CN105352619A - 矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统及方法 - Google Patents

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朱剑锋
徐晨璐
李博
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Abstract

本发明公开了一种矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统及方法，属于矿用高压电缆性能测试技术领域，系统采用新型单总线式数字温度传感器，具有多点温度监测、巡检、报警等功能，并且稳定性好、抗干扰能力强，适应应用在于井下恶劣条件下的运行。

Description

矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统及方法
技术领域
本发明属于矿用高压电缆性能测试技术领域，且特别一种矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统及方法。
背景技术
随着开采强度和深度的不断增加，井下高压供电网负荷越来越大，电缆接线盒数量越来越多，供电网络故障时有发生，直接影响着煤矿的安全生产。据不完全统计，井下电缆故障中70％以上是由接线盒内接头引起的。而接触电阻、过负荷、潮湿环境等因素是造成接头温度过高，导致电缆接线盒内接头处绝缘老化或崩烧故障的主要原因。
然而，目前我国煤矿井下高压电缆检测常用的方法是工作人员定期巡检各个接线盒内接头的好坏，这种方法可靠性低、实时性差，造成人力和财力的浪费，严重制约着井下生产效率的提高。因此，研究煤矿高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统具有重要的现实意义。
发明内容
发明目的：
本发明针对目前矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示技术存在的问题，设计的一种新型温度在线监测与警示系统及方法。
技术方案：
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统，其特征在于：该系统包括PIC单片机、温度采集模块、数据存储模块、液晶显示模块、声光警示模块、操作面板、通讯模块、监控计算机和接线盒；其中PIC单片机的输入端和温度采集模块的输出端相连接，温度采集模块的输入端粘贴在接线盒上需要测温部位的表面，数据存储模块的信号输入端和PIC单片机的信号输出端相连接，液晶显示模块的输入端和PIC单片机的信号输出端相连接，声光警示模块的控制信号输入端和PIC单片机的信号输出端相连接，操作面板的输出端和PIC单片机的信号输入端相连接，通讯模块的信号输入端和PIC单片机内部的通讯引脚相连接，通讯模块的信号输出端和监控计算机的串行通讯端口相连接。
温度采集模块采用单总线数字温度传感器，一条总线上挂接多个温度传感器；温度传感器的信号输出端连接驱动放大电路的输入端，驱动放大电路的输出端连接信号隔离电路的输入端，信号隔离电路的输出端连接PIC单片机的输入端。
声光警示模块主要由蜂鸣器和发光二极管组成，PIC单片机的输出端口分别与电阻R1和报警指示灯、电阻R2和常开开关S1、电阻R3和蜂鸣器相连接，电阻R3连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接蜂鸣器HA的一端，蜂鸣器HA的另一端通过电容C1接地。
一种如上所述矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统的监测与警示方法，其特征在于：温度采集模块采用单总线数字温度传感器，一条总线上挂接多个温度传感器，实现多点温度在线监测；温度采集模块把总线上温度信号直接转换成串行数字信号，经过信号驱动放大电路和信号隔离电路后发送给PIC单片机；PIC单片机对数字温度传感器的数据进行处理得到接线盒的温度值，同时将温度值与安全值进行比较，若温度值接近安全值发送声光预警信号，若温度值超出安全值发送声光报警信号。
优点和效果：
本发明涉及一种矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统及方法，具有如下优点和有益效果。
（1）该系统采用单总线式数字温度传感器，具有多点温度监测、巡检、报警等功能。
（2）系统的稳定性好、抗干扰能力强，适应应用在井下恶劣条件下的运行。
（3）系统能够将温度信息发送到远程监测计算机上，便于中央监控系统人员及时了解高压电缆接线盒的实际工作状况，及时发现并排除线路故障，避免危及安全生产的事故发生。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为数据采集电路结构图。
图3为声光预警与报警电路图；其中图3（a）为预（报）警指示电路，图3（b）为预（报）警复位电路，图3（c）声音预（报）警电路。
图4为本发明工作流程图。
其中：1接线盒；2温度采集模块；3、PIC单片机；4声光警示模块；5操作面板；6液晶显示模块；7数据存储模块；8通讯模块；9监控计算机；10信号隔离电路；11驱动放大电路；12温度传感器。
具体实施方式
为了解决现有技术存在的问题，本发明以PIC单片机为核心，设计矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统。该系统采用新型单总线式数字温度传感器，具有多点温度监测、巡检、报警等功能，并且稳定性好、抗干扰能力强，适应应用在于井下恶劣条件下的运行。
本发明专利矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统结构示意图如图1所示，数据采集电路图如图2所示，声光预警与报警电路图如图3所示，矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统的工作流程图如图4所示，PIC单片机选用型号为PIC16F877A，温度采集模块中传感器选用DSl8820，下面结合附图对专利的具体实施过程进行详细说明。
矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统结构简图如图1所示，系统包括PIC单片机3、温度采集模块2、数据存储模块7、液晶显示模块6、声光警示模块4、操作面板5、通讯模块8、监控计算机9和接线盒1，其中PIC单片机3的输入端和温度采集模块2的输出端相连接，温度采集模块2的输入端粘贴在接线盒1上需要测温部位的表面，数据存储模块7的信号输入端和PIC单片机3的信号输出端相连接，液晶显示模块6的输入端和PIC单片机3的信号输出端相连接，声光警示模块4的控制信号输入端和PIC单片机3的信号输出端相连接，操作面板5的输出端和PIC单片机3的信号输入端相连接，通讯模块8的信号输入端和PIC单片机3内部的通讯引脚相连接，通讯模块8的信号输出端和监控计算机9的串行通讯端口相连接。
数据采集模块结构如图2所示，温度采集模块2采用单总线数字温度传感器12，一条总线上挂接多个温度传感器；温度传感器的信号输出端连接驱动放大电路的输入端，驱动放大电路的输出端连接信号隔离电路的输入端，信号隔离电路的输出端连接PIC单片机的输入端。
上述矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统的监测与警示方法，步骤如下：温度采集模块2采用单总线数字温度传感器12，一条总线上挂接多个DSl8820温度传感器12，可实现对多个接线盒1的温度在线监测。温度采集模块2把总线上温度信号直接转换成串行数字信号，经过信号驱动放大电路11和信号隔离电路10后发送给PIC单片机3。PIC单片机3对数字温度传感器12的数据进行处理得到接线盒1的温度值，同时将温度值与安全值进行比较，若温度值接近安全值发送声光预警信号，若温度值超出安全值发送声光报警信号。
矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统预警与报警模块电路如图3所示，其中图3（a）为预（报）警指示电路，图3（b）为预（报）警复位电路，图3（c）声音预（报）警电路。指示电路由蜂鸣器和发光二极管组成，PIC单片机3的输出端口分别与电阻R1和报警指示灯、电阻R2和常开开关S1、电阻R3和蜂鸣器相连接，电阻R3连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接蜂鸣器HA的一端，蜂鸣器HA的另一端通过电容C1接地。接线盒1的温度超出预警（报警）值，指示灯黄灯（红灯）闪烁，同时与蜂鸣器相连接的PIC单片机输出高电平，三极管导通，蜂鸣器发出预警（报警）警报，提醒工作人员进行相应处理，同时设有复位电路，用于关掉预（报）警信号。
矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统工作流程如图4所示，主要包括系统初始化、数据采集、USB数据存储、声光预警与报警、液晶显示和通讯等。系统初始化主要包括内部串口工作模式设置、中断寄存器设定、报警阈值设置等，为系统以后工作做准备。完成初始化后，系统进行温度采集。若接线盒内接头温度大于报警阈值，说明有可能出现电缆事故，必须及时进行声光警示处理。
本发明设计的这种新型的矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统采用新型单总线式数字温度传感器，具有多点温度监测、巡检、报警等功能，并且稳定性好、抗干扰能力强，适应应用在于井下恶劣条件下的运行。

Claims (4)

1.一种矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统，其特征在于：该系统包括PIC单片机、温度采集模块、数据存储模块、液晶显示模块、声光警示模块、操作面板、通讯模块、监控计算机和接线盒；其中PIC单片机的输入端和温度采集模块的输出端相连接，温度采集模块的输入端粘贴在接线盒上需要测温部位的表面，数据存储模块的信号输入端和PIC单片机的信号输出端相连接，液晶显示模块的输入端和PIC单片机的信号输出端相连接，声光警示模块的控制信号输入端和PIC单片机的信号输出端相连接，操作面板的输出端和PIC单片机的信号输入端相连接，通讯模块的信号输入端和PIC单片机内部的通讯引脚相连接，通讯模块的信号输出端和监控计算机的串行通讯端口相连接。
2.根据权利要求1所述的矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统，其特征在于：温度采集模块采用单总线数字温度传感器，一条总线上挂接多个温度传感器；温度传感器的信号输出端连接驱动放大电路的输入端，驱动放大电路的输出端连接信号隔离电路的输入端，信号隔离电路的输出端连接PIC单片机的输入端。
3.根据权利要求1所述的矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统，其特征在于：声光警示模块主要由蜂鸣器和发光二极管组成，PIC单片机的输出端口分别与电阻R1和报警指示灯、电阻R2和常开开关S1、电阻R3和蜂鸣器相连接，电阻R3连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接蜂鸣器HA的一端，蜂鸣器HA的另一端通过电容C1接地。
4.一种如权利要求1、2或3所述矿用高压电缆接线盒温度在线监测与警示系统的监测与警示方法，其特征在于：温度采集模块采用单总线数字温度传感器，一条总线上挂接多个温度传感器，实现多点温度在线监测；温度采集模块把总线上温度信号直接转换成串行数字信号，经过信号驱动放大电路和信号隔离电路后发送给PIC单片机；PIC单片机对数字温度传感器的数据进行处理得到接线盒的温度值，同时将温度值与安全值进行比较，若温度值接近安全值发送声光预警信号，若温度值超出安全值发送声光报警信号。
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