CN105181160A - 无线测温系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线测温系统，包括温度采集发送装置和便携式温度接收存储装置，温度采集发送装置设置在线夹结点处，该温度采集发送装置内含数字式温度传感器、第一数据处理模块、无线射频发送模块和第一电源模块。该温度采集发送装置与线夹结点紧密接触，通过金属热传导将线夹上的温度传导至测温传感器内部，所测量的温度通过无线射频发送模块送到便携式温度接收存储装置中；第一电源模块采用电场感应式电源，无电池。本发明的无线测温系统，该测温系统可测量输电塔线夹连接部位的温度，且设备成本低、精度高、测量方便。

Description

无线测温系统

技术领域

本发明涉及一种测温系统，具体涉及一种测量输电线线夹结点温度的无线测温系统。

背景技术

近年来，随着国民经济持续增长，城乡用电量猛增，在用电高峰期线路供电负荷在极限附近或超极限运行的现象时有发生，高负荷运行易导致输电塔线夹节点处温度过高，而线夹节点处温度过高是线路安全运行的“死穴”。因此为了确保电网安全，通常在用电高峰季来临之前都要对高压输电线路的线夹进行全面检测，防止因导线连接点发热影响电网安全运行。

目前，常用的温度测量方式包括以下几种：

光钎测温，能抗电磁干扰，电绝缘性好，体积小，测温精确；但是，光纤表面易受污染，导致光纤沿面放电，另外，价格昂贵、起点价位高。

红外测温，采用遥测技术，光子作为信息载体，响应速度快；但是，易受环境和周围的电磁场干扰，还受到开关柜内空间限制，且成本过高。

普通测温，采用常规的热电偶、热电阻、半导体温度传感器等普通测温方式，结构简单、使用方便；但是，需要金属导线传输信号，由于无法保证稳定的绝缘性能，从而无法在高压设备上使用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在提供一种无线测温系统，该测温系统可测量输电塔线夹连接部位的温度，且设备成本低、精度高、测量方便。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无线测温系统，包括温度采集发送装置和便携式温度接收存储装置，所述温度采集发送装置设置在线夹结点处；

所述温度采集发送装置包括用于获取线夹节点处温度的数字式温度传感器、用于处理温度信号的第一数据处理模块、用于将已处理的温度数据无线传输至便携式温度接收存储装置的无线射频发送模块、用于对温度采集发送装置供电的第一电源模块，所述数字式温度传感器与第一数据处理模块相连，所述无线射频发送模块与第一数据处理模块相连；

所述便携式温度接收存储装置包括用于接收温度数据的无线射频接收模块、与该无线射频模块连接设置的第二数据处理模块、用于显示温度数据的显示屏、用于对便携式温度接收存储装置供电的第二电源模块。

进一步，所述第一电源模块为电场感应式电源，所述第一电源模块包括用于向高压线取电的初级线圈和用于调整电压的次级线圈，所述初级线圈和次级线圈均穿有铁芯。

进一步，所述第一电源模块还包括用于防止冲击电流损坏第一电源模块的防浪涌模块，所述防浪涌模块与次级线圈相连。

进一步，所述第一电源模块还包括用于与防浪涌模块连接设置的过压保护模块。

进一步，所述第一电源模块还包括与过压保护模块连接设置的整流滤波稳压模块。

进一步，所述温度采集发送装置包括本体、由本体延伸出的螺纹杆、安装在螺纹杆上的螺母、用于将温度传感器固定在线夹上的卡扣；

所述卡扣包括第一安装部和第二安装部，所述卡扣为金属片；

所述第一安装部上设有通孔，所述螺纹杆贯穿该通孔，所述卡扣通过螺母压紧在螺母和本体之间；

所述第二安装部的边缘设有U型槽，所述第二安装部利用线夹结点处的螺栓压紧在线夹节点处，所述U型槽与所述螺栓相配合。

进一步，所述卡扣采用不锈钢材料。

进一步，所述卡扣为折弯金属片，所述第一安装部与第二安装部之间设有折弯部，所述第一安装部和折弯部的弯角与第二安装部与折弯部的弯角方向相反，所述第一安装部与第二安装部相互平行，所述螺母上表面与第一安装部贴合，所述螺母下表面与第二安装部在同一平面上。

进一步，所述螺母和螺纹杆材料为铜。

进一步，所述本体设有采用软磁材料的壳体。

本发明的有益效果在于：

本发明的无线测温系统，该测温系统可测量输电塔线夹连接部位的温度，且设备成本低、精度高、测量方便。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的无线测温系统的平面示意图；

图2为图1中温度采集发送装置的电路框图；

图3为图1中温度接收存储装置的电路框图；

图4为图2中第一电源模块平面示意图；

图5为图1中温度采集发送装置的安装示意图；

图6为图5中温度采集发送装置的爆炸图。

其中：1－本体、2－螺纹杆、3－螺母、4－卡扣、5－线夹、6－螺栓、7－初级线圈、8－次级线圈、41－通孔、42－第一安装部、43－折弯部、44－第二安装部、45－U型槽。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明的无线测温系统，如图1所示，包括温度采集发送装置和便携式温度接收存储装置，所述温度采集发送装置设置在线夹5结点处。

如图2所示，温度采集发送装置包括用于获取线夹节点处温度的数字式温度传感器、用于处理温度信号的第一数据处理模块(例如STM8L051芯片)、用于将已处理的温度数据无线传输至便携式温度接收存储装置的无线射频发送模块、用于对温度采集发送装置供电的第一电源模块，所述数字式温度传感器与第一数据处理模块相连，所述无线射频发送模块与第一数据处理模块相连。

如图3所示，便携式温度接收存储装置包括用于接收温度数据的无线射频接收模块、与该无线射频模块连接设置的第二数据处理模块(例如STM8L051芯片)、用于显示温度数据的显示屏、用于对便携式温度接收存储装置供电的第二电源模块。

本发明的的无线测温系统，温度采集发送装置与线夹结点紧密接触，通过金属热传导将线夹上的温度传导至测温传感器内部，所测量的温度通过无线射频发送模块送到便携式温度接收存储装置中。

检测温度时，只需携带该便携式温度接收存储装置至装有温度采集发送装置的输电塔附件，即可完成温度数据的采集和监控，还可在便携式温度接收存储装置上设置数据接口，利用该数据接口拷贝到计算机上，以便整体分析。

本发明的无线测温系统，其成本低、精度高、测量方便，且测距较远，同时，由于温度传感器与线夹结点接触，进一步提高了测量温度。

作为上述方案的优化，如图4所示，所述第一电源模块为电场感应式电源，该第一电源模块包括用于向高压线取电的初级线圈和用于调整电压的次级线圈，初级线圈和次级线圈均穿有铁芯。本实施例中，由于采用电场感应式电源，无需外部电源供电，温度采集发送装置工作所需的能量直接从输电线上获取，避免了对电池的维护和电池使用所造成的污染，提高了系统的环保性能；同时，可通过设置初级线圈和次级线圈的线圈匝数设定输出电压；另外，初级线圈和次级线圈中穿有铁芯可增强电磁感应。

具体的，高压输电线中的电流是以正弦波的方式变化的，所以其产生的磁场也是变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律可知，当磁通量发生变化时，穿有铁芯的线圈就会产生感应式电动势，其大小为：

$E=n\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\Φ}}{\mathrm{\Δ}t}---\left(1\right)$

其中，E为感应电动势，ΔΦ为磁通量。假设初级线圈和次级线圈为全耦合电磁感应，忽略初级线圈和次级线圈漏感，根据电磁学基本理论有如下方程：

$\frac{u_1}{N_1}=\frac{u_2}{N_2}=\frac{d\mathrm{\Φ}}{dt}---\left(2\right)$

i₁N₁+i₂N₂＝Hl(3)

Φ＝BA(4)

B＝u_rH(5)

其中，u₁、N₁、i₁和u₂、N₂、i₂分别为初级线圈和次级线圈的感应电动势、线圈匝数和线圈电流；H为磁场强度；l为磁路长度；Φ为磁通量；B为磁感应强度；A为铁心截面积；u_r为铁芯的相对磁导率。

根据公式(2)和(4)可知：

$u_1=N_{1}A\frac{dB}{dt}---\left(6\right)$

$u_2=N_{2}A\frac{dB}{dt}---\left(7\right)$

则有：

$u_2=\frac{u_1{N}_2}{N_1}---\left(8\right)$

本实施例中，输出电压即为次级线圈的感应电动势，取值3.3v。

作为上述方案的优化，第一电源模块还包括用于防止冲击电流损坏第一电源模块的防浪涌模块，该防浪涌模块与次级线圈相连。在输入电路合闸瞬间，由于电容上的初始电压为零，会形成很大的瞬时冲击电流，该防浪涌模块可保护温度采集发送装置不会被瞬间的电流变化而损坏，为温度采集发送装置提供一个稳定的电源。

作为上述方案的优化，第一电源模块还包括用于与防浪涌模块连接设置的过压保护模块。该过压保护模块可以有效预防由于拉闸、合闸引起的输电线电流变化以及雷击等偶然原因导致的电路过压，从而预防因电压瞬间变化对设备造成不良影响，提高了供电的稳定性及安全性。

作为上述方案的优化，第一电源模块还包括与过压保护模块连接设置的整流滤波稳压模块。所述整流滤波稳压模块可将高压输电线上获取的交流正弦电压先转换成地幅值的正弦电压，然后对此电压信号进行整流、滤波、稳压处理，转换为直流电压。

本实施例中，如图5所示，所述温度采集发送装置包括本体1、由本体1延伸出的螺纹杆2、安装在螺纹杆2上的螺母3、用于将温度传感器固定在线夹上的卡扣4；卡扣4包括第一安装部42和第二安装部44，所述卡扣4为金属薄片；第一安装部42上设有通孔41，所述螺纹杆2贯穿该通孔41，所述卡扣4通过螺母3压紧在螺母3和本体1之间；第二安装部44的边缘设有U型槽45，所述第二安装部44利用线夹5结点处的螺栓6压紧在线夹5结点处，所述U型槽45与所述螺栓6相配合。

具体的，螺母3和螺纹杆2材料为铜，可提高测量精度；同时，本体1设有采用软磁材料的壳体，该软磁材料可屏蔽外部信号的干扰，进一步提高了测量精度；卡扣4采用不锈钢材料，具有防锈作用。

作为上述方案的改进，卡扣4为折弯金属片，第一安装部42与第二安装部44之间设有折弯部43，第一安装部42和折弯部43的弯角与第二安装部44与折弯部43的弯角方向相反，第一安装部42与第二安装部44相互平行，所述螺母3上表面与第一安装部42贴合，螺母3下表面与第二安装部44在同一平面上。此时，螺母3可紧紧贴合在线夹5表面，实测温度更准确。

安装所述温度采集发送装置时，只需松动线夹5结点处的螺栓6，然后使得卡扣4的U型槽45与螺栓6配合，再拧紧螺栓6即可将卡扣4连同温度传感器安装在线夹5结点处。该卡扣4简化了温度传感器的安装，从而缩小了工人在输电塔上操作的时间，提高了安装效率。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种无线测温系统，其特征在于：包括温度采集发送装置和便携式温度接收存储装置，所述温度采集发送装置设置在线夹结点处；

所述温度采集发送装置包括用于获取线夹节点处温度的数字式温度传感器、用于处理温度信号的第一数据处理模块、用于将已处理的温度数据无线传输至便携式温度接收存储装置的无线射频发送模块、用于对温度采集发送装置供电的第一电源模块，所述数字式温度传感器与第一数据处理模块相连，所述无线射频发送模块与第一数据处理模块相连；

所述便携式温度接收存储装置包括用于接收温度数据的无线射频接收模块、与该无线射频模块连接设置的第二数据处理模块、用于显示温度数据的显示屏、用于对便携式温度接收存储装置供电的第二电源模块。

2.根据权利要求1所述的无线测温系统，其特征在于：所述第一电源模块为电场感应式电源，所述第一电源模块包括用于向高压线取电的初级线圈和用于调整电压的次级线圈，所述初级线圈和次级线圈均穿有铁芯。

3.根据权利要求2所述的无线测温系统，其特征在于：所述第一电源模块还包括用于防止冲击电流损坏第一电源模块的防浪涌模块，所述防浪涌模块与次级线圈相连。

4.根据权利要求3所述的无线测温系统，其特征在于：所述第一电源模块还包括用于与防浪涌模块连接设置的过压保护模块。

5.根据权利要求4所述的无线测温系统，其特征在于：所述第一电源模块还包括与过压保护模块连接设置的整流滤波稳压模块。

6.根据权利要求1所述的无线测温系统，其特征在于：所述温度采集发送装置包括本体、由本体延伸出的螺纹杆、安装在螺纹杆上的螺母、用于将温度传感器固定在线夹上的卡扣；

所述卡扣包括第一安装部和第二安装部，所述卡扣为金属片；

所述第一安装部上设有通孔，所述螺纹杆贯穿该通孔，所述卡扣通过螺母压紧在螺母和本体之间；

所述第二安装部的边缘设有U型槽，所述第二安装部利用线夹结点处的螺栓压紧在线夹节点处，所述U型槽与所述螺栓相配合。

7.根据权利要求6所述的无线测温系统，其特征在于：所述卡扣采用不锈钢材料。

8.根据权利要求6所述的无线测温系统，其特征在于：所述卡扣为折弯金属片，所述第一安装部与第二安装部之间设有折弯部，所述第一安装部和折弯部的弯角与第二安装部与折弯部的弯角方向相反，所述第一安装部与第二安装部相互平行，所述螺母上表面与第一安装部贴合，所述螺母下表面与第二安装部在同一平面上。

9.根据权利要求6所述的无线测温系统，其特征在于：所述螺母和螺纹杆材料为铜。

10.根据权利要求6所述的无线测温系统，其特征在于：所述本体设有采用软磁材料的壳体。