CN104359589B - 一种一线总线测温装置的负载连接结构及连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一线总线测温装置的负载连接结构及连接方法，包括一线总线测温装置上设有电缆连接器的母端，电缆连接器的母端与设置在测温电缆线一端的电缆连接器的公端连接，测温电缆线的另一端设有电缆连接器的母端，若干根测温电缆线通过设置于端部的电缆连接器的母端与电缆连接器的公端相互连接构成测温电缆线的级联结构，在每根测温电缆线上连接有若干只一线温度传感器；电缆连接器的公端设有接通供电回路的短路连线。所述连接方法包括如将若干个一线温度传感器按监测位置要求分别连接在导电线缆上；将制成的测温电缆埋设在矿井的井壁内；将测温电缆的公端与一线总线测温装置的母端对接；将一线总线测温装置安装于井壁内侧并加以保护。

Description

一种一线总线测温装置的负载连接结构及连接方法

技术领域

本发明涉及对矿井井壁的测量装置及测量方法技术领域，具体涉及一种一线总线测温装置的负载连接结构及连接方法。

背景技术

在现有技术中，一线总线是指仅利用一根信号线和一根作为参考地的返回线实现数字通讯的总线，利用一线总线技术可以实现对搭接在这一总线上若干个一线器件的访问与控制。一线器件是遵守一线总线协议并实现某种检测功能的器件，每只一线器件出厂时均蚀刻有唯一的ID码。其中最为典型的一线器件为一线数字温度传感器DS18B20。

若干个一线数字温度传感器按照监测位置的要求连接在一根双绞线线缆上，即构成一条测温电缆。在一线总线监测系统中，常采用一线总线监测装置对测温电缆进行监测管理。在对测温电缆上的温度传感器实现监测之前，需预先获知一线总线监测装置所接测温电缆上传感器的数量以及每只传感器的ID码，这可以由监测装置执行一个标准搜索进程加以实现，在此基础上，按照ID码逐一实现对各传感器的温度采集即实现了对一线总线测温电缆的监测。

在煤矿井筒的开凿过程中，对于深井井筒往往采用双层井壁。在从地面向下开凿时，每隔3～6米纵深(称为一个段高)，就要筑一个段高的外壁；当筑至井底时，再从井底向上筑井筒的内壁。为监测井壁的施工质量，可以选择某一段高的井壁对其相关工作状况进行监测，尤其是混凝土浇注后壁内及壁后冻土的温度变化；筑壁完成后仍有必要对井壁的工作状况进行中长期的监测。

在现有技术中，由于受井壁工作条件的限制，井壁监测存在诸多困难：

1)在井壁上安装监测仪器较为困难且对井壁会有所损坏，因此减少监测仪器的安装数量并减小安装空间十分必要；

2)不便引入供电线路，监测装置最好自供电，即采用电池供电方式，因此相对于长期的监测要求，应设法减少电池的耗电；

3)受井壁施工工序的限制，井壁温度的监测只能是先进行外壁及壁后土层的监测，当内、外壁的温度监测处于同一区域时，如何实现统一监测并快速安装需要本领域技术人员设计出新的技术方案。

发明内容

本发明目的在于，克服现有技术中的缺陷，提供一种可共享监测装置、节约电池耗电、快速安装、快速测量的一线总线测温装置的负载连接结构与连接方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：提供一种一线总线测温装置的负载连接结构，所述连接结构包括一线总线测温装置上设有电缆连接器的母端，电缆连接器的母端与设置在测温电缆线一端的电缆连接器的公端连接，测温电缆线的另一端设有电缆连接器的母端，若干根测温电缆线通过设置于端部的电缆连接器的母端与电缆连接器的公端相互连接构成测温电缆线的级联结构，每根测温电缆线上连接有若干只一线温度传感器；电缆连接器的公端设有用于接通供电回路的短路连线。

其中优选的技术方案是，所述一线总线测温装置包括与单片机最小系统连接的通讯模块、一线总线接口驱动组件、电池供电回路和电缆连接器的母端。

优选的技术方案还有，所述电缆连接器为一种航空插头连接装置，所述航空插头设有4个接线端子P1、P2、P3、P4，其中P1、P2为供电回路的接线端子，P3、P4，为测温电缆线的接线端子，所述电缆连接器的公端在P1、P2的接线端子之间连接有短路连线。

优选的技术方案还有，所述测温电缆线的末段只设有电缆连接器的母端或不设电缆连接器。

一种如上述一线总线测温装置的负载连接方法，所述连接方法包括如下步骤：

步骤1将若干个一线温度传感器按监测位置要求分别连接在导电线缆上，在电缆的一端安装电缆连接器的公端，制成测温电缆；

步骤2将制成的测温电缆埋设在矿井的井壁内；

步骤3将测温电缆的公端与一线总线测温装置的母端对接，一线总线测温装置供电回路接通，一线总线测温装置启动，并按设定的工作方式进行工作；

步骤4将一线总线测温装置安装于井壁内侧并加以保护；

步骤5一线总线测温装置在工作过程中，按设定方式巡回采集所有测点的温度参数，并将其存入一线总线测温装置的存贮区域，存贮信息通过所述一线总线测温装置中的通讯模块发送至接收装置。

优选的技术方案是，在一线总线测温装置的工作过程中，若需要增加测点，则利用两端带有电缆连接器的测温电缆与原有电缆及一线总线测温装置快速级联，实现扩充后的监测，所述连接方法包括如下步骤：

步骤6利用电缆连接器断开原测温电缆与一线总线测温装置的连接，并拆下一线总线测温装置；

步骤7将新加入的测温电缆母端与原测温电缆公端对接，并将新加入的测温电缆埋设于扩展区域；

然后延续步骤3至步骤5，从而启动对扩充后的测温电缆的监测。

本发明的优点及有益效果是，该一线总线测温装置的负载连接结构，由于测温电缆线两端采用电缆连接器，便于实现测温电缆的快速级联，适宜井壁监测中作业不便、时间紧张的工作条件；将内壁与外壁的测温电缆级联，可以共享一个一线总线测温装置，达到了减少监测仪器的目的；将电源的接通控制设于电缆连接器内，使得测温装置只有接上测温电缆线才上电工作，消除了电池能量的无谓消耗，这种接通方式既隐蔽也便于保护；此外，一线总线线缆数少的特点也便于实现级联。

附图说明

图1是本发明一线总线测温装置的构成示意图；

图2是本发明测温电缆线的结构示意图；

图3是本发明末端测温电缆线的结构示意图；

图4是本发明一线总线测温装置采用的软件控制流程图；

图5是本发明一线总线测温装置中通讯处理子程序的流程图。

图中：1-单片机最小系统，2-电池供电电路，3-一线总线接口驱动组件，4-通讯模块，5-电缆连接器，5.1-电缆连接器的公端，5.2-电缆连接器的母端，6-测温电缆线，7-一线温度传感器，8-短路连线。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明一种一线总线测温装置的负载连接结构，所述连接结构包括一线总线测温装置上设有电缆连接器的母端5.2，电缆连接器的母端5.2与设置在测温电缆线6一端的电缆连接器的公端5.1连接，测温电缆线6的另一端设有电缆连接器的母端5.2，若干根测温电缆线6通过设置于端部的电缆连接器的母端5.2与电缆连接器的公端5.1相互连接构成测温电缆线6的级联结构，在每根测温电缆线6上并联有若干只一线温度传感器7；电缆连接器的公端5.1设有用于接通供电回路的短路连线8。

本发明中优选的实施方案是，所述一线总线测温装置包括与单片机最小系统1连接的通讯模块3、一线总线接口驱动组件3、电池供电电路2和电缆连接器的母端5.2。

本发明优选的实施方案还有，所述电缆连接器5为一种航空插头连接装置，所述航空插头5上设有4个接线端子P1、P2、P3、P4，其中P1、P2为用于接通供电回路的接线端子，P3、P4，为测温电缆线6的接线端子，所述电缆连接器的公端5.1在P1、P2的接线端子之间连接有短路连线8。

本发明优选的实施方案还有，所述测温电缆线6的末段只设有电缆连接器的公端5.1或不设电缆连接器。

一种如上所述一线总线测温装置的负载连接方法，所述连接方法包括如下步骤：

步骤1将若干个一线温度传感器按监测位置要求分别连接在导电线缆上，在电缆的一端安装电缆连接器的公端，制成测温电缆；

步骤2将制成的测温电缆埋设在矿井的井壁内；

步骤3将测温电缆的公端与一线总线测温装置的母端对接，一线总线测温装置供电回路接通，一线总线测温装置启动，并按设定的工作方式进行工作；

步骤4将一线总线测温装置安装于井壁内侧并加以保护；

步骤5一线总线测温装置在工作过程中，按设定方式巡回采集所有测点的温度参数，并将其存入一线总线测温装置的存贮区域，存贮信息可通过所述一线总线测温装置中的通讯模块发送至接收装置。

本发明优选的实施方案是，在一线总线测温装置的工作过程中，如果需要增加测点，可利用两端带有电缆连接器的测温电缆与原有电缆及一线总线测温装置快速级联，实现扩充后的监测，所述连接方法包括如下步骤：

步骤6利用电缆连接器断开原测温电缆与一线总线测温装置的连接，并拆下一线总线测温装置；

步骤7将新加入的测温电缆母端与原测温电缆公端对接，并将新加入的测温电缆埋设于扩展区域；

然后延续步骤3至步骤5，从而启动对扩充后的测温电缆的监测。

实施例

一线总线测温装置的设置：

一线总线测温装置是一种基于单片机最小系统1设置的硬件、软件结合装置，如图1所示，其中包括：单片机最小系统1的最小系统、电池供电电路2、一线总线接口驱动组件3、通讯组件4、电缆连接器5；其中电池供电电路2为单片机最小系统1的最小系统、一线总线接口驱动组件3、通讯组件4供电，单片机最小系统1执行搜索、监测与通讯软件实现一线总线测温装置的各项功能；一线总线接口驱动组件3用于实现对测温电缆的监测与控制。通讯组件4用于实现测温装置的数据通讯；电缆连接器5一方面用于连接测温电缆线6，另一方面利用余下的两个接线端子接通测温装置的电池供电回路。

测温电缆的设置：

为了便于测温电缆线6的连接，测温电缆线6的两端设有电缆连接器5，如图2所示，包括：电缆连接器5、测温电缆线6、一线温度传感器7、短路连线8；其中电缆连接器的公端5.1用于与一线总线测温装置的连接器的母端5.2连接，或者用于与前级测温电缆的连接器的母端5.2连接，而下一个电缆连接器5的母端5.2用于与后级测温电缆线6的电缆连接器的公端5.1相连接，从而实现测温电缆线的级联。电缆连接器的公端5.1的P1、P2接线端使用短路连线8短接，当该电缆连接器5接至一线总线测温装置的电缆连接器5时，就接通了测温装置内部的电池供电电路2，从而使整个测温装置上电启动运行。

其中测温电缆线6用于布线并连接若干一线温度传感器7；一线温度传感器7按监测位置要求接至测温电缆线6上，构成测温电缆的主体。

如此实现了只有当接上测温电缆线6时，测温装置才能上电的功能。

对于级联末端的测温电缆线，其构成如图3所示，与位于中间的测温电缆线不同，位于末端的测温电缆线的尾端可不使用电缆连接器5。

电缆连接器5的设置使得测温电缆线的连接变得方便，且易于保护。

一线总线测温装置的软件控制设计：

一线总线测温装置的任务是按照设定工作方式采集所接测温电缆上一线温度传感器7的温度，并通过通讯组件4将采集信息发往接收方，从而实现对各个监测位置的温度监测。为此需预先对所接测温电缆进行搜索，图4示出的一线总线测温装置的软件流程图可以实现搜索、监测与通讯功能。包括：上电初始化→调用标准搜索程序→执行检测任务→通讯任务处理。

一线总线测温装置的负载连接方法，所述连接方法包括如下步骤：

步骤1将一线总线测温装置与测温电缆线6间的连接设计为电缆连接器5(如航空插头—威浦ST13-9)连接；

步骤2中间插入的测温电缆线6两端均设电缆连接器5，一端用于与前级测温电缆线6末端或一线总线测温装置接线端连接，另一端与后级的测温电缆线6连接；

步骤3将一线总线测温装置的电池供电回路开关接点引至电缆连接器5，而在与一线总线测温装置相连的测温电缆线6的前端连接器5内，将对应开关接点的两个接线端子用短路连线8连接，用于接通测温装置的内部电源。这样只有当测温电缆线插上，一线总线测温装置才上电工作；

步骤4一线总线测温装置可以采用上电搜索或通过通讯命令启动搜索的方式实现对所接测温电缆的搜索。搜索软件可采用一线总线标准搜索算法设计。

本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种一线总线测温装置的负载连接结构，其特征在于，所述连接结构包括一线总线测温装置上设有电缆连接器的母端，电缆连接器的母端与设置在测温电缆线一端的电缆连接器的公端连接，测温电缆线的另一端设有电缆连接器的母端，若干根测温电缆线通过设置于端部的电缆连接器的母端与电缆连接器的公端相互连接构成测温电缆线的级联结构，每根测温电缆线上连接有若干只一线温度传感器；电缆连接器的公端设有用于接通供电回路的短路连线，所述一线总线测温装置包括与单片机最小系统连接的通讯模块、一线总线接口驱动组件、电池供电回路和电缆连接器的母端；

所述电缆连接器为一种航空插头连接装置，所述航空插头设有4个接线端子P1、P2、P3、P4，其中P1、P2为供电回路的接线端子，P3、P4，为测温电缆线的接线端子，所述电缆连接器的公端在P1、P2的接线端子之间连接有短路连线；

所述测温电缆线的末段只设有电缆连接器的母端或不设电缆连接器。

2.一种如权利要求1所述一线总线测温装置的负载连接结构的负载连接方法，其特征在于，所述连接方法包括如下步骤：

步骤1将若干个一线温度传感器按监测位置要求分别连接在导电线缆上，在电缆的一端安装电缆连接器的公端，制成测温电缆；

步骤2将制成的测温电缆埋设在矿井的井壁内；

步骤3将测温电缆的公端与一线总线测温装置的母端对接，一线总线测温装置供电回路接通，一线总线测温装置启动，并按设定的工作方式进行工作；

步骤4将一线总线测温装置安装于井壁内侧并加以保护；

步骤5一线总线测温装置在工作过程中，按设定方式巡回采集所有测点的温度参数，并将其存入一线总线测温装置的存贮区域，存贮信息通过所述一线总线测温装置中的通讯模块发送至接收装置；

在一线总线测温装置的工作过程中，若需要增加测点，则利用两端带有电缆连接器的测温电缆与原有电缆及一线总线测温装置快速级联，实现扩充后的监测，所述连接方法包括如下步骤：

步骤6利用电缆连接器断开原测温电缆与一线总线测温装置的连接，并拆下一线总线测温装置；

步骤7将新加入的测温电缆母端与原测温电缆公端对接，并将新加入的测温电缆埋设于扩展区域；

然后延续步骤3至步骤5，从而启动对扩充后的测温电缆的监测。