專利名稱：基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的溫度在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電廠或變電站觸頭的一種溫度在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在電廠和變電站已發(fā)生多起開關(guān)柜過熱事故，造成火災(zāi)和大面積的停電事故，解決開關(guān)柜過熱問題是杜絕此類事故發(fā)生的關(guān)鍵。通過監(jiān)測開關(guān)柜內(nèi)觸點溫度的運行情況， 可有效防止開關(guān)柜的火災(zāi)發(fā)生，但由于開關(guān)柜內(nèi)高壓的結(jié)構(gòu)，無法進(jìn)行人工巡查測溫，另外，在停電大修時檢查每個觸電的情況既費時間，費用也很高，而且解體和重新裝配也會引起新的缺陷，給電力安全生產(chǎn)帶來極大的安全隱患。一種基于Zigbee技術(shù)的無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)專利號為200920006909. 2提供了一種基于Zigbee技術(shù)的無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，包括用于查詢、監(jiān)控、設(shè)定溫濕度數(shù)據(jù)報警閥值等的監(jiān)控計算機、用于采集空氣中的溫濕度信號的采集模塊、向監(jiān)控計算機轉(zhuǎn)接和傳送溫濕度數(shù)據(jù)的網(wǎng)關(guān)，所述采集模塊采用Zigbee通信協(xié)議與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行連接通信，所述的網(wǎng)關(guān)通過網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控計算機連接。基于ZigBee的變壓器油溫在線監(jiān)測系統(tǒng)專利號為201020216^0. 7包括監(jiān)測基站，監(jiān)測基站與溫度監(jiān)測儀通過ZigBee組建無線局域網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測基站還通過GPRS與監(jiān)控中心無線連接。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提出一種測量全面、維護(hù)成本低、可靠性高的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的溫度在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。本實用新型將無線射頻模塊和溫度傳感器DS18B20相結(jié)合，由無線測溫終端，、監(jiān)測分機主機、監(jiān)測中心等組成。本實用新型是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的?；赯igBee網(wǎng)絡(luò)的溫度在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，本實用新型特征在于由監(jiān)控中心、 監(jiān)測分機主機、無線測溫終端三部分串連接構(gòu)成；其中監(jiān)控中心通過RS485或232總線與一個以上的監(jiān)測分機主機連接，每個監(jiān)測分機主機都通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與無線測溫終端連接。本實用新型無線測溫終端由控制單元分別與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、溫度測量部分、 電源部分連接而成其中電源部分還分別與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和溫度測量部分連接；控制單元采用Tl-Chipcon公司CCM30芯片，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊利用CCM30芯片配置合適的頻段天線利用Zigbee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，溫度測量部分采用DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20 傳感器。DS18B20傳感器它具有體積小、精度高、接口方便、傳輸距離遠(yuǎn)等特點，電源部分主要采用蓄電池進(jìn)行供電。本實用新型監(jiān)測分機主機由采用LPC2132芯片的控制器模塊分別與無線接收模塊、電源模塊、溫濕度傳感器、聲光報警模塊、液晶顯示模塊、按鍵模塊、串口接口模塊連接而成，監(jiān)測分機主機負(fù)責(zé)接收各無線測溫終端測量和發(fā)送出的溫度數(shù)據(jù)，并通過RS485 或232總線連接、響應(yīng)監(jiān)控中心命令，并把數(shù)據(jù)上傳到管理計算機，共享數(shù)據(jù)。本實用新型監(jiān)控中心由工控機和管理軟件組成。[0009]本實用新型的有益效果是，集計算機數(shù)據(jù)管理技術(shù)、無線通信技術(shù)、溫度傳感技術(shù)等于一體，解決了高電壓、強電場干擾，可以全天候監(jiān)測高壓設(shè)備溫度，在溫度越限可以報警，具有溫度變化分析顯示功能，可以隨時召喚監(jiān)測點溫度數(shù)據(jù)。真正做到了溫度遠(yuǎn)距離遙測，對電力設(shè)備狀態(tài)檢修提供依據(jù)，對保證電力設(shè)備安全運行有重大的意義。
以下結(jié)合附圖及實施例進(jìn)一步闡述本實用新型內(nèi)容。


圖1為本實用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為CCM30芯片的典型應(yīng)用電路；圖3為監(jiān)測分機主機結(jié)構(gòu)圖；圖4無線測溫終端結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型整個系統(tǒng)是以監(jiān)測分機主機內(nèi)LPC2132高速處理器為核心來進(jìn)行終端節(jié)點溫度數(shù)據(jù)采集，并對無線通信模塊與上位機之間的數(shù)據(jù)通信進(jìn)行控制，實現(xiàn)了無線多路溫度數(shù)據(jù)采集的功能。具體整個結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。在本實用新型系統(tǒng)中，將高壓設(shè)備易發(fā)熱電氣連接點作為測量點，共裝設(shè)有η 個無線測溫終端，這η個無線測溫終端共同連接在一個監(jiān)測分機主機上，它們采用無線 ZigBee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，裝設(shè)在現(xiàn)場的m個監(jiān)測分機主機通過RS232或RS485的方式連接到監(jiān)控中心上。1無線測溫終端無線測溫終端由控制單元、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、溫度測量部分、電源部分組成，控制單元采用Tl-Chipcon公司CCM30芯片，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊主要利用CCM30芯片配置合適的頻段天線利用Zigbee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，溫度測量部分采用DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 DS18B20傳感器，它具有體積小、精度高、接口方便、傳輸距離遠(yuǎn)等特點。電源部分主要采用蓄電池進(jìn)行供電。無線測溫終端負(fù)責(zé)采集監(jiān)測點的溫度數(shù)據(jù)，并通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)方式把采集數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測分機主機。無線測溫終端主要安裝在負(fù)荷電流較大容易發(fā)熱的電纜頭、主刀閘、 主變壓器引出線等部位。每個無線測溫終端具有唯一的ID編號，實際安裝時需要記錄每個終端的安裝地點，并與終端編號一起存入溫度監(jiān)測工作站計算機數(shù)據(jù)庫中。終端每隔一定時間(可以事先設(shè)定)自動發(fā)射1次監(jiān)測點的溫度數(shù)據(jù)，計算機實時收集并記錄所有監(jiān)測點的溫度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常立即報警。避免了試溫片、紅外等測溫方法需要人工到現(xiàn)場巡視、掃描可能造成的延誤。CC2430芯片的典型應(yīng)用電路如圖2所示。電路使用一個非平衡天線，連接非平衡變壓器可使天線性能更好。電路中的非平衡變壓器由電容C341和電感L341、L321、L331以及一個PCB微波傳輸線組成。R221和R261為偏置電阻，電阻R221主要用來為32 MHz的晶振提供一個合適的工作電流。用1個32 MHz的石英諧振器(XTALl)和2個電容(C191和 C211)構(gòu)成一個32 MHz的晶振電路。用1個32. 768 kHz的石英諧振器(XTAL2)和2個電容(CA41和CA31)構(gòu)成一個32. 768 kHz的晶振電路。電壓調(diào)節(jié)器為所有要求1. 8 V電壓的引腳和內(nèi)部電源供電，C241和C421電容是去耦合電容，用來電源濾波，以提高芯片工作的穩(wěn)定性。2監(jiān)測分機主機監(jiān)測分機主機總體結(jié)構(gòu)主要由3部分組成無線接收模塊、控制器模塊和電源模塊?？刂破髂K采用LPC2132芯片，它是Wiilips公司推出的基于ARM7TDMI-S核的精簡指令系統(tǒng)的32位高速處理器。監(jiān)測分機主機負(fù)責(zé)接收各無線測溫終端測量和發(fā)送出的溫度數(shù)據(jù)，并通過RS485或232總線連接、響應(yīng)監(jiān)控中心命令，并把數(shù)據(jù)上傳到管理計算機，共享數(shù)據(jù)。1個監(jiān)測分機主機能夠接收到η個測溫終端發(fā)出的溫度測量數(shù)據(jù)。3監(jiān)控中心監(jiān)控中心由工控機、管理軟件組成。每個變電站設(shè)立1個工作站，主要是1臺工控機，經(jīng)RS485或232接口與m個監(jiān)測分機主機連接。工控機周期地自動采集各監(jiān)測點的運行溫度數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫中長期保存，同時實時顯示監(jiān)測點的溫度變化曲線，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)溫度過熱或急劇升溫到設(shè)置報警溫度時立即報警。管理軟件還可對監(jiān)測分機主機和測溫終端的工作參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定操作。適用范圍1、電力電纜系統(tǒng)測溫可監(jiān)測電纜接頭的溫度，地下電纜本身溫度、電廠電纜溝熱點監(jiān)測，電纜分支箱內(nèi)接頭開關(guān)等設(shè)備的溫度監(jiān)測。2、高壓開關(guān)柜系統(tǒng)測溫 可監(jiān)測高壓開關(guān)柜內(nèi)開關(guān)觸點、母排接頭、電纜接頭等設(shè)備的溫度。3、變電站測溫變電站內(nèi)變壓器及其連接件設(shè)備的溫度、變電站母排溫度監(jiān)測、變電站高壓互感器等連接點測溫 4、箱式變電站箱式變電站內(nèi)母排接頭，電纜接頭等。報警類型1、溫度越界報警提前給監(jiān)測單元設(shè)定溫度值，一旦設(shè)備溫度超過或低于該溫度范圍，立刻報警2、溫度變化率過大報警如果溫度迅速升高，其變化率高于設(shè)定值，立刻報警3、定期上報溫度可設(shè)置定期(如半小時一次)上傳溫度4、主站召喚報警可以在計算機隨時召喚監(jiān)測點上報溫度數(shù)據(jù)系統(tǒng)特點1、實時性可以在線監(jiān)測溫度變化，不用到現(xiàn)場測量2、功耗低終端采用低功耗設(shè)計，可以使用8年3、精確性溫度測量精度可以達(dá)到0.5°C 4、安全性沒有導(dǎo)線連接、絕緣安裝，不用現(xiàn)場維護(hù)，安裝方便5、高效益可以節(jié)約購買昂貴的測溫儀器費用，可以節(jié)約人力，減少設(shè)備維護(hù)，提高工作效率。實現(xiàn)電力運行自動化。測溫優(yōu)勢比較1、普通測溫常規(guī)的熱電偶、熱電組、半導(dǎo)體溫度傳感器等測溫方式，需要金屬導(dǎo)線傳輸信號，絕緣性能不能保證。2、紅外測溫紅外成像儀無法實時測量，不具有監(jiān)測功能3、光纖測溫光纖測溫儀采用光纖傳遞信號，安裝不方便，增加了連接線，造價高，光纖還有易折、不耐高溫等特點4、無線測溫能夠M小時監(jiān)測戶內(nèi)、戶外高壓設(shè)備連接點溫度，不會對其他設(shè)備產(chǎn)生干擾，安裝方便，完全絕緣，造價低。
權(quán)利要求1.基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的溫度在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于由監(jiān)控中心、監(jiān)測分機主機、無線測溫終端三部分串連接構(gòu)成；其中監(jiān)控中心通過RS485或232總線與一個以上的監(jiān)測分機主機連接，每個監(jiān)測分機主機都通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與無線測溫終端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所屬的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的溫度在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于無線測溫終端由控制單元分別與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、溫度測量部分、電源部分連接而成其中電源部分還分別與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和溫度測量部分連接；控制單元采用Tl-Chipcon公司CCM30芯片，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊利用CCM30芯片配置合適的頻段天線利用Zigbee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，溫度測量部分采用DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所屬的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的溫度在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于監(jiān)測分機主機由采用LPC2132芯片的控制器模塊分別與無線接收模塊、電源模塊、溫濕度傳感器、聲光報警模塊、液晶顯示模塊、按鍵模塊、串口接口模塊連接而成，監(jiān)測分機主機負(fù)責(zé)接收各無線測溫終端測量和發(fā)送出的溫度數(shù)據(jù)，并通過RS485或232總線連接、響應(yīng)監(jiān)控中心命令，并把數(shù)據(jù)上傳到管理計算機，共享數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所屬的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的溫度在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于監(jiān)控中心由工控機和管理軟件組成。
專利摘要本實用新型由無線測溫終端、監(jiān)測分機主機、監(jiān)測中心等組成。集計算機數(shù)據(jù)管理技術(shù)、無線通信技術(shù)、溫度傳感技術(shù)等于一體，可以全天候監(jiān)測高壓設(shè)備溫度，對溫度異常情況發(fā)出報警信號并及時提醒值班人員采取措施，從而有的放矢地開展設(shè)備維修，減少設(shè)備故障率，延長設(shè)備使用壽命，使生產(chǎn)設(shè)備的預(yù)知預(yù)控能力大大增強，減輕了運行人員的勞動強度，有效避免事故的發(fā)生，提高了設(shè)備的安全運行水平。
文檔編號G08C17/02GK201993905SQ20112009948
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者丁心志, 王作松, 王斌 申請人:云南電力試驗研究院(集團(tuán))有限公司