行業概述

截至2020年底，全國全口徑發電裝機容量22億千瓦，火電12.5億千瓦、水電3.7億千瓦、核電4989萬千瓦、并網風電2.8億千瓦、并網太陽能發電裝機2.5億千瓦。全國發電設備平均利用小時3758小時，同比降低70小時，火電設備利用小時4216小時，同比降低92小時，其中煤電4340小時，同比降低89小時。

在現代的火力發電中，由于生產過程和設備運行的特殊性和復雜性，設備部件長期處于超負荷疲勞運行狀態，極大的加劇了設備的維修和更換的頻率，長此以往，在不能保證安全高效生產的同時，又增加了企業的設備維護和運營成本。所以對關鍵設備運行狀態的監測具有很大的意義。在設備狀態監測、遠程故障診斷等功能在電力領域已經開始部署并取得顯著成效。

一般火電廠常見需要監測的設備為各類風機、水泵和油泵

客戶需求

以某國內電力行業上市公司火電廠為例，客戶積極融入數字經濟發展新格局，做堅定的數字化轉型踐行者，致力于電廠的智能化運維。客戶希望用最少的布線施工和極高性價比的方案，將燃機、汽機和鍋爐區域的各類油泵、水泵、風機等進行運行狀態的在線監測，對監測數據進行分析處理，進行越限報警提示，及時發現故障，采取預防措施。

監測區域和設備清單如下表：

                    燃機廠房                                                                  汽輪機廠房

解決方案

捷杰傳感針對客戶的需求量身打造了一套軟硬件解決方案，包含VB21 ZigBee版無線智能振動傳感器、VB23P有線供電ZigBee版無線振動傳感器、GTS20分體式ZigBee版無線溫度傳感器、GCS20分體式ZigBee版無線電流傳感器、NGWZ工業級戶外基站和工業捷聯云平臺。


                                   Geniitek-ZigBee系列傳感器應用系統拓撲圖

振動傳感器采用高精度MEMS三軸加速度傳感器，精確采集電廠需要運維設備的振動信息，配合采集溫度和電流等信息數據，通過ZigBee無線協議和數采終端實現數據上云或到中央服務器。工業捷聯云平臺內置狀態監測診斷系統軟件，能夠在線實時顯示設備運行狀態和報警信息，分析診斷設備故障，對電廠各個設備的安全運行和科學維修提供決策支持。

Geniitek-ZigBee系列傳感器和應用系統基于無線ZigBee協議，可自組網形成點對點或星型網絡拓撲結構。采集的數據以無線方式傳輸至中心服務器，根據現場通訊條件，單個節點戶外可視通訊距離300m（空曠無遮擋環境）；VB23P有線供電ZigBee版無線振動傳感器作為路由中繼，通過路由跳點方式戶外可視通訊距離可以超過2000m，有效解決了困擾后裝傳感器而帶來的復雜的現場施工和布線問題。

                                            傳感器無線組網方案

該系統的溫度和電流傳感器采用低功耗算法，實現傳感器電池供電長期工作，方便監測；采用高能量鋰亞電池供電，可在采樣間隔1小時的情況下連續工作長達2年以上。外殼采用高強度合金和工程塑料，電池更換方便，適應高溫強振的惡劣工業現場。

Geniitek-VB21、VB23P無線振動傳感器具有強大的邊緣計算能力，內置智能FFT頻譜分析算法；是一種新型的數據采集系統，取代傳統的壓電類模擬輸出量傳感器。本系統防水、防塵，安裝維護方便，無線數字信號傳輸方式消除了長電纜傳輸帶來的噪聲干擾，整個測量系統具有極高的測量精度和抗干擾能力。可以組成龐大的無線傳感器網絡，最多可支持200個測點同時進行測試。

客戶使用簡便，算法在傳感器端完成，數字化輸出、性價比高，主要用于電力設備狀態監測的智能化改造和升級市場。可廣泛用于對電機、風機、空壓機、油泵、水泵等旋轉機械設備進行振動安全和溫升安全的在線監測。

以下圖給水泵為例，在電機的驅動端和非驅動端各安裝1個3軸向無線振動溫度復合傳感器對電機運行狀態進行在線監測。

                                 

主要硬件配置

Geniitek-VB21、VB23P ZigBee版無線振動傳感器

 
技術參數圖

Geniitek-NGWZ工業級戶外基站

                        網關圖

工業捷聯云平臺
具備大屏展示功能，對設備和傳感器的數據進行匯總、統計、分類展示。

狀態和報警信息統計，展示設備及設備上的傳感器當前運行狀態和報警信息。

傳感器詳情，展示傳感器振動數、溫度、電池電壓等信息的當前數據和歷史波形。

振動傳感器采集到的振動加速度原始波形，為設備故障診斷分析和科學維修提供原始數據保證。

客戶價值

捷杰傳感的系列智能傳感器和應用系統解決了電廠智能化運維的以下問題：

①實時運行監視——實現了對電廠各種水泵、油泵、風機、電機等設備的運行狀態的實時監控，并提供數據保存和回放功能，設備管理人員可以通過數據回放追溯某一時段的設備實際狀態。

②趨勢分析——通過對以往采集的歷史數據的調用查詢和分析，為故障判斷提供數據支撐，可以對今后的裝置技術改造提供正確、科學、合理的依據。

③監測點分類處理——針對不同設備以及不同部位，進行合理的數據采集密度。

④設備狀態監測——綜合展示設備整體運轉情況，包含運行設備數量、停機設備數量、故障設備數量、在修設備數量、待修設備數量。

⑤事件與報警——對監測數據進行分析處理，進行越限報警提示，及時發現故障，采取預防措施。

⑥設備資產管理——提供故障檢修、計劃維修等維修保養模式，實現對設備全生命周期管理。

⑦多層級用戶管理——對用戶進行分層級管理，每個層級設置相應管理員，管理員可實現本層級相應管理模塊的調整及下一層級的管理員設定功能。

⑧移動應用——在Android移動設備上進行操作、顯示。實現業務流轉審批、業務消息推送、常用功能操作、重要數據查詢等功能。

競爭優勢

產品種類豐富，適用場景多樣。我們對各種使用場景下傳感器的選擇和使用有深刻的認識，可以幫客戶選擇最適合自己產品，針對不同客戶需求配套多種無線和有線傳感器搭配的監測方案。已經陸續推出12款工業級溫振復合傳感器和配套的網關產品，以適應客戶復雜多樣的使用場景和使用方法。無線傳輸方案有BLE5.0、ZigBee、WiFi、LoRa、RS485+LoRa、NB-IoT、LoRaWAN，有線傳輸方案RS485和4-20mA等，高可靠性設計，均可用于室內外高溫高濕等復雜的工業現場環境。

協議開放，升級簡便。我們設計的傳感器為工業物聯網而生，具有更高適用性，傳感器的嵌入式程序和算法可進行無線升級。

部署方便，費用低。無線監測方案，無須重新布線（電源和網線）,相對于傳統的有線振動傳監測系統無線的部署成本減少90%以上，大大降低了施工審批的難度；廢棄了傳統振動監測系統的數據轉換模塊，硬件成本大幅度降低。

規模化生產，批量出貨。傳感器采用模塊化設計，擁有自己的傳感器封裝、生產、組裝測試廠，可以規模化大生產。