CN101794498A - 一种温度传感器网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种温度传感器网络系统。该系统包含感温线缆和一个与其相连的温度监测报警控制器。感温线缆中心层由一条接地导线、一条电源导线、一条数据线和至少一个片式温度传感器构成，按由里至外的顺序，中心层外依次缠有四氟乙烯包带、金属网屏蔽层和挤塑氟塑料阻燃外护套层。其中线缆可通过转接头进行线形、树形、星形和网状拓扑扩展。本发明具有保护范围大、结构简单合理、成本低廉、容易生产制造、使用方便、感温灵敏度高、多级温度报警、地点精确定位、免维护可重复使用、抗电磁干扰能力强、受环境温度影响小、可任意分级扩展等特点。本发明适用性广，特别适用于粉尘、地铁、隧道、线缆沟道等恶劣环境和石油、石化、粮库、钢厂等工业场所和易燃易爆的危险场所的温度监测与事故预警。

Description

一种温度传感器网络系统

技术领域

本发明属于传感器领域，具体说是一种温度传感器网络系统。

背景技术

线型感温探测器是以感温线缆作为温度探测元件，能够在有污染、粉尘、潮湿及腐蚀等恶劣环境中完成温升定位报警，因此适合在冶金企业、铁路、隧道、地下矿井、化工企业、大型库房和变电站等场合应用。现在使用的线型探测器主要分为电阻型缆式感温报警线缆和光纤式感温报警线缆。电阻型温度报警线缆部分是采用两根弹性钢丝，在正常的情况下这两根钢丝是绝缘的，当现场温度升高时，破坏了钢丝外面的绝缘层，两根钢丝发生短路，报警器发出报警。这种探测器抗干扰能力差，可靠性差，报警部分需切除，检测、维护较困难，需根据不同的保护对象选不同报警温度的线缆，通用性差。另外也存在采用四根导线的以模拟量方式工作的非破坏性报警线缆，报警温度可调，故障信号齐全。但由于模拟式线型感温线缆只能以某一局部线段作为报警单元，故它无法精确定位出来某一点产生的报警信号，同时其报警部分需切除检测、维护较困难，需根据不同的保护对象选择不同报警温度的线缆，通用性差。光纤式感温报警线缆可以任意设定报警温度点，可以设低温报警、预警及报警等多级报警方式，也可以根据温升速率报警。该系统能够对探测器所处的温度场变化进行动态实时监测，指示位置和温度值，同时能对探测器任意位置和时序上进行报警和定位。系统抗干扰能力强，可靠性高，可重复报警检测、维护方便，连接监视温度变化情况，较直观，但系统原理复杂、产品特别是国产产品还不够成熟，安装调试困难，报警系统投资费用昂贵。另外光纤感温报警线缆不便于进行多根线缆分级连接的拓扑扩展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有电阻型缆式感温报警线缆和光纤式感温报警线缆的不足，提供一种结构简单、成本低廉、强度高、温度灵敏度高、多级温度报警的、安装施工方便的线型感温线缆。

本发明的另一目的在于提供一种基于传感器网络的、定位精度高、抗电磁干扰能力强、受环境温度影响小、可进行分级拓扑扩展的温度传感器网络监测系统。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

一种基于传感器网络的线型感温报警线缆，其中心层由一条接地导线、一条电源导线、一条数据线和至少一个片式温度传感器构成。所述片式温度传感器具有3个引脚，分别为接地端、电源输入端和数据输入/输出脚，其中接地端引脚与所述接地导线相连，电源输入端引脚与所述电源导线连接，数据输入/输出脚和所述数据线相连接。每个片式温度传感器内部分为序列号、片内RAM、EEPROM和温度传感四个部分，并且每个片式温度传感器对应一个独一的序列号，所以可采用并联的方式将多个片式温度传感器连接在同一线缆上，从而实现多点温度实时采集。

所述感温线缆中心层按照由里向外的顺序可依次缠上四氟乙烯包带、金属网屏蔽层和挤塑料氟塑料阻燃外护套层。四氟乙烯包带、金属网屏蔽层可以增强本发明的机械强度和抗电磁干扰能力，提高产品质量的稳定性，且不涉及金属合金、氧化物半导电层及热敏合金等涂附；挤塑料氟塑料阻燃外护套层使本发明外表更加美观，防水性能好，抗老化性更强，使用寿命更长。

将本发明的基于传感器网络的线型感温报警线缆与温度监测控制器相连则构成一种基于温度传感器网络的监测报警系统。根据实际需要，可以采用至少一个转接头来实现所述线缆的线形、树形、星形和网状拓扑扩展，从而使保护范围扩大。所述转接头，具有一个输入接头，每个输出接头包含用于分别连接接地导线、电源导线与数据线的三个线端。

本发明的温度监测报警系统的工作原理如下：

温度报警控制器通过数据线向片式温度传感器发送一个满足特定时序的负脉冲，使数据线上所有片式温度传感器进行初始化复位，准备接受用户序列号访问命令；然后通过数据线，发送一个特定的序列号编码，与命令序列号一致的片式温度传感器被激活，可以接受内存访问命令；启动所有在线激活片式温度传感器做温度A/D变换，逐个读取片式温度传感器变换后的温度数据，实现对线型感温报警线缆监测范围的温度读取、温度测量和动态刷新。

所述温度监测报警控制器采用单片机作为主控单元，自动监测每根线缆连接的片式温度传感器的个数、序列号及其监测各点温度，并将信息保存以便阅读。其可单独运行，也可通过RS485、以太网、CAN总线等通讯线路传送给远处的计算机，与PC机联网。可根据接受上位机PC或者输入键盘发来的指令和数据，设置任意温度等级的响应温度参数和时间参数，进行温度测量报警，从而使本发明探测呈线型连续探测，动态刷新温度数据，并对此做出响应，具有反应灵敏，报警温度范围宽，报警点易调整，报警准确，重复利用性好，免维护等优点。

温度监测报警温度等级可根据片式温度传感器测温范围任意设定，单根温度报警线缆探测距离和报警定位精度由片式温度传感器的片数和间距决定，报警定位精度最高可达0.5m以下，探测距离可达数千米。本发明能够连续自动产生与其长度所及范围内片式温度传感器点对应的温度值信号，并且将温度信息实时精确地显示，不仅能让用户测定温度异变的幅度和速率，而且能确定温度异变的区域。

综上，本发明有如下有益的效果：

(1)本发明的线型感温线缆由电源线、接地导线、单根数据线及若干片式温度传感器组成，外层有四氟乙烯包带、金属网屏蔽层和挤塑料氟塑料阻燃外护套层，结构简单、合理，成本低廉，不涉及金属合金、氧化物半导电层及热敏合金等材料的涂覆，容易生产制造；

(2)本发明的线型感温线缆和温度监测报警系统拓扑扩展连接方便，可任意选择线形、树形、星形和网络形拓扑扩展，具有保护范围大，探测呈线型连续探测，反应灵敏，抗电磁干扰能力强等优点；

(3)本发明的监测报警系统的报警温度等级可根据片式温度传感器测温范围任意设定，报警温度范围宽，报警点易调整，报警准确，单根监测报警线缆探测距离和报警定位精度由片式温度传感器的片数和间距决定，最远探测距离可达数千米，精度与光纤感温探测线缆达到同一等级，报警定位精度最高可达0.5m以下；

(4)本发明的监测报警系统受环境温度影响小，可广泛使用于油库、地铁、、线缆沟道、粮仓等易燃易爆的危险场所；

附图说明

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1是基于传感器网络的线型感温报警线缆的结构图

图2是基于传感器网络的线型感温报警线缆的截面图

图3是片式温度传感器结构图

图4是线型感温监测报警系统连接示意图

图5是线型感温监测报警线缆转接头级联示意图

图6是线型感温监测报警线缆拓扑扩展图

具体实施方式

参考图1及图2，将接地导线1、电源导线2和数据线3与若干片式温度传感器4对应的引脚相连接，并对连接点进行绝缘处理；将接地导线1、电源导线2、数据线3与片式温度传感器4贴合在一起，在其外表面上缠绕内包带四氟乙烯层5，在内包带四氟乙烯层5外包缠金属网屏蔽层6，在金属网屏蔽层6外挤塑氟塑料阻燃外护套层7，从而构成基于传感器网络的感温监测报警线缆。实现了工艺简单、成本低廉、不涉及金属合金、氧化物半导电层及热敏合金等材料的涂附、增强机械强度和抗电磁干扰能力，提高产品质量的稳定性，而且外表更加美观，防水性能好，抗老化性更强，使用寿命更长等优点。

参考图3，片式温度传感器4具有3个引脚，分别为接地端、电源输入端和数据输入/输出脚。每个引脚分别对应连接的接地导线1、电源导线2和数据线3相连接。片式温度传感器4可将温度信号转换成串行数字信号，通过单根数据线3与感温监测报警控制器9进行信息通讯。每个片式温度传感器内部分为四个部分：序列号、片内RAM、EEPROM和温度传感部分。由于每个片式温度传感器都有一个独一的序列号，所以多个片式温度传感器可以连接在同一线缆上，从而实现多点温度实时采集。

参考图4，片式温度传感器4通过接地导线1、电源导线2与数据线3与感温监测报警控制器9相连接，组成报警系统。感温监测报警控制器9通过数据线3实时读取传感器的序号和对应温度值，并根据设定的温度报警门限，进行报警和位置显示。感温监测报警线缆报警温度等级可根据片式温度传感器4测温范围任意设定，单根感温监测报警线缆探测距离和报警定位精度由片式温度传感器4的片数和间距决定，报警定位精度最高可达0.5m以下，探测距离可达数千米。感温监测报警控制器9完成片式温度传感器4状态的采集，可将数据通过RS485、以太网、CAN总线等通讯线路传送给远处的计算机，便于系统集成。具有保护范围大，探测呈线型连续探测，反应灵敏，报警温度范围宽，报警点易调整，报警准确，重复利用性好，免维护等优点。

参考图5，将线型感温监测报警线缆用转接头进行级联，转接头具有一个输入接头，其中包含用于连接接地导线1、电源导线2与数据线3连接的三个线端；具有一个或多个输出接头，每个输出接头包含用于连接接地导线1、电源导线2与数据线3连接的三个线端。通过多个转接头将线型感温监测报警线缆进行线形、树形、星形或网状拓扑扩展。

参考图6，将多段线型感温监测报警线缆，通过转接头8将线缆的接地导线1、电源导线2与数据线3对应相连，根据转接头的分级连接，可以对线型感温监测报警线缆进行线形、树形、星形和网络形拓扑扩，再将多级感温监测报警线缆与报警控制器连接。实现保护范围大，适用场所广，可用于粮仓、油库、线缆沟道等众多需要多路分支监测的应用场所。

Claims (4)

1.一种温度传感器网络系统，其特征在于，包括感温线缆和一个连接在该线缆上的温度监测报警控制器(9)。

2.根据权利要求1所述的一种温度传感器网络系统，其特征在于包括构成感温线缆中心层的一条接地导线(1)、一条电源导线(2)、一条数据线(3)和至少一个片式温度传感器(4)，其中片式温度传感器(4)的接地端引脚、电源输入端引脚和数据输入/输出端引脚分别与接地导线(1)、电源导线(2)和数据线(3)相连。

3.根据权利要求1所述的一种温度传感器网络系统，其特征在于，感温线缆按由里向外的方向，所述线缆中心层上依次缠有四氟乙烯包带(5)、金属网屏蔽层(6)和挤塑氟塑料阻燃外护套层(7)。

4.根据权利要求1所述的一种温度传感器网络系统，其特征在于，所述线型感温线缆通过转接头(8)可实现线形、树形、星形和网状的拓扑扩展。

Images