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营业线内长期爆破振动监测能耗解决方案
发布时间:2021-12-24 17:04:55 阅读次数:
进行测点在营业线内的爆破振动监测时,由于监管和安全要求监测人员不能随时进入,长期监测的自动化设备更加适用,但必须解决设备供电问题。由于安全考虑,营业线内部基本不能提供电源,即使能从运营线外接电,需要从隧道口开始,电缆必须隐藏,套管从排水沟通过,投入大量的人力和时间。
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更高效的方式是使用直流电池给监测设备供电,提升监测系统的续航能力成为关键。提升续航能力一般采用降低设备能耗,增加电池容量这两种方法。但实践中受限于设备通讯、采集技术,设备能耗不可能无止境地降低,增加电池容量又会带来成本和安装携带的问题,所以需要寻求设备低能耗和电池容量两者间的平衡。
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为此,我们进行了两方面改进,一是将爆破测振仪L20-X升级为2.0版本,这降低了设备能耗,同时通过改变传输模式,在无数据时关闭最为耗电的通讯模块,使得新设计的间断通讯模式拥有了整个行业的最低能耗。
第二个改进是定制了专用的蓄电池,容量大,体积小,重量轻,携带方便。配置了便于安装的专用防护箱,使监测更标准高效。防护箱可以同时放入两块蓄电池,适应各种安装方式,能简单方便且稳定地胜任监测工作。用户还可以选择在电池处安装定时开关,在不施工期间将设备彻底关闭,达到提高2-3倍的续航时间的效果。
下面,通试验来展示新版L20-X2.0的能耗和蓄电池供电下的续航时间。
实验一:能耗试验
(一)L20-X 1.0和L20-X 2.0能耗对比
实验选用了L20-X 1.0和L20-X 2.0两款测振仪,分别测量通讯模式下的电压和电流,同时选取最大值,计算出能耗,结果如下:
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通过以上数据,可以得出结论:L20-X2.0版本能耗较1.0版本降低21%。
(二)L20-X 2.0待机和通讯状态能耗对比。
实验选用L20-X2.0测振仪,分别测量不同工作状态下的电压和电流,计算不同工作状态的能耗,待机状态表示设备与服务器无指令传递,数据交换等与和通讯;通讯状态表示设备与服务器有指令传递,数据交换等与和通讯。同样选取最大值结果如下:
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通过上述数据,可以得到结论:通讯状态的能耗远是待机状态的能耗的272%
(三)计算间断模式的能耗
L20-X2.0拥有间断和连续两种通讯模式。间断模式下,设备仅在有新的振动数据传输时开启通讯模块。为了计算间断模式的能耗,我们假设1小时内发生了10次5Ksps/20秒的振动事件(在实际生产中远低于10次),经过测量和统计,设备处于通讯状态的总时长为6分钟,剩余时间都处于待机状态,因此可知。
W间断=12V*0.22A*0.1h+12V*0.06A*0.9h=0.816Wh
W连续=12V*022A*1h=2.64Wh
通过计算可以得出结论:间断模式比连续模式节约了能耗,连续通讯模式是间断通讯模式的能耗的277%。
实验二:续航试验
使用定做的蓄电池,改电池额定容量为52Ah(8.4V)的磷酸铁锂电池组为设备供电,其理续航时间如下:
(一)理论续航时间
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(二)实际续航时间
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连续模式下,L20-X2.0版本续航时间为229小时。
间断模式下,L20-X2.0版本续航时间为749.5小时。
2021年11月1日10时,四台L20-X型爆破测振仪和计时器开始工作,由左到右分别为X00001、X00002、X00003、X00004。
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实验开始后第228小时,X00002停止工作。
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实验开始后第230小时,X00001停止工作。
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实验开始后第747小时,X00003停止工作。
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实验开始后第752小时,X00004停止工作。
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经过以上的实验,我们可以得到以下结论:
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1、在临近营业线隧道爆破振动监测中,推荐L20-X型爆破测振仪2.0版本搭载蓄电池使用。
2、L20-X 2.0版本比1.0版本能耗降低21%
2、L20-X2.0间断模式比连续模式节约了能耗,连续通讯模式是间断通讯模式的能耗的277%。
3、标配电池的续航大于30天,扩容可获得两月的续航。
4、在电池处增加定时开关,合理利用续航时间,使得半年更换一次电池成为可能。
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销售科室:四川省成都市二环路一段111号西南交通大学北园47栋
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