CN102072777A - 抗电磁干扰的智能无线测温器 - Google Patents

Abstract

一种抗电磁干扰的智能无线测温器，属于电子测量领域。本发明的目的是通过对高压开关柜内各个结构温度来达到检测高压开关柜安全性的抗电磁干扰的智能无线测温器。本发明温度传感器接收到被测物体的信号后，传输给信号处理A处理后通过激光器和光敏元件发射，再通过光信号传输给下一个激光器和光敏元件，然后送入信号处理B进行处理，最后将数据发送给工业控制计算机，温度传感器和信号处理A外有屏蔽外壳。本发明系统采用短程无线网络的方式，多个测温终端分布在无线汇聚终端的周围，在有效的通讯范围内可以随意添加、删除、移动测温终端。无线汇集终端则安装在控制中心，控制中心计算机软件实时监控每个点温度的变化，实现足不出户掌握整个高压系统的发热状况，进而做出正确的决策。

Description

抗电磁干扰的智能无线测温器

技术领域

本发明属于电子测量领域。

背景技术

电力行业经常发生电力电缆和设备因过热而引起火灾，通过事故的分析，其直接原因是电缆中间接头制作质量不良、接触电阻过大、用电负荷过大等因素造成。统计表明建设10年后的变电站，基建时制作的电缆头90％以上均因质量不良引发故障而更换。因此,测量和监视高压开关柜内接头的温度,是避免重大事故发生及控制故障恶化的有力手段,对于保证高压开关柜的正常运行,提高电力系统的运行可靠性和自动化程度具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是通过对高压开关柜内各个结构温度来达到检测高压开关柜安全性的抗电磁干扰的智能无线测温器。

本发明温度传感器接收到被测物体的信号后，传输给信号处理A处理后通过激光器和光敏元件发射，再通过光信号传输给下一个激光器和光敏元件，然后送入信号处理B进行处理，最后将数据发送给工业控制计算机，温度传感器和信号处理A外有屏蔽外壳。

本发明的工艺过程是：

a、系统上电，开机启动；

b、系统自我检测各个部件工作状态，并将检测状态标示在各个对应数据位上，检测正常标示为1，不正常标示为0；

c、利用温度传感器获得被测物表面的温度数据，该数据为模拟信号；

d、电压变化量被处理器A采集并转换为数字信号；

e、数字化的温度信号通过激光器的亮或者灭发射并由远端的光敏元件接收；

f、处理器B将光敏元件传递来的高低电平的变化量还原为对应的的温度信号；

g、将获得的温度信号通过连接到处理器Ｂ上的激光器发射，并由连接在处理器Ａ上的光敏元件接收；

h、处理器A将从温度传感器采集到的数据与处理器B反馈回来的数据进行对比，如果数据相同，则表示传输过程中没有出现错误；

i. 此时处理器A可给处理器Ｂ发出命令，令处理器Ｂ将温度数据上传到工业控制计算机。

本发明由高能电池供电，输入端的用光电耦合电路可有效减小干扰信号的影响。测温器采用全数字方式工作，温度传感器附着在发热点上（高压母线或高压开关），并由一段屏蔽数据线和激光数据变换器相连接(温度传感器和数据变换器一起称为无线测温器)，线测温器最终把温度信号通过无线方式发送给控制中心，该测温器附着在高压母线或高压开关上并长期工作在高压环境中。

系统采用短程无线网络的方式，多个测温终端分布在无线汇聚终端的周围，在有效的通讯范围内可以随意添加、删除、移动测温终端。无线汇集终端则安装在控制中心，控制中心计算机软件实时监控每个点温度的变化，实现足不出户掌握整个高压系统的发热状况，进而做出正确的决策。

附图说明

图1是本发明工艺流程图；

图2是本发明示意图。

具体实施方式

本发明温度传感器8接收到被测物体9的信号后，传输给信号处理A7处理后通过激光器5和光敏元件3发射，再通过光信号4传输给下一个激光器和光敏元件，然后送入信号处理B2进行处理，最后将数据发送给工业控制计算机1，温度传感器8和信号处理A7外有屏蔽外壳6。

本发明的工艺过程是：

a、系统上电，开机启动；

b、系统自我检测各个部件工作状态，并将检测状态标示在各个对应数据位上，检测正常标示为1，不正常标示为0；

c、利用温度传感器获得被测物表面的温度数据，该数据为模拟信号；

d、电压变化量被处理器A采集并转换为数字信号；

e、数字化的温度信号通过激光器的亮或者灭发射并由远端的光敏元件接收；

f、处理器B将光敏元件传递来的高低电平的变化量还原为对应的的温度信号；

g、将获得的温度信号通过连接到处理器Ｂ上的激光器发射，并由连接在处理器Ａ上的光敏元件接收；

h、处理器A将从温度传感器采集到的数据与处理器B反馈回来的数据进行对比，如果数据相同，则表示传输过程中没有出现错误；

i. 此时处理器A可给处理器Ｂ发出命令，令处理器Ｂ将温度数据上传到工业控制计算机。以下结合附图做具体的描述：

（1）系统上电，开机启动。

（2）系统自我检测各个部件工作状态，并将检测状态标示在各个对应数据位上。检测正常标示为1，不正常标示为0。如11111110，标示为其中最后一个检测的功能部件工作不正常。如果有启动不正常的部件，则要求系统重新启动。

（3）DS18B20型温度传感器。测量温度范围为 -55°C~+125°C。

（4）TMS2407型dsp处理芯片，高抗干扰及稳定性的工业用数据处理芯片。将采集到的温度数据转换为0和1代表的2进制数据。如25度表示为10011100。

（5）DFB-LD型激光器。利用激光的抗干扰和可无线远程传输特性来解决电磁干扰问题。

（6）光电二极管硅光电池KDP6004A。

（7）TMS2407型dsp处理芯片。将采集到的10011100二进制数据转换为25度。

（8）如对应温度25度编码为10011100，通过光学部件发射给信号处理芯片B并反馈回来的信号相对比，如果反馈回来的信号为10011100则表示数据相等，信号处理芯片B收到的信号正确。如果反馈回来的信号不是10011100，则表示数据不等。此时要求信号处理芯片A重新发送收据。

（9）远方监控中心的计算机。监控人员用此计算机监测被测物体温度变化。如果有异常此计算机报警提示相关人员。

1、启动系统。

2、系统自我检测，如检测错误则重新启动。（系统检测是为了保证各个功能部件工作正常。）系统自我检测各个部件工作状态，并将检测状态标示在各个对应数据位上。检测正常标示为1，不正常标示为0。例如11111110，标示为其中最后一个检测的功能部件工作不正常。如果有启动不正常的部件，则要求系统重新启动。各个部件包括温度传感器，信号处理芯片A、B。

 3、利用温度传感器获得被测物表面的温度数据，该数据为模拟信号。（模拟信号是连续的电压变化量。）温度传感器测量的是物体的表面温度，温度传感器的数据线输出的是一个0-5伏特的电压值，不同的电压值代表的是不同的温度。由于电压值是连续的，所以说该数据为模拟信号。

 4、电压变化量被处理器A采集并转换为数字信号。（数字信号是高、低电平的变化，可用0、1来表示。）该过程是为了产生能够便于激光器传输数据的光源亮或者灭来代表的温度值。这样是为了利用激光的抗干扰性和远距离无线传输的特性来传递信息。由于各种信号处理芯片只能处理数字信号，换句话说就是各种信号处理芯片工作时是用0和1不同组合来表示各种操作与运算，所以必须将“3”中提到的模拟信号转换为以0和1来表示的数字信号，例如3伏特的电压值表示为1100 0000。所谓的1就是5伏特的电压，0就是0伏特的电压。以此方式传递数据不容易受到外界干扰的影响。因为外界干扰很难将5伏特的电压与0伏特的电压值混合在一起，只要是高于2.7伏特的电压，处理器就默认为是5V用1表示，低于2.7伏特的电压，处理器就默认为0V用0表示。如果用模拟量表示温度，则外界的干扰使传感器输出的电压值略微有变化，则电压值所代表的温度值就变化了。

5、数字化的温度信号通过激光器的亮或者灭发射并由远端的光敏元件接收。（光敏元件可以将光的变化转换为电压的变化。）激光器传输数据利用激光器的发光和不发光的方式代表1和0更为简单也更加稳定，进一步提升了抗干扰的能力。这样就可以利用激光的高稳定性将数据传递到更远的地方。

6、处理器B将光敏元件传递来的高低电平的变化量还原为对应的的温度信号。（4、5、6步骤是数据传递过程。）由于利用数字方式以及激光来传递数据，因此极大的提高了抗干扰能力。

7、将获得的温度信号通过连接到处理器Ｂ上的激光器发射，并由连接在处理器Ａ上的光敏元件接收。（此为数据反馈过程。）由于是在非实验室工作环境中运行，工作环境有各种不确定性。所以信号传递的过程有微小的几率会出现误差，为了避免出现误差，要将发射出去的信号传回到接收信号的处理芯片中进行比较，以便判断传递过程中数据是否发生了变化。此过程是为了提高无线测温器的稳定性。

８、处理器A将从温度传感器采集到的数据与处理器B反馈回来的数据进行对比。如果数据相同，则表示传输过程中没有出现错误。此时处理器A可给处理器Ｂ发出命令，令处理器Ｂ将温度数据上传到上位机（或者可以说是在远方各种监控仪器数据汇总、处理和显示的计算机。一般是中央控制机房值班员的计算机）上。如果处理器Ａ从温度传感器中获得的数据与处理器Ｂ反馈回来的数据对比的结果不相等。则重新从温度传感器采集数据并顺序执行4、5、6、7、8步骤重新发射并效验数据。

安装要求： 

1、温度数据采集端应紧贴被测物表面，不能留有间隙。以保证获得数据的准确性。

2、数据采集部分与数据接收部分之间是通过光信号传递。所以应避免安装在经常有人员或物体经过的地方。防止光信号被遮挡。

3、数据采集端的金属屏蔽外壳是为了防止外界电场或磁场对数据采集过程的干扰，因此应保证外壳的良好接地并避免带电体的直接接触。 

Claims (2)

1.一种抗电磁干扰的智能无线测温器，其特征在于：温度传感器（8）接收到被测物体（9）的信号后，传输给信号处理A（7）处理后通过激光器（5）和光敏元件（3）发射，再通过光信号（4）传输给下一个激光器和光敏元件，然后送入信号处理B（2）进行处理，最后将数据发送给工业控制计算机（1），温度传感器（8）和信号处理A（7）外有屏蔽外壳（6）。

2.权利要求1抗电磁干扰的智能无线测温器的工艺过程，其特征在于：

a、系统上电，开机启动；

b、系统自我检测各个部件工作状态，并将检测状态标示在各个对应数据位上，检测正常标示为1，不正常标示为0；

c、利用温度传感器获得被测物表面的温度数据，该数据为模拟信号；

d、电压变化量被处理器A采集并转换为数字信号；

e、数字化的温度信号通过激光器的亮或者灭发射并由远端的光敏元件接收；

f、处理器B将光敏元件传递来的高低电平的变化量还原为对应的的温度信号；

g、将获得的温度信号通过连接到处理器Ｂ上的激光器发射，并由连接在处理器Ａ上的光敏元件接收；

h、处理器A将从温度传感器采集到的数据与处理器B反馈回来的数据进行对比，如果数据相同，则表示传输过程中没有出现错误；

i. 此时处理器A可给处理器Ｂ发出命令，令处理器Ｂ将温度数据上传到工业控制计算机。

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