模塊設(shè)計(jì)中采用了SoC 芯片。SoC 是System on a Chip 的英文首字母縮寫，其中文翻譯就是在一塊芯片上集成一整套信息處理系統(tǒng)，因此又被稱為片上系統(tǒng)或系統(tǒng)級(jí)芯片。這是一個(gè)十分廣泛的定義，根據(jù)不同的具體用途，也有各種各樣的SoC 芯片，不同的SoC 芯片上所集成的部件是不一樣的。一般說來，SoC 芯片具有體積小、功能多、集成度高、功耗低的特點(diǎn)，這也決定SoC 芯片非常適合在本裝置中使用。在本模塊中使用的SoC 芯片集成了數(shù)據(jù)處理芯片、鋰電池、電源管理芯片、無線信號(hào)發(fā)射芯片，構(gòu)成了一套完整的系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)處理芯片的主要功能是將測(cè)溫模塊傳來的相關(guān)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理，轉(zhuǎn)換為符合物聯(lián)網(wǎng)傳播規(guī)范的數(shù)據(jù)格式。鋰電池為整套裝置的運(yùn)行提供電源，采用一體封裝設(shè)計(jì)，電池容量能夠滿足整套裝置在全壽命周期內(nèi)的運(yùn)行而無需更換。無線信號(hào)發(fā)射芯片的主要功能是將測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)通過信號(hào)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。得益于國(guó)內(nèi)幾十年的通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，目前國(guó)內(nèi)無論是平地、高原、山區(qū)、盆地，還是城市、郊區(qū)、地鐵、高鐵等，幾乎都有通信信號(hào)覆蓋。根據(jù)工信部的相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)約每2.1 平方公里就有一座通信基站，全國(guó)95%以上的偏遠(yuǎn)山區(qū)都已經(jīng)覆蓋通信信號(hào)。故而本裝置產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以完全利用現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商的2G、3G、4G 等通信網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍極廣，適合在野外部署。且因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸量少帶寬要求低，即使信號(hào)質(zhì)量不是特別好的環(huán)境中也能及時(shí)的將數(shù)據(jù)傳輸出去。因?yàn)楸狙b置所使用的SoC 芯片需要的功耗很低，此模塊集成的鋰電池不需要太大的容量，就能夠滿足本裝置在整根電纜使用壽命內(nèi)的運(yùn)行需要，且在整個(gè)使用周期內(nèi)做到免維護(hù)。

同時(shí)，可結(jié)合新型高壓電力電纜的連接方式進(jìn)行分析，掌握在電纜接頭區(qū)域是否存在遠(yuǎn)程智能測(cè)溫裝置。如：通過對(duì)防護(hù)組件、測(cè)溫組件的判定，了解電纜的實(shí)際運(yùn)行方式，將電纜的一段與中間區(qū)域進(jìn)行連接，完成電纜接頭的銜接工作。其中電纜可包含（101），則另一端的接頭則為（102），此時(shí)可根據(jù)工程實(shí)際要求進(jìn)行整理，保證中間接頭處不存在熱電偶，促使中間接頭的防護(hù)件能夠順利應(yīng)用于電力電纜的外側(cè)，使所述防護(hù)件的頂端位置能夠順利在密封件中進(jìn)行安裝。由此方式，增加防護(hù)件在兩端的應(yīng)用，避免電力電纜接頭在測(cè)溫環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常。而測(cè)溫組件在應(yīng)用過程中，可增加在中間接頭區(qū)域的設(shè)置，將其應(yīng)用于中間接頭外側(cè)，執(zhí)行外部的溫度檢測(cè)工作，促使溫度檢測(cè)件能夠被合理應(yīng)用于測(cè)溫區(qū)域，使工作人員可以在第一時(shí)間內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的溫度檢測(cè)工具，增加固定件的使用（202），讓其可以設(shè)置在防護(hù)件的內(nèi)腔內(nèi)，使電纜接頭內(nèi)腔中的溫度測(cè)溫件能夠與外界傳輸件進(jìn)行銜接。

2.1.2 測(cè)溫模塊

此模塊的功能主要是持續(xù)的對(duì)電纜接頭進(jìn)行測(cè)溫。電纜測(cè)溫有多種模式，在本裝置內(nèi)部采用連續(xù)型熱電偶對(duì)電纜接頭部位進(jìn)行持續(xù)測(cè)溫。熱電偶是常用的測(cè)溫器件，在工程領(lǐng)域有十分廣泛的應(yīng)用，其實(shí)質(zhì)就是一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換裝置，將熱能轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過對(duì)電信號(hào)的測(cè)量而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量。熱電偶的特點(diǎn)有：測(cè)量精度高。因?yàn)闊犭娕际歉袦卦?，直接與被測(cè)對(duì)象的表面接觸，不受中間介質(zhì)的影響，測(cè)溫誤差小；測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50～+1600℃均可以進(jìn)行連續(xù)測(cè)溫，某些特殊的熱電偶最低可測(cè)到-269℃（如金鐵鎳鉻熱電偶），最高可達(dá)+2800℃（如鎢-錸熱電偶）；構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。熱電偶基本上是由兩種或幾種不同的金屬絲組成，而且不受大小和形狀的限制，一般熱電偶的外層有專門的保護(hù)套管，安裝起來十分方便；技術(shù)成熟，采購(gòu)成本低，熱電偶是市場(chǎng)上技術(shù)十分成熟的產(chǎn)品，長(zhǎng)時(shí)間使用穩(wěn)定性極好。本裝置采用連續(xù)型熱電偶的采購(gòu)價(jià)格較低，有助于降低整套產(chǎn)品的制造成本。

另外，在本裝置的設(shè)計(jì)中，測(cè)溫模塊和集成式NBIoT 數(shù)據(jù)模塊之間采用CANBus 總線進(jìn)行連接。CANBus（Controller Area Net-work Bus），稱為控制器局域網(wǎng)總線，作為ISO11898CAN 標(biāo)準(zhǔn)，專門用來在制造過程中連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（例如傳感器、執(zhí)行器、控制器等），是一種面向廣播的串行總線系統(tǒng)。CANBus 最早由美國(guó)通用汽車公司（GM）開發(fā)出來用于汽車制造領(lǐng)域，后來逐漸發(fā)展擴(kuò)大，更多的出現(xiàn)在各種工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域。CANBus 的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸效率高，穩(wěn)定，容錯(cuò)率高，這對(duì)需要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)監(jiān)測(cè)溫度的本裝置來說是十分重要的。另外，CANBus 是一種開源的總線協(xié)議，無需任何的專利費(fèi)用，任何人都能夠進(jìn)行開發(fā)和使用，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)整套裝置的低成本高可靠運(yùn)行。

2.1.3 鎧裝絕緣防水模塊（含鉗夾）

這部分主要是對(duì)NB-IoT 數(shù)據(jù)模塊、測(cè)溫模塊進(jìn)行絕緣防水耐候的包裹，使得整套系統(tǒng)能夠在野外較為惡劣的環(huán)境中持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作。本裝置設(shè)計(jì)的防水指標(biāo)是IPX8 級(jí)，能夠滿足長(zhǎng)時(shí)間浸水情況下的正常工作。在此同時(shí)，本裝置也具備耐候性能，能夠滿足一年四季在野外大溫差條件下的正常工作。另外此模塊采用鎧裝的形式，在絕緣層下還有堅(jiān)固的鎧裝材料進(jìn)行保護(hù)，也能夠一定程度上防止外力破壞。以上設(shè)計(jì)都是充分考慮本裝置有可能會(huì)長(zhǎng)時(shí)間在野外環(huán)境下工作，為了保證安全和穩(wěn)定。同時(shí)為了便于安裝和部署，此部分還集成了鉗夾式安裝裝置，可以通過鉗夾式安裝固定在電纜接頭的任意一端，既十分方便又堅(jiān)固可靠，對(duì)安裝人員的技術(shù)要求不高。

整套裝置由以上三個(gè)模塊組成，其中最核心的是測(cè)溫模塊。之所以采用以上的設(shè)計(jì)，正是為了便于生產(chǎn)和組裝，也便于后期運(yùn)輸和安裝。本裝置設(shè)計(jì)完成后，作者結(jié)合相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況，對(duì)其具體應(yīng)用展開探討。經(jīng)過研究和相關(guān)專業(yè)分析研討，認(rèn)為此裝置在具體部署使用方面有以下優(yōu)勢(shì)和實(shí)用意義：

2.2 優(yōu)勢(shì)和實(shí)用意義

2.2.1 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)成本低

本裝置僅由三個(gè)功能模塊組成，生產(chǎn)和組裝起來十分簡(jiǎn)單。本裝置所采用的各種材料、芯片、零件，均可采用市場(chǎng)成熟產(chǎn)品，無需單獨(dú)設(shè)計(jì)研發(fā)制造，且采購(gòu)價(jià)格低。本裝置所使用的CANBus 數(shù)據(jù)總線為開源協(xié)議，無專利和技術(shù)使用費(fèi)，可以免費(fèi)用來開發(fā)和使用。在信號(hào)傳輸上，本裝置可以使用國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商的無線通信網(wǎng)絡(luò)，費(fèi)用低且區(qū)域覆蓋廣闊。整體來說，本套裝置無論是在生產(chǎn)還是后期安裝使用上都是成本極低，可以極大的為用戶節(jié)約成本。

2.2.2 可大范圍大量使用

本套裝置體積小，運(yùn)輸和攜帶都是極為方便，同時(shí)每套裝置均有自己的電源和信號(hào)發(fā)射裝置，不受時(shí)間和空間的限制，完全可以利用國(guó)內(nèi)現(xiàn)在覆蓋率極廣的通信網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)本裝置成本低，可以大量采購(gòu)，在對(duì)于在大范圍內(nèi)有較多電纜接頭的場(chǎng)景，完全可以高效率低成本來完成大范圍部署。

2.2.3 安裝簡(jiǎn)單，尤為便于野外施工

本裝置采用高度集成的設(shè)計(jì)，整體只有三個(gè)功能模塊，而且將幾個(gè)功能模塊通過鎧裝絕緣防水層進(jìn)行封裝并集成了鉗夾式安裝器具。在具體施工的時(shí)候，只需要使用簡(jiǎn)易工具將其固定在電纜接頭任意一端即可，一人即可完成施工且無需攜帶大型工具，對(duì)于野外施工來說十分方便，可以極大的節(jié)約人力和物力成本。

2.2.4 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，免維護(hù)長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)

本裝置在設(shè)計(jì)之初就考慮到在野外環(huán)境部署，故而完全采用了免維護(hù)設(shè)計(jì)。只要完成了初次安裝，在整個(gè)使用壽命周期內(nèi)均無需再進(jìn)行維護(hù)。因?yàn)檎瓗锫?lián)網(wǎng)的特點(diǎn)就是功耗極低，內(nèi)置的鋰電池可以在整個(gè)使用周期內(nèi)為本裝置提供電能，無需額外更換。本裝置整體滿足IPX8 級(jí)防水，即時(shí)長(zhǎng)時(shí)間浸泡在水中也可以正常工作，經(jīng)過耐候性設(shè)計(jì)，可以滿足在低溫和高溫狀態(tài)下的穩(wěn)定運(yùn)行。正是基于以上設(shè)計(jì)，本裝置的使用壽命可以做到和整根電纜同壽命，極大的有利于處于野外惡劣環(huán)節(jié)中的電纜接頭長(zhǎng)期使用。本裝置向外傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量少，帶寬要求低，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的質(zhì)量要求低。在國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有的2G、3G、4G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況下可完全正常工作。本裝置防水絕緣，耐候性強(qiáng)，環(huán)境適應(yīng)性極高。

2.2.5 采用規(guī)范的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，在終端可以同各種信息系統(tǒng)及軟件無縫對(duì)接

在本裝置設(shè)計(jì)的時(shí)候，所有的數(shù)據(jù)傳輸均符合物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的規(guī)范格式，兼容性極強(qiáng)。目前有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議一般分為兩大類，一類是傳輸協(xié)議，一類是通信協(xié)議。傳輸協(xié)議一般負(fù)責(zé)子網(wǎng)內(nèi)設(shè)備間的組網(wǎng)及通信；通信協(xié)議則主要是運(yùn)行在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP 協(xié)議之上的設(shè)備通訊協(xié)議，負(fù)責(zé)設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及通信。 本裝置基本上只需要通信協(xié)議即可正常工作。目前主流物聯(lián)網(wǎng)的通信環(huán)境有Ethernet，、Wi-Fi、RFID、 NFC（近距離無線通信）、Zigbee、6LoWPAN（IPV6 低速無線版本）、Bluetooth、GSM、GPRS、GPS、3G、4G、5G 等網(wǎng)絡(luò)，而每一種通信應(yīng)用協(xié)議都有一定適用范圍。目前物聯(lián)網(wǎng)主流的有七大協(xié)議，分別是MQTT、 DDS、AMQP、XMPP、JMS、 REST、CoAP，每種協(xié)議都有至少10 種以上的代碼實(shí)現(xiàn)，都能夠支持實(shí)時(shí)的發(fā)布/訂閱的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，但在使用本裝置進(jìn)行具體物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，只需考慮實(shí)際場(chǎng)景的通信需求，靈活的選擇合適的協(xié)議即可。在目前針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的后臺(tái)控制、數(shù)據(jù)集成、監(jiān)控報(bào)警軟件很多，不同的企業(yè)單位也選擇了不同的平臺(tái)，但因?yàn)楸狙b置可以靈活的選用不同規(guī)范的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，故而也不需要單獨(dú)為本裝置開發(fā)一套后臺(tái)軟件，只需進(jìn)行匹配即可，故而極大的節(jié)省了軟件開發(fā)的費(fèi)用，從而進(jìn)一步降低了本裝置的整體部署費(fèi)用。

2.2.6 模塊化設(shè)計(jì)，升級(jí)和可擴(kuò)展性強(qiáng)

本裝置采用了模塊化設(shè)計(jì)，也是充分考慮到了后期升級(jí)擴(kuò)展的需求。隨著對(duì)供電安全要求越來越高，對(duì)電纜的在野外工作時(shí)的監(jiān)控要求也越來越高，需要的相關(guān)數(shù)據(jù)也會(huì)越來越多。本裝置可以根據(jù)需要，擴(kuò)展其他的功能模塊，比如濕度、壓力等等，可以在模塊化的框架內(nèi)不斷的進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)，在生產(chǎn)的過程中只要替換或是增加模塊即可，不需要重新進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。

首先，作為新型可用用高壓電纜接頭，為完成對(duì)其的在線測(cè)溫監(jiān)控操作，可增加愛職能測(cè)溫裝置的應(yīng)用，讓工作人員選取合適的操作方案，將溫度檢測(cè)件可以順利應(yīng)用于此區(qū)域，保證堅(jiān)持方便安裝的基本原則，促使中間接頭外側(cè)的溫度傳感器能夠充分發(fā)揮出其作用，將溫度傳感器頂端與溫度感應(yīng)器相互銜接，使其可以適用于電纜接頭的在線測(cè)溫將銜接工作中。其次，可增加新型使用性電力電纜中間接頭的應(yīng)用，運(yùn)用遠(yuǎn)程智能測(cè)溫裝置，在固定件的外側(cè)設(shè)置防爆絕緣套，使電纜接頭區(qū)域在運(yùn)行期間不必遭受外界干擾因素的影響，促使固定件可以順利應(yīng)用于固定塊的外緣處。這樣一來，則可保證新型高壓電力電纜在中間接頭處能夠執(zhí)行遠(yuǎn)程智能測(cè)溫工作，促使工作人員可以在第一時(shí)間內(nèi)選擇優(yōu)選方案，使檢測(cè)件的防爆盒內(nèi)，內(nèi)腔溫度傳感器能夠發(fā)揮出相應(yīng)的作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與溫度感應(yīng)頭的連接，將電纜接頭與溫度傳感器東頂部進(jìn)行連接，促使新型高壓電力電纜接頭能夠完成遠(yuǎn)程測(cè)溫工作。

屆時(shí)，可以根據(jù)傳輸件的應(yīng)用狀態(tài)，將所述防爆盒內(nèi)的安裝版進(jìn)行應(yīng)用，規(guī)劃出具體的安裝板頂模塊，使新型電纜接頭可以發(fā)揮出其實(shí)際效應(yīng)，將防爆頂蓋進(jìn)行移動(dòng)，保證新型電纜接頭可以執(zhí)行內(nèi)部防爆盒的應(yīng)用操作，促使在其頂部可以執(zhí)行螺銓的扭入工作，保證防爆頂蓋可以固定在防爆盒體中間。這樣，則可執(zhí)行電力電纜的故障統(tǒng)計(jì)操作，使防爆盒體以及防爆頂蓋能夠進(jìn)行銜接，使二者皆可為中間接頭提供相應(yīng)的保護(hù)，促使中間接頭在應(yīng)用過程中不會(huì)發(fā)生火災(zāi)，降低對(duì)外界帶來的干擾。

除此之外，可增加對(duì)電纜接頭的保護(hù)工作，使監(jiān)控裝置的實(shí)際花費(fèi)成本能夠降到最低，給予防爆頂蓋相應(yīng)的保護(hù)，讓防爆頂蓋底部在應(yīng)用過程中不會(huì)出現(xiàn)丁腈橡膠墊的卡入現(xiàn)象，保證其槽內(nèi)無雜物，降低外界環(huán)境內(nèi)的雜物、粉塵等因素帶來的干擾，讓易燃?xì)怏w無法通過防爆頂蓋進(jìn)入防爆盒內(nèi)，促使二者之間的夾縫區(qū)域能夠更好地銜接，降低其對(duì)中間接頭處帶來的影響，增加在電纜接頭在線測(cè)溫監(jiān)控環(huán)節(jié)的有利因素，使電纜街頭區(qū)域的溫度區(qū)域穩(wěn)定，增加穩(wěn)定溫度傳感器在此區(qū)域內(nèi)的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，既可通過溫度感應(yīng)器執(zhí)行中間接頭的溫度控制工作，使電纜接頭與溫度傳感器之間可以進(jìn)行相互的配合，保證本次工作能夠完成24 小時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)而保證各電纜接頭在通過傳輸件時(shí)，能夠?qū)?shù)據(jù)信息應(yīng)用于上位機(jī)上，方便使用人員執(zhí)行各項(xiàng)操作，且在第一時(shí)間內(nèi)掌握電纜接頭的運(yùn)行狀況，促使使用人員可以加強(qiáng)對(duì)該方面參數(shù)的思考，執(zhí)行遠(yuǎn)方同步監(jiān)控的實(shí)際功能，促使電纜接頭在溫度出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)可以在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)出警報(bào)，方便監(jiān)管人員知曉該項(xiàng)工作，避免在施工現(xiàn)場(chǎng)中出現(xiàn)遠(yuǎn)程同步異常的問題。

若此時(shí)，電纜溫度出現(xiàn)異常，監(jiān)管人員可以在短時(shí)間內(nèi)抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)用全方位評(píng)測(cè)的方式，掌握電纜異常問題，使溫度傳感器可以更好地與溫度感應(yīng)頭進(jìn)行配合，輔助工作人員完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電纜狀況的檢查，促使其可以在短時(shí)間內(nèi)掌握電纜接頭的異常現(xiàn)象，監(jiān)測(cè)電纜的運(yùn)行方式，促濕度傳感器能夠與溫度感應(yīng)器相互配合，展現(xiàn)出防爆盒體內(nèi)的狀態(tài)，避免其中存在過量的時(shí)期，控制濕氣含量，促使使用者可以降低危險(xiǎn)事故發(fā)生的頻率、在此背景作用下，則可保證檢測(cè)人員所得出數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，使防爆盒體能夠正常應(yīng)運(yùn)行，讓模塊傳輸工作能夠順利開展，將外部上位機(jī)進(jìn)行移動(dòng)，使其可以安裝于移動(dòng)端，以方便檢測(cè)人員執(zhí)行監(jiān)測(cè)工作。

3 結(jié)語(yǔ)

總而來說，基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）的電纜接頭在線測(cè)溫監(jiān)控裝置成本低、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，便于安裝，免維護(hù)使用壽命長(zhǎng)，可以解決大范圍大數(shù)量電纜接頭在線測(cè)溫的問題，對(duì)用戶的用電安全和整個(gè)電網(wǎng)的安全都有積極意義。