專利名稱：高壓開關(guān)柜多點(diǎn)溫度監(jiān)測裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動化監(jiān)測控制領(lǐng)域，具體地說，特別涉及高壓開關(guān)柜溫度測量和傳輸技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)向著高電壓、大機(jī)組、大容量的迅速發(fā)展，對電力系統(tǒng)供電可靠性的要求越來越高。高壓開關(guān)柜是重要的電氣設(shè)備，開關(guān)中的觸點(diǎn)和母線排連接處等部位因老化或接觸電阻過大而發(fā)熱，由于絕大多數(shù)的電氣設(shè)備采用封閉式結(jié)構(gòu)，散熱效果差，積累大，并長期處于高電壓，大電流和滿負(fù)荷的條件下運(yùn)行，其結(jié)果導(dǎo)致熱量集結(jié)加劇，如果不對溫升采取有效的監(jiān)測措施，將會危及電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。特別是當(dāng)電力系發(fā)生短路故障時，強(qiáng)大的電流使電氣設(shè)備內(nèi)部溫升加劇，電氣絕緣遭到嚴(yán)重破壞，并使電氣設(shè)備壽命縮短，甚至造成電氣設(shè)備燒毀的嚴(yán)重事故。解決開關(guān)柜過熱問題是杜絕此類事故發(fā)生的關(guān)鍵，通監(jiān)測開關(guān)柜內(nèi)觸點(diǎn)溫度的情況，可有效防止開關(guān)柜的事故發(fā)生。但由于開關(guān)柜內(nèi)的結(jié)構(gòu)和特性，無法進(jìn)行人工巡查測溫，同時由于高壓柜內(nèi)有裸露高壓，空間小，其絕緣要求也不可以隨意布線進(jìn)行測溫，因此傳統(tǒng)的有線測溫方式都無法有效解決問題。而部分利用無線技術(shù)測溫的裝置一部分采用線圈感應(yīng)取電，無疑增加了設(shè)備安裝的復(fù)雜程度，并對安裝位置具有一定的要求，另一部分采用電池供電，時鐘通斷控制電路的增加一方面可以延長電池使用時間，另一方面又使得測溫模塊體積和成本都有所增加，而利用無線傳輸技術(shù)和低功耗器件及設(shè)定的間斷數(shù)據(jù)發(fā)送方式則可以在待機(jī)時間和系統(tǒng)體積及成本上達(dá)到平衡。 因此實(shí)現(xiàn)超低功耗的溫度監(jiān)測無線傳輸系統(tǒng)是保證高壓開關(guān)柜安全運(yùn)行的重要手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是解決高壓開關(guān)柜中觸電排線等溫度不能有效、安全、方便地進(jìn)行測量傳輸?shù)膯栴}，原理是通過設(shè)計(jì)溫度測量和無線射頻整合一體的模塊，直接附在需要測量溫度的地方，利用射頻將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到接收裝置上，接收裝置顯示溫度和報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)測溫裝置的獨(dú)立和溫度數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)墓δ堋１景l(fā)明實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)方案是高壓開關(guān)柜多點(diǎn)溫度監(jiān)測裝置，其特征在于由測溫模塊和面板接收顯示裝置兩大部分構(gòu)成，測溫模塊由溫度傳感器模塊、第一射頻模塊第一電源模塊和存儲器構(gòu)成，第一射頻模塊由第一單片機(jī)串接第一射頻收發(fā)器構(gòu)成，第一電源模塊分別給所述溫度傳感器模塊和第一射頻模塊供電；面板接收顯示裝置由第二射頻模塊、第二電源模塊、顯示屏模塊和存儲器構(gòu)成，第二射頻模塊由第二單片機(jī)串接第二射頻收發(fā)器構(gòu)成，第二電源模塊分別給第二射頻模塊和顯示屏模塊供電；第一射頻模塊與第二射頻模塊無線通信。所述測溫模塊的個數(shù)為大于1的自然數(shù)。所述溫度傳感器模塊采用DS18B20芯片。所述射頻模塊采用內(nèi)嵌單片機(jī)和射頻收發(fā)器芯片的集成芯片I1RF9E5。
高壓開關(guān)柜多點(diǎn)溫度監(jiān)測裝置的方法，溫度傳感器模塊轉(zhuǎn)換溫度為數(shù)字量并將轉(zhuǎn)換得到的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)降谝粏纹瑱C(jī)，第一單片機(jī)對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理打包后發(fā)送給第一射頻收發(fā)器，第一射頻收發(fā)器將處理后的數(shù)據(jù)按照無線協(xié)議發(fā)送；第二射頻收發(fā)器收到射頻收發(fā)器發(fā)送的數(shù)據(jù)后解開數(shù)據(jù)傳送給第二單片機(jī)，第二單片機(jī)對數(shù)據(jù)處理后送到顯示屏模塊顯示溫度數(shù)據(jù)。本發(fā)明的測溫模塊使用大容量工業(yè)電池作為電源，使得測溫模塊小巧獨(dú)立可以根據(jù)具體環(huán)境情況靈活放置于任何地方，不用任何布線，節(jié)省安裝費(fèi)用，并且可以根據(jù)需要隨意放置。由于使用了超低功耗設(shè)計(jì)，電源正常情況下可持續(xù)使用超過2年時間。本發(fā)明的顯示模塊可安裝于高壓開關(guān)柜面板上，通過無線接收溫度數(shù)據(jù)，實(shí)時顯示內(nèi)部各點(diǎn)溫度和各個報(bào)警信息，安裝方便，使用中可以根據(jù)情況將其安裝于其他位置。本發(fā)明的有益效果是，通過低功耗的設(shè)計(jì)方式，使溫度測量模塊可以獨(dú)立的放置于高壓開關(guān)柜的任何位置不用布線，體積小巧，可以安裝于狹小空間，并且利用射頻方式來傳輸溫度數(shù)據(jù)并在接收面板上顯示。該發(fā)明一定程度上克服了傳統(tǒng)測溫方式和溫度數(shù)據(jù)有線傳輸方式帶來的布線弊端，同時低功耗設(shè)計(jì)也克服了某些無線測溫方式中電力持久性問題。而集成器件的使用和低功耗設(shè)計(jì)的方法在降低成本減小體積和持久電力上達(dá)到了較好的平衡。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例高壓開關(guān)柜多點(diǎn)溫度監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例測溫模塊和顯示面板模塊原理框圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例溫度采集無線發(fā)送部分電路原理圖；其中圖中11.測溫模塊，12.顯示面板模塊，21.溫度傳感器模塊，22.單片機(jī)， 23.射頻收發(fā)器，24.射頻收發(fā)器，25.單片機(jī)，26.顯示屏模塊，27.射頻模塊，28.射頻模塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例，圖1中測溫模塊11與顯示面板模塊12采取無線方式連接。 測溫模塊11獨(dú)立安裝于高壓開關(guān)柜內(nèi)需要測溫的接觸器上，測溫模塊負(fù)責(zé)定時測量溫度數(shù)據(jù)，并且按照設(shè)定要求通過無線定時發(fā)送溫度數(shù)據(jù)。顯示面板模塊12安裝在開關(guān)柜面板或者其他控制面板上，其負(fù)責(zé)接收由測溫模塊11發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)，并處理后顯示在面板上。圖2為本發(fā)明實(shí)施例，溫度傳感器模塊21與單片機(jī)22連接，單片機(jī)22與射頻收發(fā)器23連接，射頻收發(fā)器M與單片機(jī)25連接，單片機(jī)25與顯示屏模塊沈連接。溫度傳感器模塊21，單片機(jī)22，射頻收發(fā)器23構(gòu)成測溫模塊；射頻收發(fā)器24，單片機(jī)25，顯示屏模塊沈構(gòu)成顯示面板模塊。單片機(jī)22和射頻收發(fā)器23構(gòu)成射頻模塊27，射頻收發(fā)器M和單片機(jī)25構(gòu)成射頻模塊觀。測溫模塊工作過程為，程序設(shè)定的時間到了后溫度傳感器21 轉(zhuǎn)換溫度為數(shù)字量，溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)22，單片機(jī)22對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理打包后發(fā)送給射頻收發(fā)器23，射頻收發(fā)器23將處理后的數(shù)據(jù)按照無線協(xié)議發(fā)送出去。顯示面板模塊工
4作過程為，射頻收發(fā)器M收到射頻收發(fā)器23發(fā)的數(shù)據(jù)后解開數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)25，單片機(jī) 25對數(shù)據(jù)處理后送到顯示屏模塊沈顯示溫度數(shù)據(jù)。測溫模塊工作過程中，程序啟動后，溫度傳感器模塊正常情況下每10分鐘進(jìn)行一次測溫，每隔6次測溫由射頻模塊發(fā)送一次溫度數(shù)據(jù)給顯示面板模塊。每次測溫?cái)?shù)據(jù)都和上次測溫?cái)?shù)據(jù)比較，如果測溫?cái)?shù)據(jù)絕對差值大于2度，則直接由射頻模塊發(fā)送溫度數(shù)據(jù)，否則每隔6次測溫發(fā)送一次數(shù)據(jù)。若測得溫度數(shù)據(jù)的值大于某一危險(xiǎn)值時，系統(tǒng)改為每2分鐘測一次溫度并每次都發(fā)送溫度數(shù)據(jù)。在測溫和發(fā)送數(shù)據(jù)間的空閑時間，系統(tǒng)都轉(zhuǎn)為低功耗待機(jī)模式或掉電模式，由于測溫和發(fā)送時間很短，發(fā)送時間基本在2-3秒內(nèi)完成，工作時耗電時間非常少，大量時間都為待機(jī)時間，故在配備工業(yè)電池情況下系統(tǒng)正常工作時間可超過2年。圖3為本發(fā)明實(shí)施例溫度采集無線發(fā)送部分電路原理圖，無線收發(fā)芯片為 nRF9E5 ；EEPROM存儲器為25AA320 ；溫度傳感器為DS18B20 ；溫度傳感器通過I/O 口與 nRF9E5的POO 口連接，實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)傳輸，2腳和8腳分別接地和電源，同時I/O 口提供上拉；射頻天線根據(jù)具體情況可以使用單端50 Ω天線，也可以使用印制版天線；射頻芯片的 SPI 口連接程序存儲器，同時也可和其他設(shè)備復(fù)用；產(chǎn)品中也可以把程序燒制在射頻芯片中而省去外部存儲器。EEPROM程序存儲器，用于存儲系統(tǒng)程序。上電復(fù)位后，在引導(dǎo)區(qū)的引導(dǎo)下，射頻模塊通過SPI接口把程序從EEPROM加載到其片內(nèi)的1個4KB的RAM中，這個 4KB的RAM也用來存儲溫度數(shù)據(jù)。射頻模塊的MISO和存儲器的SDO相連接，接收EEPROM的 SDO送來的數(shù)據(jù)；SCK連接到EEPROM的SCK，給EEPROM的SCK提供時鐘信號；MOSI連接到 EEPROM 的 SDI，送數(shù)據(jù)到 EEI3ROM 的 SDI，EECSN 連接到 EEI3ROM 的 CSN，給 EEI3ROM 的 CSN 送使能信號。本發(fā)明可采用多種形式進(jìn)行實(shí)施而不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征，除非特別指定，上述實(shí)施例不限于前面描述的任何細(xì)節(jié)。本發(fā)明所述的裝置和方法可以選擇其他任何適當(dāng)形式的現(xiàn)有技術(shù)所公開的電路結(jié)構(gòu)。本發(fā)明不作限定。
權(quán)利要求
1.一種高壓開關(guān)柜多點(diǎn)溫度監(jiān)測裝置，其特征在于由測溫模塊和面板接收顯示裝置兩大部分構(gòu)成，測溫模塊由溫度傳感器模塊(21)、第一射頻模塊(27)、第一電源模塊和存儲器09)構(gòu)成，第一射頻模塊(XT)由第一單片機(jī)0 串接第一射頻收發(fā)器構(gòu)成，第一電源模塊分別給所述溫度傳感器模塊和第一射頻模塊(XT)供電；面板接收顯示裝置由第二射頻模塊(觀)、第二電源模塊、顯示屏模塊06)和存儲器09)構(gòu)成，第二射頻模塊 (28)由第二單片機(jī)0 串接第二射頻收發(fā)器04)構(gòu)成，第二電源模塊分別給第二射頻模塊08)和顯示屏模塊06)供電；第一射頻模塊(XT)與第二射頻模塊08)無線通信。
2.按權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)柜多點(diǎn)溫度監(jiān)測裝置，其特征在于所述測溫模塊的個數(shù)為大于1的自然數(shù)。
3.按權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)柜多點(diǎn)溫度監(jiān)測裝置，其特征在于所述溫度傳感器模塊(21)采用DS18B20芯片。
4.按權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)柜多點(diǎn)溫度監(jiān)測裝置，其特征在于所述射頻模塊采用內(nèi)嵌單片機(jī)和射頻收發(fā)器芯片的集成芯片riRF9E5。
5.一種如權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)柜多點(diǎn)溫度監(jiān)測裝置的方法，其特征在于溫度傳感器模塊轉(zhuǎn)換溫度為數(shù)字量并將轉(zhuǎn)換得到的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)降谝粏纹瑱C(jī)(22)，第一單片機(jī)0 對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理打包后發(fā)送給第一射頻收發(fā)器(23)，第一射頻收發(fā)器 (23)將處理后的數(shù)據(jù)按照無線協(xié)議發(fā)送；第二射頻收發(fā)器04)收到射頻收發(fā)器發(fā)送的數(shù)據(jù)后解開數(shù)據(jù)傳送給第二單片機(jī)(25)，第二單片機(jī)0 對數(shù)據(jù)處理后送到顯示屏模塊06)顯示溫度數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種高壓開關(guān)柜多點(diǎn)溫度監(jiān)測裝置與方法，涉及自動化監(jiān)測控制領(lǐng)域。所述裝置由測溫模塊和顯示面板模塊兩大部分組成。所述方法溫度傳感器模塊轉(zhuǎn)換溫度為數(shù)字量并將轉(zhuǎn)換得到的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)降谝粏纹瑱C(jī)，第一單片機(jī)對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理打包后發(fā)送給第一射頻收發(fā)器，第一射頻收發(fā)器將處理后的數(shù)據(jù)按照無線協(xié)議發(fā)送；第二射頻收發(fā)器收到射頻收發(fā)器發(fā)送的數(shù)據(jù)后解開數(shù)據(jù)傳送給第二單片機(jī)，第二單片機(jī)對數(shù)據(jù)處理后送到顯示屏模塊顯示溫度數(shù)據(jù)。本發(fā)明的測溫模塊采用低功耗設(shè)計(jì)并由電池供電，系統(tǒng)體積小，安裝簡便靈活，運(yùn)行穩(wěn)定，擴(kuò)展靈活，成本低廉，并可以擴(kuò)充至其他測溫領(lǐng)域。
文檔編號G08C17/02GK102507029SQ201110316078
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者劉利, 曾慶軍, 李春華, 王彪, 章飛 申請人:江蘇科技大學(xué)