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营业线内长期爆破振动监测能耗解决方案
发布者： 官方 发布时间： 2021-12-24 17:18:10 阅读： 次[ 摘要 ] 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。...
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。
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。
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。
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%
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：
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：
（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
（二）实际续航时间
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。
实验开始后第228小时，X00002停止工作。
实验开始后第230小时，X00001停止工作。
实验开始后第747小时，X00003停止工作。
实验开始后第752小时，X00004停止工作。
经过以上的实验，我们可以得到以下结论：
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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