CN109754589A - 高压电接点无线测温集中监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压电接点无线测温集中监测装置及监测方法，实现了对多个高压电接点温度的集中监视，能够对高温过热情况进行及时报警。该装置包括若干个温度信号采集终端、无线温度集中监测装置和监控中心主机；所述温度信号采集终端，用于采集高压电接点的温度数据，记录其编号信息，并将采集的温度数据和其编号信息通过无线网络传输到无线温度集中监测装置；所述无线温度集中监测装置，用于汇集所有温度信号采集终端传输的温度数据和编号信息，并显示，同时通过RS485总线将数据传输到监控中心主机。

Description

高压电接点无线测温集中监测装置及监测方法

技术领域

本公开涉及高压电传输领域，具体涉及一种基于Windows XP系统采用大尺寸触摸屏的高压电接点无线测温集中监测装置及监测方法。

背景技术

近年来，在电力输送、冶金矿业、工厂企业、城市供电等领域，发生了多起因高压开关触头、变压器引线、高压母排、高压电缆连接头等高压电接点过热而造成的停电火灾事故，造成巨大的经济损失。对高压电接点过热情况进行有效监测和报警是安全生产的迫切要求。

在高压设备长期运行过程中，开关的触点和母线连接等部位因老化或接触电阻过大而发热，这些发热部位的温度无法监测，由此最终导致事故发生。国家电网公司系统中7.2～550kV高压断路器装用量总计为275 373台，其中12kV电压等级的数量最多，约占总数的2/3，潜伏着巨大的安全隐患。以北京为例，在北京供电局变电管理处所属的变电站内，目前登记在册的10kV密封式高压开关柜共有2311台，分布在北京地区51座变电站内。目前使用中的10kV开关柜主要存在设备型号多样、质量参差不齐、备品备件不全、部分设备严重老化等问题。需要测温的场合通常是环境恶劣，空间狭小，测温部位比较隐蔽，且高温高压，充满了强电磁场，具有危险性，难以用人工直接测量；高压三相电之间也不允许有任何连线，以免埋下“爬电”的隐患。

由于高压设备区域分布广，被测设备均为高压节点，采用传统的方式布设温度监测报警系统无法实现。因此，如何设计用于在线监测高压电接点温度并对高温过热情况及时报警的信息系统，仍是待解决的技术问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种基于Windows XP系统采用大尺寸触摸屏的高压电接点无线测温集中监测装置及监测方法，实现了对多个高压电接点温度的集中监视，能够对高温过热情况进行及时报警。

本公开所采用的技术方案是：

一种高压电接点无线测温集中监测装置，该装置包括若干个温度信号采集终端、无线温度集中监测装置和监控中心主机；

所述温度信号采集终端，用于采集高压电接点的温度数据，记录其编号信息，并将采集的温度数据和其编号信息通过无线网络传输到无线温度集中监测装置；

所述无线温度集中监测装置，用于汇集所有温度信号采集终端传输的温度数据和编号信息，并显示，同时通过RS485总线将数据传输到监控中心主机。

进一步的，所述温度信号采集终端包括主控制器、温度传感器、开关控制模块、无线收发模块和供电模块；

所述供电模块通过开关控制模块与无线收发模块连接，所述开关控制模块还与主控制器连接，通过主控制器控制开关控制模块的开关，通过开关控制模块控制无线收发模块的电源接通和断开；

所述温度传感器与主控制器连接，用于采集高压电接点的温度数据，并传输给主控制器；

所述主控制器获取高压电接点的温度数据，并记录温度信号采集终端的编号信息；所述无线收发模块与主控制器连接，用于将主控制器获取的温度数据和编号信息传输到无线温度集中监测装置。

进一步的，所述主控制器采用PIC16F648A型单片机；所述温度传感器采用DS18B20型测温探头；所述无线收发模块采用UZ2400型无线模块；所述开关控制模块为TPS1100型MOSET开关芯片。

进一步的，所述供电模块为锂电池或自感应取电电源。

进一步的，所述无线温度集中监测装置包括柜体、设置在柜体顶部的多个接收天线、多个上下平行设置在柜体内的接收线路板和设置在柜体内的工控主机；

所述接收线路板通过天线接口连接接收天线，所述接收线路板通过RS485接口与工控主机连接，用于将接收到的数据传输给工控主机。

进一步的，所述接收线路板上集成设置有单片机、多个接收模块、驱动电路、多个开关量输出模块和RS485隔离转换电路；

每个接收模块通过天线接口连接接收天线，每个接收模块通过SPI接口与单片机连接，用于将接收到的数据传输给单片机，所述单片机通过RS485隔离转换电路与工控主机连接，用于将数据上传至工控主机；

所述单片机通过驱动电路与每个开关量输出模块连接，每个开关量输出模块的输出端分别连接有报警器，当高压电接点的温度超过设定的报警阈值时，单片机通过驱动电路和开关量输出模块控制声光报警器进行声光报警。

进一步的，所述驱动电路为9013型三极管；所述开关量输出模块为继电器。

进一步的，所述柜体上设置有触摸屏，所述触摸屏与工控主机连接，用于显示所有被监测高压电接点的温度数据。

一种高压电接点无线测温集中监测方法，该方法是基于如上所述的高压电接点无线测温集中监测装置实现的，该方法包括以下步骤：

主控制器通过温度传感器采集高压电接点的温度数据，同时控制开关控制模块打开，给无线收发模块供电；

主控制器将获取的高压电接点的温度数据以及编号信息发送给无线收发模块，无线收发模块将接收到的高压电接点的温度数据和编号信息发送给无线温度集中监测装置；

接收天线接收每个温度信号采集终端发送的温度数据和编号信息，并对温度数据进行放大处理后解码，解码后对温度数据的地址进行匹配；

如果温度数据的地址与一接收模块地址相匹配，则该接收模块继续接收后续温度信号采集终端发送的温度数据和编号信息，并传给单片机；

单片机通过RS485接口将接收到的温度数据传输给工控主机；

工控主机根据接收到的温度数据和编号信息，绘制每个被监测高压电接点的温度趋势曲线；

当高压电接点的温度超过设定的报警阈值时，工控主机给单片机发送控制指令，同时控制外部设备动作；

单片机接收到控制指令后，通过驱动电路驱动开关量输出模块，通过开关量输出模块控制声光报警器进行声光报警。

通过上述技术方案，本公开的有益效果是：

(1)本公开通过温度信号采集终端对各关键部位的高压电接点的温度数据进行实时监测，并通过无线网络将检测数据传输到现场的无线温度集中监测装置，通过无线温度集中监测装置汇总所有被测高压电接点的温度数据，并显示和保存，实现了对高压电接点的智能化集中监测；

(2)本公开通过无线温度集中监测装置显示和保存当前温度数据和历史温度数据，便于操作人员和管理人员可以根据需要对当前和历史的数据信息查询，可以对被监测设备的情况比较全面的了解，从而可以判断设备的正常与否，为安全生产提供可信的实时依据和历史依据；

(3)当高压电接点的温度超过设定的报警阈值时，能够及时进行声光报警。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本公开的不当限定。

图1是高压电接点无线测温集中监测装置的结构图；

图2是温度信号采集终端的结构图；

图3是无线温度集中监测装置的结构图；

图4是接收线路板的结构图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

一种或多种实施例提供一种高压电接点无线测温集中监测装置，如图1所示，该系统包括若干个温度信号采集终端1、无线温度集中监测装置2和监控中心主机3，其中：

所述温度信号采集终端1，安装在每个高压电接点上，用于采集高压电接点的温度数据，记录温度信号采集终端的ID信息，包括被测设备信息和安装位置信息，产生相应的ID对应表，并将采集的温度数据和其ID信息通过无线网络传输到无线温度集中监测装置2。

所述无线温度集中监测装置2，用于汇集所有温度信号采集终端传输的温度数据和ID信息，并显示，同时通过RS485总线将数据传输到监控中心主机。每台无线测温集中监测装置管理多个温度信号采集装置。

所述监控中心主机3通过RS485总线连接无线温度集中监测装置，用于在线监测所有无线温度集中监测装置所测量的温度数据。

图2示了温度信号采集终端的结构。如图2所示，所述温度信号采集终端1包括主控制器11、温度传感器12、开关控制模块13、无线收发模块14和供电模块15；所述供电模块15与主控制器11连接，用于给主控制器11供电，所述供电模块15通过开关控制模块13与无线收发模块14连接，所述开关控制模块13还与主控制器11连接，用于对无线收发模块14的电源进行控制，在短暂的发射数据时才控制打开无线收发模块的电源；所述温度传感器12与主控制器11连接，用于采集高压电接点的温度数据，并传输给主控制器，所述主控制器获取高压电接点的温度数据，并记录温度信号采集终端的ID信息，包括被测设备信息和安装位置信息，产生相应的ID对应表；所述无线收发模块14与主控制器11连接，用于将主控制器获取的温度数据和温度信号采集终端的ID信息传输到无线温度集中监测装置。

本实施例提出的温度信息采集终端的工作原理为：

主控制器通过温度传感器采集高压电接点的温度数据，控制开关控制模块打开，供电模块给对无线收发模块供电；主控制器通过无线收发模块将温度数据和传感器编号发送至无线温度集中监测装置。

在本实施例中，所述主控制器11采用PIC16F648A型单片机；所述温度传感器12采用DS18B20型测温探头；所述无线收发模块14采用UZ2400型无线模块；所述开关控制模块13为TPS1100型MOSET开关芯片。

在本实施例中，所述供电模块15可为高温锂电池；或者所述供电模块可为自感应取电电源，所述自感应取电电源采用现有的技术结构，在本申请中不再赘述。

图3示出了无线温度集中监测装置的结构。如图3所示，所述无线温度集中监测装置2包括柜体21、设置在柜体上的触摸屏22、设置在柜体顶部的多个接收天线23、多个上下平行设置在柜体内的接收线路板24、设置在柜体内的工控主机25和电源模块26，所述电源模块26分别与触摸屏22、接收线路板24和工控主机25连接，用于给触摸屏22、接收线路板23和工控主机25提供所需的电源，所述接收线路板24通过天线接口连接接收天线，所述接收线路板24通过RS485接口与工控主机25连接，用于将接收到的数据传输给工控主机；所述工控主机25还与触摸屏连接22，用于显示所有被监测高压电接点的温度数据。

如图4所示，所述接收线路板24上集成设置有ATMEGTA128型单片机241、多个接收模块242、驱动电路243、多个开关量输出模块244和RS485隔离转换电路245，每个接收模块242通过天线接口连接接收天线23，每个接收模块242通过SPI接口与ATMEGTA128型单片机241连接，用于将接收到的数据传输给单片机，所述单片机241通过RS485隔离转换电路245与工控主机25连接，用于将数据上传至工控主机；所述ATMEGTA128型单片机241通过驱动电路243与每个开关量输出模块244连接，每个开关量输出模块244的输出端分别连接有报警器246，当高压电接点的温度高于设定阈值时，单片机241通过驱动电路243驱动开关量输出模块244，通过开关量输出模块244控制声光报警器246进行声光报警。

本实施提出的接收线路板24的工作原理为：

每个接收模块242有不同的无线电地址，当有与接收模块242设定频率相同的无线温度数据传来时，与接收模块242连接的接收天线23会敏锐地捕捉到无线温度数据，并对其进行放大处理后解码，解码之后先对无线温度数据的地址进行匹配，如果无线温度信号的地址与其中的一组接收模块242地址相匹配，则这一个接收模块242会继续接收后续的温度数据并传给单片机241处理；单片机241通过RS485接口将温度数据传输给工控主机25；所获得有益效果是：每个接收模块接收的数据是设定好与之对应地址的发射模块的数据，从而有效避免了数据冲突。

所述接收线路板可通过RS485隔离转换电路与外部设备进行通信连接，可以保证在工控主机25出现故障无法恢复时，接收线路板通过RS485隔离转换电路控制外部设备声光报警。

在本实施例中，所述接收模块242采用以芯片为UZ2400为核心定制的发射/接收模块，模块型号为LRF-020；所述RS485隔离转换电路采用现有的实现5V-3.3V光耦隔离电平转换的光电耦合器；所述驱动电路243为9013型三极管；所述开关量输出模块244为继电器。

所述工控主机25，用于间隔一定时间向接收线路板发送读取命令，从接收线路板中获取所有被监测高压电接点的温度数据后显示并存储成日线数据，可以随时查询每个温度信号采集装置的数据记录和曲线；当高压电接点的温度数据超过设定的报警阈值时，控制外部设备动作或声光报警。

在至少一个实施例中，所述柜体上还设置有与工控主机25连接的以太网RJ-45接口、串行口、USB接口、SD卡存储接口、1路立体声音频输出接口和一路麦克风接口。

在本实施例中，所述触摸屏采用19寸红外触摸屏。所述工控主机25采用控制主机，该控制主机的配置信息为技嘉G41主板、CPU双核E3400 2.6G、内存：RDD3金士顿2GB、硬盘：320G希捷，电源：金钢380W。

在本实施例中，所述机柜上还设置有控制面板，所述控制面板上设置有电源开关和读卡器口。

因此，无线温度集中监测装置所获得有益效果是：可以查看各温度点历史的数据及曲线；采用触摸操作，减少按键带来的故障；可以连续存储被监测高压电接点的温度数据及曲线；配置数据接口，可以用标准的USB存储设备读取和保存数据；内置接收装置可以自动重启，彻底避免死机造成的接收不到信号的问题，独立机柜方便移动，不用对被测设备开孔安装。

为了实现无线温度集中监测装置的长期不间断运行，所述接收线路板还设置有定时器，当定时器计时10分钟内未接收到工控主机25发送来的读命令时，会强行对工控主机25做断电复位动作，使其恢复到正常工作状态。

一种或多种实施例提供一种高压电接点无线测温集中监测方法，该方法基于如上所述的高压电接点无线测温集中监测系统实现的。该方法包括以下步骤：

S101，预先设定休眠时间，到达休眠时间后，温度信号采集终端的主控制器读取温度传感器采集高压电接点的温度数据，同时控制开关控制模块打开，给无线收发模块供电。

S102，主控制器将获取的高压电接点的温度数据和温度信号采集终端的编号数据发送给无线收发模块，无线收发模块将接收到的高压电接点的温度数据和温度信号采集终端的编号数据发送给无线温度集中监测装置。

S103，无线温度集中监测装置的接收天线接收温度信号采集终端发送的数据，并对其进行放大处理后解码，解码后对数据的地址进行匹配。

S104，如果数据的地址与无线温度集中监测装置中一组接收模块地址相匹配，则该接收模块继续接收后续温度信号采集终端发送的温度数据，并传给单片机处理；单片机通过RS485接口将接收到的温度数据传输给工控主机；当高压电接点的温度超过设定的报警阈值时，单片机通过驱动电路驱动开关量输出模块，通过开关量输出模块控制声光报警器进行声光报警。

S105，工控主机间隔一定时间向接收线路板发送读取命令，从接收线路板中获取所有被监测高压电接点的温度数据，显示并存储成日线数据，可通过触摸屏随时查询每个温度信号采集装置的数据记录和曲线；当高压电接点的温度数据超过设定的报警阈值时，控制外部设备动作。

从以上的描述中，可以看出，上述的一种或多种实施例实现了如下技术效果：

(1)本公开通过温度信号采集终端对各关键部位的高压电接点的温度数据进行实时监测，并通过无线网络将检测数据传输到现场的无线温度集中监测装置，通过无线温度集中监测装置汇总所有被测高压电接点的温度数据，并显示和保存，实现了对高压电接点的智能化集中监测；

(2)本公开通过无线温度集中监测装置显示和保存当前温度数据和历史温度数据，便于操作人员和管理人员可以根据需要对当前和历史的数据信息查询，可以对被监测设备的情况比较全面的了解，从而可以判断设备的正常与否，为安全生产提供可信的实时依据和历史依据；

(3)当高压电接点的温度超过设定的报警阈值时，能够及时进行声光报警。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种高压电接点无线测温集中监测装置，其特征是，包括若干个温度信号采集终端、无线温度集中监测装置和监控中心主机；

所述温度信号采集终端，用于采集高压电接点的温度数据，记录其编号信息，并将采集的温度数据和其编号信息通过无线网络传输到无线温度集中监测装置；

所述无线温度集中监测装置，用于汇集所有温度信号采集终端传输的温度数据和编号信息，并显示，同时通过RS485总线将数据传输到监控中心主机。

2.根据权利要求1所述的高压电接点无线测温集中监测装置，其特征是，所述温度信号采集终端包括主控制器、温度传感器、开关控制模块、无线收发模块和供电模块；

所述供电模块通过开关控制模块与无线收发模块连接，所述开关控制模块还与主控制器连接，通过主控制器控制开关控制模块的开关，通过开关控制模块控制无线收发模块的电源接通和断开；

所述温度传感器与主控制器连接，用于采集高压电接点的温度数据，并传输给主控制器；

所述主控制器获取高压电接点的温度数据，并记录温度信号采集终端的编号信息；所述无线收发模块与主控制器连接，用于将主控制器获取的温度数据和编号信息传输到无线温度集中监测装置。

3.根据权利要求2所述的高压电接点无线测温集中监测装置，其特征是，所述主控制器采用PIC16F648A型单片机；所述温度传感器采用DS18B20型测温探头；所述无线收发模块采用UZ2400型无线模块；所述开关控制模块为TPS1100型MOSET开关芯片。

4.根据权利要求2所述的高压电接点无线测温集中监测装置，其特征是，所述供电模块为锂电池或自感应取电电源。

5.根据权利要求1所述的高压电接点无线测温集中监测装置，其特征是，所述无线温度集中监测装置包括柜体、设置在柜体顶部的多个接收天线、多个上下平行设置在柜体内的接收线路板和设置在柜体内的工控主机；

所述接收线路板通过天线接口连接接收天线，所述接收线路板通过RS485接口与工控主机连接，用于将接收到的数据传输给工控主机。

6.根据权利要求5所述的高压电接点无线测温集中监测装置，其特征是，，所述接收线路板上集成设置有单片机、多个接收模块、驱动电路、多个开关量输出模块和RS485隔离转换电路；

每个接收模块通过天线接口连接接收天线，每个接收模块通过SPI接口与单片机连接，用于将接收到的数据传输给单片机，所述单片机通过RS485隔离转换电路与工控主机连接，用于将数据上传至工控主机；

所述单片机通过驱动电路与每个开关量输出模块连接，每个开关量输出模块的输出端分别连接有报警器，当高压电接点的温度超过设定的报警阈值时，单片机通过驱动电路和开关量输出模块控制声光报警器进行声光报警。

7.根据权利要求6所述的高压电接点无线测温集中监测装置，其特征是，所述驱动电路为9013型三极管；所述开关量输出模块为继电器。

8.根据权利要求5所述的高压电接点无线测温集中监测装置，其特征是，所述柜体上设置有触摸屏，所述触摸屏与工控主机连接，用于显示所有被监测高压电接点的温度数据。

9.一种高压电接点无线测温集中监测方法，该方法是基于权利要求1-8中任一项所述的高压电接点无线测温集中监测装置实现的，其特征是，该方法包括以下步骤：

主控制器通过温度传感器采集高压电接点的温度数据，同时控制开关控制模块打开，给无线收发模块供电；

主控制器将获取的高压电接点的温度数据以及编号信息发送给无线收发模块，无线收发模块将接收到的高压电接点的温度数据和编号信息发送给无线温度集中监测装置；

接收天线接收每个温度信号采集终端发送的温度数据和编号信息，并对温度数据进行放大处理后解码，解码后对温度数据的地址进行匹配；

如果温度数据的地址与一接收模块地址相匹配，则该接收模块继续接收后续温度信号采集终端发送的温度数据和编号信息，并传给单片机；

单片机通过RS485接口将接收到的温度数据传输给工控主机；

工控主机根据接收到的温度数据和编号信息，绘制每个被监测高压电接点的温度趋势曲线；

当高压电接点的温度超过设定的报警阈值时，工控主机给单片机发送控制指令，同时控制外部设备动作；

单片机接收到控制指令后，通过驱动电路驱动开关量输出模块，通过开关量输出模块控制声光报警器进行声光报警。