CN110095205A - 一种监测电缆温度的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种监测电缆温度的系统，包括温度采集终端、zigbee中心节点、智能网关、监控平台及通信网络，其中，温度采集终端包括温度传感器和zigbee通信单元，温度采集终端用于采集所述电缆的温度数据；所述zigbee通信单元将温度数据传输至zigbee中心节点，zigbee中心节点汇集多个温度采集终端的数据后传输至所述智能网关；所述智能网关接收来自所述zigbee中心节点的温度数据，并将所述温度数据传输至所述监控平台；所述监控平台用于接收来自所述智能网关的温度数据，以监测所述电缆的温度是否超过温度阈值。能够有效地在设备运行过程中采集、监测电缆的温度，又具有易组网、安装简单、成本低等特点。

Description

一种监测电缆温度的系统
技术领域
本发明涉及能源技术领域，尤其涉及一种监测电缆温度的系统。
背景技术
开关柜内部电力电缆在长期运行中会存在老化磨损、绝缘破坏、接触电阻增大等电力安全隐患和故障隐患。例如电缆接头，其持续发热容易导致局部温升过高。如果没有效监测开关柜内电缆易发热位置并其采取应对措施，将会影响高压开关柜运行状态，甚至引发火灾。因此对电缆易发热位置进行温度监测，是实现故障预排除，保障高压开关柜正常运行的手段。
现有电缆温度的监测方法主要有两种：有线方式和无线方式。有线方式是利用数据总线及单片机来实现主控计算机和温度传感器之间的连接，从而完成数据的管理控制和传输的要求。有线方式只适合小范围且待测量点相对密集的场合，存在安装时工作量偏大、故障维护困难的问题。无线连接方式具有不受距离的限制优点，但是，由于无线方式采用的温度监测终端需要电池供电，存在着需要更换电池、后期维护工作量大的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种监测电缆温度的系统。
本发明提供一种监测电缆温度的系统，所述系统包括温度采集终端、zigbee中心节点、智能网关、监控平台及无线通信网络，其中，所述温度采集终端包括温度传感器及zigbee通信单元，所述温度采集终端用于采集所述电缆的温度数据；所述温度采集终端zigbee单元将所述温度数据传输至zigbee中心节点，所述zigbee中心节点接收来自多个温度采集终端的温度数据，且将所述多个温度采集终端的温度数据传输至所述智能网关；所述智能网关接收来自所述zigbee中心节点的温度数据，并将所述温度数据经过协议转换后传输至所述监控平台；所述监控平台用于接收来自所述智能网关的温度数据，并进行展示分析，以监测所述电缆的温度是否超过温度阈值。
优选地，
所述温度采集终端还包括电源模块，
所述电源模块用于为所述温度传感器和zigbee通信单元供电。
优选地，
所述电源模块包括取能线圈、冲击保护元件、滤波整流单元、过电保护单元、稳压单元和电池。
优选地，
所述取能线圈与所述电缆的电流互感器电连接，以使取能线圈两端感应出电动势，
所述滤波整流单元对所述电动势进行整流、滤波，以输出直流电压；
所述稳压单元对所述直流电压进行稳压处理，以输出稳定电压。
优选地，
所述冲击保护元件连接在所述取能线圈和所述滤波整流单元之间，以使输入所述滤波整流单元的电流保持在最小电流阈值和最大电流阈值之间。
优选地，
所述过电保护单元与所述滤波整流单元电连接，对所述滤波整流单元进行过电保护。
优选地，
所述电池与稳压单元电连接，用于在供电充足时候存储电能，以及在供电不足时，输出电能以供电。
优选地，
所述温度采集终端的zigbee通信单元包括存储器、zigbee芯片、外部晶振和天线。
优选地，
所述Zigbee中心节点包括电源模块、zigbee模块、存储器模块、天线及晶振；
所述智能网关包括zigbee单元、协议转换单元和无线通讯单元。
优选地，
所述监控平台包括应用服务器、数据库服务器、通信服务器、web服务器、工作站、UPS。
优选地，
所述智能网关与所述监控平台之间的通信采用4G或GPRS。
本发明提供一种监测电缆温度的系统，基于电流互感器取电技术及zigbee组网的电缆温度采集方案，既能够有效地在设备运行过程中采集、监测电缆的温度，又具有易组网、安装简单、运行成本低等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种监测电缆温度的系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的一种温度采集终端的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的一种智能网关的结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的一种zigbee中心节点的结构示意图。
具体实施方式
为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本说明书的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书保护的范围。
下面将结合附图对本发明提供的一种监测电缆温度的系统进行详细描述，以使本领域技术人员能够清、准确地理解本发明的技术方案。
图1为本发明一实施例提供的一种监测电缆温度的系统的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供了一种监测电缆温度的系统，包括包括多个温度采集终端、zigbee中心节点、智能网关、监控平台和无线通信网络，其中，所述温度采集终端包括温度传感器和zigbee通信单元。
在本发明实施例中，可以包括至少一个温度采集终端，可以根据实际监测需求，将各个温度采集终端与各个开关柜内部的电力电缆连接，以采集不同电缆的温度。
温度采集终端模将采集到的电缆的温度数据传输给zigbee中心节点，经zigbee网络传输至智能网关，再由智能网关通过无线方式传输至监控平台。
其中，监控平台由服务器及嵌入服务器内的软件构成，负责电缆温度数据的汇集、温度趋势分析、温度越限告警、电缆温度的历史数据统计。
图2为本发明一实施例提供的一种温度采集终端的结构示意图。
在本发明一示例性实施例中，温度采集终端包括温度传感器、zigbee通讯单元(或者如图2中所示的zigbee模块)、天线、存储器、外部晶振。
在本发明示例性实施例中，所述温度采集终端还可以包括电源模块，所述电源模块可以用于为所述温度传感器和其他模块供电。如图2所示，在一些实施例中，电源模块可以包括取能线圈、冲击保护元件、滤波整流单元、过电保护单元、稳压单元和电池。
进一步地，取能线圈与所述电缆的电流互感器电连接，以使取能线圈两端感应出电动势，滤波整流单元对所述电动势进行整流、滤波，以输出直流电压；稳压单元对所述直流电压进行稳压处理，以输出稳定电压。在一些实施例中，冲击保护元件连接在所述取能线圈和所述滤波整流单元之间，以使输入所述滤波整流单元的电流保持在最小电流阈值和最大电流阈值之间。以及过电保护单元与所述滤波整流单元电连接，对所述滤波整流单元进行过电保护。
图3为本发明一实施例提供的一种智能网关的结构示意图。
如图3所示，在本发明另一示例性实施例中，智能网关可以包括Zigbee单元、协议转换单元和以太网单元。
在本发明实施例中，为了监测电缆的电流变化以实现保护，在开关柜内的电力电缆会安装电流互感器，电流互感器二次侧的交变电流通常为5A。根据电磁感应原理，导体上的交变电流将在其外部空间激发较强的电磁场，若在导体外部放置线圈将可以感应出电压。
根据上述原理，本发明提供了一种监测电缆温度的系统，电流互感器的二次线路穿过带有铁心的取能线圈，取能线圈两端将感应出电动势，再经过滤波整流单元进行整流、滤波处理输出直流电压，然后采用DC－DC稳压单元得到5V电压输出。取能线圈可以感应出电动势，冲击保护单元可以防止电流过大，滤波整流单元可以将交流电转化成直流电，稳压单元可以将输出电压稳定在5V，防止输出电压过大或过小，过电压保护单元负责对滤波整流单元进行过电压保护，电池可以在供电充足时将多余电能储存在电池，并在取能线圈供电不足时，由电池提供电源。
图4为本发明一实施例提供的一种zigbee中心节点的结构示意图。
如图4所示，zigbee中心节点可以包括Zigbee模块、存储器、外部晶振及天线，其中存储器用于存储汇集的各个温度采集终端采集的温度数据。zigbee中心节点可以包括电源模块，示例性地，可以以参考温度采集终端的电源单元的供电方式。
监控平台可以由硬件及存放在硬件中的软件组成。在硬件层面，该平台包括应用服务器、数据库服务器、通信服务器、web服务器、工作站等，所述各个服务器及工作站通过以太网络连接。所述的软件存放在应用服务器中，数据存储在数据库服务器，通信服务器负责同智能网关通信，获取电缆温度数据，web服务器负责将展示结果发布到网络中去，工作站用于工程师对软件系统的操作。
为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种单元或模块分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各单元或模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的系统。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令系统的制造品，该指令系统实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种监测电缆温度的系统，其特征在于，所述系统包括多个温度采集终端、zigbee中心节点、智能网关、监控平台和无线通信网络，其中，所述温度采集终端包括温度传感器和zigbee通信单元，
所述温度采集终端通过所述温度传感器采集所述电缆的温度数据，以及通过所述zigbee通信单元将所述温度数据传输至所述zigbee中心节点；
所述zigbee中心节点接收来自多个温度采集终端的温度数据，且将所述多个温度采集终端的温度数据传输至所述智能网关；
所述智能网关接收来自所述zigbee中心节点的温度数据，并将所述温度数据经过协议转换后传输至所述监控平台；
所述监控平台用于接收来自所述智能网关的温度数据，并进行展示分析，以监测所述电缆的温度是否超过温度阈值。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温度采集终端还包括电源模块，
所述电源模块用于为所述温度传感器和zigbee通信单元供电。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电源模块包括取能线圈、冲击保护元件、滤波整流单元、过电保护单元、稳压单元和电池。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述取能线圈与所述电缆的电流互感器电连接，以使取能线圈两端感应出电动势，
所述滤波整流单元对所述电动势进行整流、滤波，以输出直流电压；
所述稳压单元对所述直流电压进行稳压处理，以输出稳定电压。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述冲击保护元件连接在所述取能线圈和所述滤波整流单元之间，以使输入所述滤波整流单元的电流保持在最小电流阈值和最大电流阈值之间。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述过电保护单元与所述滤波整流单元电连接，对所述滤波整流单元进行过电保护。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电池与稳压单元电连接，用于在供电充足时候存储电能，以及在供电不足时，输出电能以供电。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述zigbee通信单元包括存储器、Zigbee芯片、外部晶振和天线。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述Zigbee中心节点包括电源模块、zigbee模块、存储器、天线及外部晶振；以及
智能网关包括Zigbee单元、协议转换单元和以太网单元。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能网关与所述监控平台之间的通信采用4G或GPRS。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控平台包括应用服务器、数据库服务器、通信服务器、web服务器、工作站、UPS。
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