CN111578995B - 应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器,当检测到采集的温湿度数据的上升幅度达到预设的上升百分比时,记录当前时刻采集到的温湿度数据;当检测到采集的温湿度数据的下降幅度达到预设的下降百分比时,记录当前时刻采集到的温湿度数据;当检测到采集的温湿度数据的上升幅度达到预设的上升异常百分比时,定义当前时刻采集到的温湿度数据异常,记录当前时刻在预设的前后监控时间段内采集到的温湿度数据,分析前后监控时间段内采集到的温湿度数据的变化趋势。该温湿度传感器具有温湿度突变算法,能够提升逻辑判断和故障分析能力。
Description
技术领域
本发明属于物联网传感器技术领域,具体涉及应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器。
背景技术
电机作为工业生产最主要的传动设备,在工业生产中起到关键作用。电机主要分为防爆电机、非防爆电机两种。现有电机检修周期长,一般最多为一年一次。接线盒因温度、湿度变化异常而引起电机故障时有发生,对生产过程带来诸多不利影响和比较严重的直接经济损失。目前常规电机表面温湿度的监测,无法准确和实时监测到接线盒内部的温湿度变化。
另外电机接线盒密封性能高,空间狭小。常规的无线通信方式包括GPRS、433、ROLA等通信方式,但是现有的电机接线盒在通信质量存在一定的缺陷,且以上通信方式对于大型工业企业,特别是石化和冶金等行业,对于网络覆盖、通信安全方面高标准要求均有很大的不足。
故申请人提供了一种防爆电机接线盒在线监测模组包括设置在接线盒内的温湿度传感器和处理器;其中,所述温湿度传感器与处理器连接;所述温湿度传感器用于实时采集三相接线柱的温度和接线盒内部湿度。该在线监测模组在不改变电机接线盒结构及防爆性能的同时,实现了实时在线监测电机接线盒内部接线柱的温度以及接线盒的湿度的功能。但是申请人在提供上述在线监测模组的同时,还需要考虑如何设计一种温湿度传感器,能够提升逻辑判断和故障分析能力。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明提供一种应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器,能够提升逻辑判断和故障分析能力。
一种应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器,所述防爆电机接线盒在线监测模组包括设置在接线盒内的温湿度传感器和处理器;其中,所述温湿度传感器与处理器连接;所述温湿度传感器用于实时采集三相接线柱的温度和接线盒内部环境温湿度,所述温湿度传感器具体用于:
当检测到采集的温湿度数据的上升幅度达到预设的上升百分比时,记录当前时刻采集到的温湿度数据;
当检测到采集的温湿度数据的下降幅度达到预设的下降百分比时,记录当前时刻采集到的温湿度数据;
当检测到采集的温湿度数据的上升幅度达到预设的上升异常百分比时,定义当前时刻采集到的温湿度数据异常,记录当前时刻在预设的前后监控时间段内采集到的温湿度数据,分析前后监控时间段内采集到的温湿度数据的变化趋势。
优选地,所述温湿度传感器具体用于:
采集A、B、C三相接线柱的温度,分别计算任意两相温度的绝对差值,根据所述绝对差值计算不平衡温差;
当所述不平衡温差超过预设的温度不平衡阈值时,判定电机故障,生成告警信息进行告警。
优选地,所述温湿度传感器具体用于:
当检测到任意一相接线柱的温度超过预设的单相阈值时,生成告警信息进行告警。
优选地,所述温湿度传感器具体用于:
将生成的所述告警信息传输给所述处理器;供处理器分析接收到的告警信息,将分析结果上传给外部后台管理设备;供用户通过外部后台管理设备进行告警信息的查询和读取。
优选地,所述温湿度传感器具体用于:
在采集到的温湿度数据上添加标识采集时刻的时间戳,并将添加了时间戳的数据上传给处理器或外部后台管理设备。
优选地,所述温湿度传感器设有一环境温湿度探头、三路温度探头和NB-IOT天线;所述环境温湿度探头用于采集所述接线盒内部环境温湿度,所述三路温度探头用于采集所述三相接线柱的温度;所述NB-IOT天线采用铁氟龙引线进行防爆处理包扎,并贴着接线盒的供电电缆引出接线盒外部。
优选地,所述NB-IOT天线采用分体式结构设计;所述温湿度传感器采用防水结构设计。
优选地,所述三路温度探头采用绝缘等级达12KV的导热硅胶制成。
优选地,所述温湿度传感器具体用于:
首先根据NB-IOT中不同信号强度下的注册时间、唤醒时间和命令接收时间,评估NB-IOT中注册、发送数据和等待命令消耗的平均功耗,然后根据得到的平均功耗、电池容量、注册次数和发射数据次数计算电池的剩余电量。
优选地,所述温湿度传感器具体用于:
根据预设的加密算法和专有通信协议格式生成认证信息,将所述认证信息发送给物联通信管理机进行数据解密和设备认证;
所述物联通信管理机设置在运营商基站信号覆盖的位置,所述物联通信管理机和温湿度传感器支持同样的专网网络。
由上述技术方案可知,本发明提供的应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器,具有温湿度突变算法,能够提升逻辑判断和故障分析能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例中提供的温湿度传感器外壳的结构图。
图2为本发明实施例中提供的温湿度传感器中温湿度突变检测的流程图。
图3为本发明实施例中提供的温湿度传感器中三相不平衡检测的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是,除非另有说明,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
应当理解,当在本说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解,在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样,术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地,短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
实施例一:
一种应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器,所述防爆电机接线盒在线监测模组包括设置在接线盒内的温湿度传感器和处理器;其中,所述温湿度传感器与处理器连接;所述温湿度传感器用于实时采集三相接线柱的温度和接线盒内部环境温湿度。
具体地,温湿度传感器外壳的结构图参见图1,接线盒在线监测模组中的处理器可采用32位的处理器,32位的处理器具备硬件乘法功能,使得数据运算速度更快。所述接线盒可以给温湿度传感器单独开窗,并固定密封圈,这样既可以起到给温湿度传感器通风透气的作用,同时还能保证接线盒中其他部件的防水性能。接线盒中可以采用独立的电池窗设计,便于更换电池。
参见图2,所述温湿度传感器具体用于:
S1:当检测到采集的温湿度数据的上升幅度达到预设的上升百分比时,记录当前时刻采集到的温湿度数据;
S2:当检测到采集的温湿度数据的下降幅度达到预设的下降百分比时,记录当前时刻采集到的温湿度数据;
S3:当检测到采集的温湿度数据的上升幅度达到预设的上升异常百分比时,定义当前时刻采集到的温湿度数据异常,记录当前时刻在预设的前后监控时间段内采集到的温湿度数据,分析前后监控时间段内采集到的温湿度数据的变化趋势。
具体地,上升百分比、下降百分比和上升异常百分比可以根据实际情况设定,例如当检测到温湿度数据上升2%时,记录一次数据。当检测到温湿度数据下降5%时,记录一次数据。当检测到温湿度数据上升超过5%时,判断温湿度数据突变异常,并记录突变异常前后的变化趋势数据。
该温湿度传感器可以采用低功耗设计,使得温湿度传感器在正常的发射频率下工作时,电池的使用寿命维持在1~3年之间。该温湿度传感器能够保持全天候监测数据,温湿度传感器支持远程查询、升级和修改。
该温湿度传感器可以应用于不同类型防爆电机的接线盒,或者是其他空间密闭且狭小场景中温湿度远程集中监测。该应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器,具有温湿度突变检测,能够提升逻辑判断和故障分析能力。
参见图3,所述温湿度传感器具体用于:
S11:采集A、B、C三相接线柱的温度,分别计算任意两相温度的绝对差值,根据所述绝对差值计算不平衡温差;
S12:当所述不平衡温差超过预设的温度不平衡阈值时,判定电机故障,生成告警信息进行告警。
具体地,正常情况下,接线盒中三相负载是均衡的,三相电流基本相同,测试用到的电缆温度也基本相同。当出现某一相负载增大或者异常时,该相电缆的温度会上升,此时可能出现电机故障,对电机故障进行预警作用。所以该温湿度传感器首先采集A、B、C三相温度,再根据两两之间的绝对差值,计算出不平衡温差,当不平衡温差超过温度不平衡阈值时,温湿度传感器进行告警。
优选地,所述温湿度传感器具体用于:
当检测到任意一相接线柱的温度超过预设的单相阈值时,生成告警信息进行告警。
具体地,由于当电缆长期高负荷运行时,电缆的温度会相当高,电缆绝缘层会加速老化,引起火灾。所以该温湿度传感器还具有单相阈值超标告警功能,当检测到任意一相接线柱的温度超过预设的单相阈值时进行告警,例如温度超过80℃时进行告警。
优选地,所述温湿度传感器具体用于:
将生成的所述告警信息传输给所述处理器;供处理器分析接收到的告警信息,将分析结果上传给外部后台管理设备;供用户通过外部后台管理设备进行告警信息的查询和读取。
具体地,该温湿度传感器还可以将告警信息发送给处理器,由处理器对告警信息进行处理后,处理器将得到的处理结果上传给外部后台管理设备,供用户通过外部后台管理设备远程调取处理结果进行进一步分析。
优选地,所述温湿度传感器具体用于:
在采集到的温湿度数据上添加标识采集时刻的时间戳,并将添加了时间戳的数据上传给处理器或外部后台管理设备。
具体地,该温湿度传感器上传的数据都带有时间戳,确保无线数据的准确性和SOE的可靠性。
优选地,所述温湿度传感器设有一环境温湿度探头、三路温度探头和NB-IOT天线;所述环境温湿度探头用于采集所述接线盒内部环境温湿度,所述三路温度探头用于采集所述三相接线柱的温度;所述NB-IOT天线采用铁氟龙引线进行防爆处理包扎,并贴着接线盒中供电电缆引出接线盒外部。
具体地,该温湿度传感器可以利用直径不到3毫米的铁氟龙引线,将NB-IOT天线引出接线盒。三路温度探头和NB-IOT天线采用分体式结构设计,便于根据具体的现场进行安装和更换。例如可以根据实际使用的防爆电机选择合适长度的NB-IOT天线或温度探头连接线;或者是可以先安装好NB-IOT天线和温度探头,再安装传感器本身。所述温湿度传感器采用防水结构设计。NB-IOT天线的防爆处理包扎可参考供电电缆的包扎方式进行包扎。例如温湿度传感器的上盖预留两条带锯齿的固定槽,便于用绝缘扎带绑扎在接线盒内部进出线电缆上。NB-IOT天线可以引出接线盒外部10cm处。
该温湿度传感器采用NB-IOT物联网技术,具有安全等级高、通信质量好、网络覆盖广、穿透力强等优点,结合预设的专有网络,可以在充分保障数据安全的基础上,实现大量温湿度传感器的无线远程集中监控,易部署,扩容维护方便。
优选地,所述三路温度探头采用绝缘等级达12KV的导热硅胶制成。
具体地,三路温度探头采用绝缘等级达12KV的导热硅胶制成,使得当三路温度探头固定在三相接线柱上,可以直接得出三相接线柱温度。
优选地,所述温湿度传感器具体用于:
首先根据NB-IOT中不同信号强度下的注册时间、唤醒时间和命令接收时间,评估NB-IOT中注册、发送数据和等待命令消耗的平均功耗,然后根据得到的平均功耗、电池容量、注册次数和发射数据次数计算电池的剩余电量。
具体地,发射功率在相同的信号强度下是固定的。该温湿度传感器首先测定NB-IOT在不同信号强度下的发射功率(即平均功率),比如在-80db下发射功率为40ma,在-100db式发射电流120ma。然后根据实际使用的信号强度评估电池的剩余电量。
现有的电池剩余寿命评估方法常常根据电池电压来评估电池电量,从而得到电池剩余寿命,这种常常由于虚电压引起的假饱和,导致评估方法不准确。由于温湿度传感器本身耗电部分包括NB-IOT注册与通信,其他外设的功耗基本不会变化,NB-IOT随着发送次数,启动时间,信号质量等影响。
所以该温湿度传感器根据NB-IOT中各种不同信号强度下的注册时间、唤醒时间和命令接收时间,准确评估NB-IOT网络的注册、发送数据、等待命令等各项消耗的平均功耗,然后根据电池容量、注册次数和发射数据次数计算出电池的剩余电量。
优选地,所述温湿度传感器具体用于:
根据预设的加密算法和专有通信协议格式生成认证信息,将所述认证信息发送给物联通信管理机进行数据解密和设备认证;
所述物联通信管理机设置在运营商基站信号覆盖的位置,所述物联通信管理机和温湿度传感器支持同样的专网网络。
具体地,该温湿度传感器根据预设的专网网络架构,在不改变接线盒原有防爆结构的前提下,辅助物联通信管理机和外部后台管理设备对大量传感器进行无线集中监控,解决了现有技术中接线盒信号差,无法实时监测的缺陷。大量不同地点的温湿度传感器可以通过同一个专网网络进行无线组网。物联通信管理机可放置在任何有电信或移动运营商基站信号的地方,与前置机服务器通过485连接,进行后台数据的管理,实现实时在线监控功能。
综上所述,该温湿度传感器设有温湿度突变算法、三相温度不平衡算法、单相阀值超标算法、电源供电状态算法等多种方法,可以准确预判接线盒内部温湿度故障,并且可以通过三相接线柱温度不平衡算法预判出电机三相负载不平衡故障。该温湿度传感器具备丰富的边缘计算能力,可以全天候实时采集接线盒内部温湿度数据。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (9)
1.一种应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器,所述防爆电机接线盒在线监测模组包括设置在接线盒内的温湿度传感器和处理器;其中,所述温湿度传感器与处理器连接;所述温湿度传感器用于实时采集三相接线柱的温度和接线盒内部环境温湿度,其特征在于,所述温湿度传感器具体用于:
当检测到采集的温湿度数据的上升幅度达到预设的上升百分比时,记录当前时刻采集到的温湿度数据;
当检测到采集的温湿度数据的下降幅度达到预设的下降百分比时,记录当前时刻采集到的温湿度数据;
当检测到采集的温湿度数据的上升幅度达到预设的上升异常百分比时,定义当前时刻采集到的温湿度数据异常,记录当前时刻在预设的前后监控时间段内采集到的温湿度数据,分析前后监控时间段内采集到的温湿度数据的变化趋势;
所述温湿度传感器具体用于:
根据预设的加密算法和专有通信协议格式生成认证信息,将所述认证信息发送给物联通信管理机进行数据解密和设备认证;
所述物联通信管理机设置在运营商基站信号覆盖的位置,所述物联通信管理机和温湿度传感器支持同样的专网网络。
2.根据权利要求1所述应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器,其特征在于,所述温湿度传感器具体用于:
采集A、B、C三相接线柱的温度,分别计算任意两相温度的绝对差值,根据所述绝对差值计算不平衡温差;
当所述不平衡温差超过预设的温度不平衡阈值时,判定电机故障,生成告警信息进行告警。
3.根据权利要求2所述应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器,其特征在于,所述温湿度传感器具体用于:
当检测到任意一相接线柱的温度超过预设的单相阈值时,生成告警信息进行告警。
4.根据权利要求3所述应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器,其特征在于,所述温湿度传感器具体用于:
将生成的所述告警信息传输给所述处理器;供处理器分析接收到的告警信息,将分析结果上传给外部后台管理设备;供用户通过外部后台管理设备进行告警信息的查询和读取。
5.根据权利要求4所述应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器,其特征在于,所述温湿度传感器具体用于:
在采集到的温湿度数据上添加标识采集时刻的时间戳,并将添加了时间戳的数据上传给处理器或外部后台管理设备。
6.根据权利要求1所述应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器,其特征在于,
所述温湿度传感器设有一环境温湿度探头、三路温度探头和NB-IOT天线;所述环境温湿度探头用于采集所述接线盒内部环境温湿度,所述三路温度探头用于采集所述三相接线柱的温度;所述NB-IOT天线采用铁氟龙引线进行防爆处理包扎,并贴着接线盒的供电电缆引出接线盒外部。
7.根据权利要求6所述应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器,其特征在于,
所述NB-IOT天线采用分体式结构设计;所述温湿度传感器采用防水结构设计。
8.根据权利要求6所述应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器,其特征在于,
所述三路温度探头采用绝缘等级达12KV的导热硅胶制成。
9.根据权利要求6所述应用于防爆电机接线盒在线监测模组的温湿度传感器,其特征在于,所述温湿度传感器具体用于:
首先根据NB-IOT中不同信号强度下的注册时间、唤醒时间和命令接收时间,评估NB-IOT中注册、发送数据和等待命令消耗的平均功耗,然后根据得到的平均功耗、电池容量、注册次数和发射数据次数计算电池的剩余电量。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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