CN103712713A - 光纤测温主机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光纤测温主机,采用光纤探头耦接高压开关柜内的连接头以获取相应的温度信息并存储于光信号中,并采用光信号采集模组对所述光信号进行光电转换并从中采样出温度信息,在上述光纤测温主机中还集成了显示模块以详细显示获取的各温度信息以对该些温度进行监控。将光纤测量应用到测量高压开关柜,能抗电磁干扰、腐蚀、雷击,且能在恶劣环境下工作,且将显示模块集成在测温主机中使得所述测温主机可以独立运行而不依赖外部显示设备。

Description

光纤测温主机
技术领域
[0001] 本发明涉及光纤传感技术领域,尤其涉及一种适用于高压开关柜的光纤测温主机。
背景技术
[0002] 高压开关柜内部的各种触头、母线排、电缆接头及电气设备的连接头很容易出现接触不良、插接偏心不正常等情况。这将导致接触电阻过大,在大电流下该处发热严重,其结果是接头温度异常,加剧接触面氧化,使得接触电阻进一步增大,形成恶性循环,发展到一定阶段后,则会造成严重故障,破坏供电的安全可靠,这是高压开关柜的主要故障形式。因此对接触头进行实时温度监测,及时发现开关柜内的发热点,实现故障的早期预测与报警对于保障生命财产安全极为重要。
[0003] 目前比较传统的测温技术包括无线测温技术、红外测温技术等。由于无线测温与红外测温技术均采用电子式传感器作为现场传感单元,现场传感器带电,容易受到强磁场与高压的影响,且长期工作容易老化,给设备带来安全隐患。
[0004] 光纤测温技术可避免上述问题,但目前的光纤测温主要采用光缆,无法实现对特定触点触头的测温,并且只能用于远距离的测温。因此无法适用于如高压开关柜之类的短距离且对特定触点的温度测量。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种用光纤测温的方法,能应用于诸如高压开关柜的小型系统中,并且能实现对特定连接头的温度测量。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明提供一种适用于一高压开关柜的光纤测温主机,该光纤测温主机包含:
[0007] 至少一光纤探头,用于连接该高压开关柜内之一连接头以撷取其温度信息并将该温度信息存储于一光信号中;
[0008] 光信号采集模组,耦接该至少一光纤探头并用于采样该光信号以获取其所撷取之该温度信息;以及
[0009] 显示模块,耦接该光信号采集模组,用于显示该温度信息。
[0010] 进一步的,所述光纤测温主机更包含一电源模块,用于为该光纤测温主机供电。
[0011] 进一步的,所述光信号为一光调制信号,该光信号采集模组包含:光信号解调板,用于接收该光调制信号并解调出所述温度信息;温度采集板,耦接该光信号解调板,用于存储所述温度信息。
[0012] 进一步的,所述光信号解调板有多个,分别通过插接的方式连接到所述温度采集板上。
[0013] 进一步的,所述光信号解调板包含:一跨阻放大电路,用于对所述光调制信号进行光电转换与放大,以得到一数字脉冲信号;一处理器,用于解调所述数字脉冲信号以得到所述温度信息。
[0014] 进一步的,所述光纤测温主机更包含一通信接口板,用于耦接一外部设备以将所述温度信息输出。
[0015] 进一步的,所述外部设备为一 PC机,用于采集并显示所述温度信息。
[0016] 进一步的,所述通信接口板包含:存储模块,用于存储报警温度信息;实时时钟模块,用于显示当前时间;温度检测模块,用于检测该高压开关柜机箱的温度;以及ARM控制器,用于获取所述报警温度信息及高压开关柜机箱的温度并输出。
[0017] 进一步的,所述光纤测温主机更包含一继电器模块,用于耦接一外界报警系统,以当所述温度信息高于一设定值时进行报警。
[0018] 进一步的,所述光纤探头是通过镀膜技术将半导体材料均匀镀在光纤轴向的横截面上,再通过陶瓷管和航空胶封装而成。
[0019] 相比于现有技术,本发明提供了一种光纤测温主机,采用光纤探头耦接高压开关柜内的连接头以获取相应的温度信息并存储于光信号中,并采用光信号采集模组对所述光信号进行光电转换并从中采样出温度信息,在上述光纤测温主机中还集成了显示模块以详细显示获取的各温度信息以对该些温度进行监控。将光纤测量应用到测量高压开关柜,能抗电磁干扰、腐蚀、雷击,且能在恶劣环境下工作,且将显示模块集成在测温主机中使得所述测温主机可以独立运行而不依赖外部显示设备。
附图说明
[0020] 图1为本发明一实施例所述测温主机的结构示意图。
具体实施方式
[0021] 以下结合附图和具体实施例对本发明提出的光纤测温主机作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0022] 请参考图1,本实施例提供一种光纤测温主机,包含光纤探头100,光信号采集模组200,电源300,继电器400,通信接口板500及显示模块600。上述光纤测温主机的各组成部分集成在一个主机之中,每个光纤测温主机可单独测温并显示相应信息,也可将多个主机组网并通过连接外部PC机测温。
[0023] 所述光纤探头100贴附在高压设备内部金属连接头处,采集连接头处的温度。光纤探头100是通过镀膜技术将半导体材料均匀镀在光纤轴向的横截面上,再通过陶瓷管和航空胶封装而成。每一块光信号采集模组200连接多个光纤探头100 (本实施例为3个)。
[0024] 所述光信号采集模组200又分为两部分:光信号解调板210,用来接收光纤探头100传来的携带有温度信息的光调制信号,并将其解调出温度数据;其二是温度采集板220,以存储解调出的温度信息,例如可存储到其自身的一 ARM处理器的RAM中。所述光信号解调板210作为一个单独的模块插接到温度采集板220上,本实施例的每块光信号采集模组200上有三块光信号解调板210,但不以此为限。每一块光信号解调板210有一个通道用来传送温度数据,三块解调板三个通道连接在温度采集板上220的ARM处理器的三个中断IO 口上。其中所述ARM处理器为STM32。每一块光信号采集模组200有一 RS485接口芯片用于与外界进行RS485通信,进行采集到的温度数据的上传工作。
[0025] 进一步的,所述电源模块300为整个系统提供5V的电源;所述显示模块600为TFT液晶显示器。所述显示模块600通过内部RS485接口从光信号采集模组200上获取温度数据,然后进行全屏显示。TFT液晶显示器分辨率为320*240,显示容量大。当接触点的温度超过设定的温度时,显示模块600的界面显示的温度会变成红色,同时界面上会显示温度过高的触点位置,进而通过继电器模块400与一外界的报警系统进行联动。
[0026] 通信接口板500用于耦接一外部设备,例如PC机,以将光纤测温主机测得的温度信息输出。通信接口板500留有两种接口便于用户选择:以太网接口与RS485接口。这两种接口采用的都是工业Modbus协议,一种采用的是Modbus协议在TCP上的实现方法;一种是Modbus在串行链路上的实现方法。
[0027] 通信接口板500载有存储模块510,实时时钟模块520,温度检测模块530,ARM控制器540。其中存储模块510采用铁电存储器,可靠性高,擦写次数达到100亿次,用于存储报警温度信息;实时时钟模块520可以显示当前的时间;温度检测模块530采用单总线数字温度传感器dsl8b20,作为机箱温度的检测。这些信息通过ARM控制器540获取,并通过网络或RS485接口上传至PC机。
[0028] 下面结合图1详细说明本发明的具体实施过程。
[0029] 光纤探头100的一端贴在待测机的金属接头处,另一端通过光缆SC接头插接在光信号采集模组200上。根据测量点的数量确定光信号采集板的数量。光纤探头100测得温度数据通过PPM的方式发送光调制信号给光信号采集模组200,光信号采集模组200上的光信号解调板210接收到发过来的光信号,通过PIN接收管与放大器组成的跨阻放大电路211对信号进行光电转换与放大,并通过四阶巴特沃斯滤除噪声,最后再经过一级放大,将信号的电平放大到3.3V,低电平为0V,这样一个PPM光调制信号就变成了一串数字脉冲信号,这一串脉冲信号包含有温度信息。数字脉冲信号通过处理器212进行解调,解调过程如下:将处理器212的IO 口配置成带上拉电阻输入的中断模式,边沿触发,当一个下降沿到来的时候开启定时器,然后当上升沿到来的时候关掉定时器,之间的时间差记为T,而T/脉宽即得脉冲个数,脉冲个数即为整数表示的温度值。处理器212获取到温度值以后,存入其RAM,等着外部设备PC机或者显示模块600发送数据获取请求以后,将温度数据通过RS485或网络的模式传送出去即可。
[0030] 进一步的,当外部PC机或者显示模块600需要温度数据或者报警数据时,通过网络或者RS485的模式发送获取温度数据或者报警存储的指令,光信号采集模组200接收到命令以后,将这些数据按照预定的规则进行上传。接收到的数据在PC机或者显示模块600上进行显示,报警数据在PC机上是以心跳包的形式进行预警,同时继电器模块400关闭,夕卜界联动报警。
[0031] 本发明提供的光纤测温主机采用光纤探头100耦接高压开关柜内的连接头以获取相应的温度信息并存储于光调制信号中,并采用光信号采集模组200对所述光信号进行光电转换并从中采样出温度信息,在上述光纤测温主机中还集成了显示模块600以详细显示获取的各温度信息以对该些温度进行监控。将光纤测温应用到测量高压开关柜,能抗电磁干扰、腐蚀、雷击,且能在恶劣环境下工作,且将显示模块600集成在测温主机中使得所述测温主机可以独立运行而不依赖外部显示设备。[0032] 显然,本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种光纤测温主机,适用于一高压开关柜,所述光纤测温主机包含集成于一体的: 至少一光纤探头,用于连接该高压开关柜内之一连接头以撷取其温度信息并将该温度信息存储于一光信号中; 光信号采集模组,耦接该至少一光纤探头并用于采样该光信号以获取其所撷取之该温度信息;以及 显示模块,耦接该光信号采集模组,用于显示该温度信息。
2.如权利要求1所述的光纤测温主机,其特征在于:该光纤测温主机更包含一电源模块,用于为该光纤测温主机供电。
3.如权利要求1所述的光纤测温主机,其特征在于:所述光信号为一光调制信号,该光信号采集模组包含: 光信号解调板,用于接收该光调制信号并解调出所述温度信息; 温度采集板,耦接该光信号解调板,用于存储所述温度信息。
4.如权利要求3所述的光纤测温主机,其特征在于:所述光信号解调板有多个,分别通过插接的方式连接到所述温度采集板上。
5.如权利要求3所述的光纤测温主机,其特征在于:所述光信号解调板包含: 一跨阻放大电路,用于对所述光调制信号进行光电转换与放大,以得到一数字脉冲信号; 一处理器,用于解调所述数字脉冲信号以得到所述温度信息。
6.如权利要求1所述的光纤测温主机,其特征在于:该光纤测温主机更包含一通信接口板,用于耦接一外部设备以将所述温度信息输出。
7.如权利要求6所述的光纤测温主机,其特征在于:所述外部设备为一 PC机,用于采集并显示所述温度信息。
8.如权利要求6所述的光纤测温主机,其特征在于:该通信接口板包含: 存储模块,用于存储报警温度信息; 实时时钟模块,用于显示当前时间; 温度检测模块,用于检测该高压开关柜机箱的温度;以及 ARM控制器,用于获取所述报警温度信息及高压开关柜机箱的温度并输出。
9.如权利要求1所述之光纤测温主机,其特征在于:更包含一继电器模块,用于耦接一外界报警系统,以当所述温度信息高于一设定值时进行报警。
10.如权利要求1所述之光纤测温主机,其特征在于:所述光纤探头是通过镀膜技术将半导体材料均匀镀在光纤轴向的横截面上,再通过陶瓷管和航空胶封装而成。
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