CN112268625A - 一种开关柜温升故障监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种开关柜温升故障监测系统属于故障监测技术领域，尤其涉及一种开关柜温升故障监测系统。本发明提供一种使用效果好的开关柜温升故障监测系统。本发明包括温度传感器、温度采集器和数据传输部分，其特征在于温度采集器采集温度传感器发出的温度测量信号，温度采集器的信号输出端口与数据传输部分的信号输入端口相连。
Description
技术领域
本发明属于故障监测技术领域，尤其涉及一种开关柜温升故障监测系统。
背景技术
电力开关柜是发电厂、变电站的重要电气设备。开关柜及回路柜中的电气接点，在长期的运行过程中，很容易因为接点或母线排连接处等部位长期过载、接头松动导致其阻抗升高，接触面氧化，在强电流和高电压的作用下，引起局部过热，诱发火灾。通过对电力开关柜温度的监测，可实时了解电力开关柜的运行情况，当监测到温升故障时，能立即进行报警并告知维护人员故障点的信息，及时消除故障隐患。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种使用效果好的开关柜温升故障监测系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括温度传感器、温度采集器和数据传输部分，其特征在于温度采集器采集温度传感器发出的温度测量信号，温度采集器的信号输出端口与数据传输部分的信号输入端口相连。
作为一种优选方案，本发明所述温度传感器采用无源无线温度传感器。
作为另一种优选方案，本发明所述无源无线温度传感器的信号为JT-CT-012430。
作为另一种优选方案，本发明所述无源无线温度传感器通过导热粘合剂与待测温度设备连接固定。
作为另一种优选方案，本发明所述温度传感器为多个，相邻温度传感器之间的间隔不小于10CM。
作为另一种优选方案，本发明所述温度采集器包括RFID核心电路和RFID控制电路，RFID控制电路的信号传输端口与RFID核心电路的信号传输端口相连。
作为另一种优选方案，本发明所述RFID核心电路包括射频模块、功率放大部分、天线、单片机和电源模块，单片机的信号输入端口与射频模块的信号输出端口相连，射频模块的信号输入端口通过功率放大部分接天线，电源模块的电能输出端口分别与单片机的电能输入端口、射频模块的电能输入端口、功率放大部分的电能输入端口相连。
作为另一种优选方案，本发明所述射频模块包括AS3991芯片U4，U4的49脚接CLKSYS，U4的50脚接CLK，U4的51脚分别与U4的38脚、电容C4一端、电容C5一端、3V3相连，电容C4另一端、电容C5另一端接地；
U4的52脚分别与电容C17一端、电容C11一端相连，C17另一端分别与C11另一端、电容C16一端、电容C15一端、电容C14一端、电容C10一端、地相连；电容C14另一端、电容C10另一端接U4的54脚，电容C16另一端、电容C15另一端接U4的53脚；
U4的59脚分别与电容C23一端、电容C24一端相连，电容C23另一端、电容C24另一端接地；
U4的60脚通过电阻R8分别与电容C25一端、电阻R9一端相连，C25另一端接地，R9另一端分别与电阻R10一端、U4的62脚、电容C32一端相连，C32另一端接地，R10另一端分别与电容C30一端、电容C31一端相连，电容C30另一端、电容C31另一端接地；
U4的63脚分别与电容C33一端、电容C34一端相连，电容C33另一端、电容C34另一端接地；
5V分别与电容C52一端、电容C53一端相连，电容C52另一端、电容C53另一端接地；
U4的64脚通过电容C42分别与电容C50一端、电容C43一端、电容C44一端、电容C45一端、U4的5脚、U4的13脚、电容C48一端、电容C47一端、电容C49一端、U4的15脚相连，C50另一端、C48另一端、C49另一端接地，C43另一端接U4的1脚，C44另一端接U4的2脚，C45另一端接U4的3脚，C47另一端接U4的14脚，U4的12脚通过电容C46接地；
U4的16脚分别与5V、U4的17脚、电容C40一端、电容C41一端相连，电容C40另一端、电容C41另一端接地；
U4的19脚分别与电容C36一端、电容C37一端、电容C20一端、电容C21一端、电感L3一端、电感L5一端相连，电容C36另一端、电容C37另一端、电容C20另一端、电容C21另一端接地，L5另一端分别与U4的32脚、电容C28一端、电容C13一端相连，C28另一端接Balun_0900BL18B100芯片T3的6脚，T3的4脚通过电容C12分别与L3另一端、U4的33脚、C13另一端相连；
U4的34脚分别与电容C8一端、电容C9一端相连；
U4的37脚通过电容C78分别与电容C79一端、电阻R14一端相连，C79另一端接地，R14另一端接TCXO芯片X1的3脚，X1的1、2脚接地，X1的4脚分别与3V3、电容C55一端相连，C55另一端接地；
U4的39脚接EN，U4的40脚接IRQ，U4的41～48脚分别与IO0～IO7对应相连。
作为另一种优选方案，本发明所述功率放大部分包括SPA-2118芯片U11，U11的1脚分别与4V5、电感L4一端、电容C70一端、电容C71一端、电容C73一端、电容C72一端、电感L9一端相连，L4另一端分别与电阻R15一端、U11的2脚相连，R15另一端分别与电容C68一端、U11的3脚相连，C68另一端分别与电容C67一端、Balun_0900BL18B100芯片T3的2脚相连，C67另一端接地，U11的4脚分别与电阻R21一端、电容C69一端相连，R21另一端接4V5，C69另一端接地；
L9另一端分别与U11的5脚、U11的6脚、U11的7脚、U11的8脚、电容C75一端、电容C74一端相连，C75另一端接地，C74另一端接LFCN-1000D+芯片U6的1脚，U6的2脚接Coupler_RCP890A05芯片T2的4脚，T2的1脚接天线J1，T2的2脚分别与电阻R11一端、电阻R12一端相连，电阻R11另一端、电阻R12另一端接地；T2的3脚通过C51接Balun_0900BL18B100芯片T4的2脚，T4的4脚通过电容C76接AS3991芯片U4的9脚，T4的6脚通过电容C77接AS3991芯片U4的7脚。
作为另一种优选方案，本发明所述单片机采用C8051F340芯片U1，U1的11脚分别与3V3、U1的10脚、电容C1一端相连，C1另一端接地；
U1的12脚分别与5V、电感L1一端相连，L1另一端分别与USB接插件J46的1脚、电阻R3一端、USB_Mini_B接插件J11的1脚相连，R3另一端接J5；
U1的13脚分别与电阻R2一端、电阻R4一端相连，R2另一端分别与电容C3一端、电容C2一端、电阻R1一端、Reset接插件J40一端、开关S1一端相连，S1另一端分别与J40另一端、地相连，R1另一端接3V3，电容C3另一端、电容C2另一端接地，R4另一端接U1的15脚；
U1的14脚接J6；
U1的8脚分别与J46的2脚、J11的3脚相连；
U1的9脚分别与J46的3脚、J11的2脚相连；
U1的22脚接发光二极管D4的阴极，D4的阳极通过电阻R23接3V3；
U1的21脚接发光二极管D5的阴极，D5的阳极通过电阻R24接3V3；
U1的17、16脚分别与SBUS接插件J45的2、3脚对应相连，
U1的36脚通过电阻R5接发光二极管D1的阴极，D1的阳极接3V3；
U1的37脚接EN，U1的38脚接CLK；
U1的39～46脚分别与IO7～IO0对应相连；
U1的47脚接CLKSYS；
U1的3脚接IRQ，U1的4脚接PA_xON；
U1的5脚通过开关S2接地。
作为另一种优选方案，本发明所述电源模块包括AS1340_TDFN8芯片U7、AS1340_TDFN8芯片U8、AS1326A_TDFN10芯片U9和AS1364_TDFN8芯片U10，U7的2脚分别与电感L7一端、U7的1脚、电容C22一端、电容C19一端、电容C54一端、电容C60一端、电感L8一端、电阻R22一端、肖特基二极管D3阴极、保险丝F1一端相连，F1另一端接3.6V，D3的阳极分别与地、电容C22另一端、电容C19另一端、电容C54另一端、U7的9脚、U7的7脚、电阻R17一端、电容C80一端、电容C59一端、电容C57一端、U8的8脚、U8的9脚、电阻R27一端、电容C58一端、C60另一端、U9的6脚、电容C63一端、U9的3脚、U9的11脚、U9的7脚、电阻R20一端、电容C62一端、电容C61一端、电容C64一端、U10的8脚、U10的9脚、电阻R29一端、电容C65一端相连；
L7另一端分别与U7的5脚、肖基特二极管D2阳极相连，D2阴极分别与电容C56一端、电阻R16一端、5.5V、电容C80另一端、电容C59另一端、电容C57另一端、U8的3脚、U8的4脚、U8的2脚、 电阻R25一端相连，R25另一端分别与U8的6脚、U8的5脚、电阻R28一端、5V、电容C58另一端相连，R28另一端分别与U8的7脚、设置R27另一端相连；
L8另一端接U9的8脚，R22另一端分别与PA_xON、U9的10脚相连，C63另一端分别与U9的1、2脚相连，U9的4脚分别与R20另一端、电阻R19一端相连，R19另一端分别与U9的5脚、C62另一端、电阻R18一端相连，R18另一端分别与U9的9脚、C61另一端、5.0V、C64另一端、电阻R36一端、电阻R26一端、U10的3脚、U10的4脚相连，R36另一端分别与EN_PA、U10的2脚相连，R26另一端分别与U10的5脚、U10的6脚、电阻R30一端、4V5、电容C65另一端相连，R30另一端分别与U10的7脚、R29另一端相连。
作为另一种优选方案，本发明所述RFID控制电路包括SP-10S5-CE 型5V SOURCE芯片、ADUM1201芯片、MAX485型485芯片、TLV1117LV33DCYR芯片，5V SOURCE芯片的1脚接二极管D1的阳极，D1的阴极分别与5V-RF、电阻R2一端相连，R2另一端接发光二极管LD2的阳极，LD2的阴极接GND；5V SOURCE芯片的3脚接L，5V SOURCE芯片的4脚接N；
ADUM1201芯片的1脚分别与3V3、电容C1一端相连，C1另一端接GND，ADUM1201芯片的2～7脚分别与RXDIN、TXDIN、GND、GND、TXDOUT、RXDOUT对应相连，ADUM1201芯片的8脚分别与5Vin、电容C2一端相连，C2另一端接GND；
485芯片的1～7脚分别与5Vin、RXDOUT、TXDOUT、GND、485A、485B、485G对应相连；
TLV1117LV33DCYR芯片的3脚分别与5Vin、电容CT1正极、电容C3一端相连，CT1负极分别与C3另一端、GND、TLV1117LV33DCYR芯片的1脚、电容C4一端、电容CT2负极、发光二极管LD1的阴极相连，TLV1117LV33DCYR芯片的2脚分别与C4另一端、3V3-1、CT2正极、电阻R1一端相连，R1另一端接LD1的阳极。
作为另一种优选方案，本发明所述数据传输部分包括电源部分、传输模块、单片机和收发器，电源部分的电能输出端口分别与传输模块的电能输入端口、单片机的电能输入端口、收发器的电能输入端口相连，收发器的信号输入端口与温度采集器的信号输出端口相连，收发器的信号输出端口与单片机的信号输入端口相连，单片机的信号输出端口与传输模块的信号输入端口相连。
作为另一种优选方案，本发明所述传输模块采用WH-NB73芯片U6，U6的1、2脚分别与电容C2一端、电容C10正极、电容C9正极、V BATT相连，电容C2另一端、电容C10负极、电容C9负极接GND，U6的5脚接NB_Reload，U6的9脚接NB_Reset，U6的14脚接NB_Work，U6的35脚分别与电阻R12一端、发光二极管LD1阴极相连，R12另一端接RXD，LD1阳极通过电阻R10分别与VBATT、电阻R7一端相连，R7另一端接发光二极管LD3阳极，LD3阴极分别与U6的36脚、电阻R11一端相连，R11另一端接TXD。
作为另一种优选方案，本发明所述电源部分包括L5973D芯片U3和TLV1117LV芯片U7，U3的8脚分别与VCC、电容C4正极、电容C5正极相连，电容C4负极、电容C5负极分别与电容C7一端、电阻R9一端、U3的3脚、U3的7脚、二极管D2阳极、电阻R8一端、电容C6负极、GND相连，R9另一端通过电容C8分别与C7另一端、U3的4脚相连；U3的5脚分别与电阻R8另一端、电阻R3一端相连，R3另一端分别与电感L1一端、C6正极、VBATT、电容C3一端相连，C3另一端接GND；L1另一端分别与U3的1脚、D2阴极相连；
U7的INPUT端接VCC，U7的Output端分别与电容C100正极、3.3V、电容C22一端、发光二极管LED2阳极相连，LED2阴极通过电阻R27分别与地、U7的GND端、C100负极、C22另一端相连；
VBATT接发光二极管LD2阳极，LD2阴极通过电阻R21接GND。
作为另一种优选方案，本发明所述单片机采用STM32L476RGT6芯片U5，U5的16、17脚分别与TXD、RXD对应相连，U5的41、42、43脚分别与RS485_EN、TXD1、RXD1对应相连，U5的46、49脚分别与SW_DIO、SW_CLK对应相连，U5的5脚分别与CSTCE8M00G52芯片的1脚、电阻R13一端相连，U5的6脚分别与CSTCE8M00G52芯片的3脚、电阻R13另一端相连，U5的60脚通过电阻R14分别与GND、电容C13一端相连，C13另一端接U5的7脚，3.3V通过电容C16接GND；电容C23～C29并联在3.3V与GND之间；
U5的52、53脚分别与Reset、Reload对应相连；
U5的29脚接Arm_Work。
作为另一种优选方案，本发明所述收发器采用SN75176B芯片U2，U2的1脚接二极管D1阴极，D1阳极分别与RXD1、电阻R2一端相连，R2另一端接3.3V，U2的2脚分别与RS485_EN、U2的3脚、电阻R6一端相连，U2的4脚接TXD1；
R6另一端分别与地、U2的5脚、电阻R5一端相连，R5另一端分别与U2的7脚、B、电阻R4一端相连，R4另一端分别与A、电阻R1一端、U2的6脚相连，R1另一端分别与电容C1一端、U2的8脚、VCC相连，C1另一端接地。
作为另一种优选方案，本发明所述数据传输部分包括NPN三极管Q1，Q1的集电极分别与NB_Reload、电容C12一端相连，C12另一端接GND；Q1的基极分别与电阻R17一端、电阻R18一端相连，R17另一端接Reload，R18另一端分别与Q1的发射极、GND相连。
作为另一种优选方案，本发明所述数据传输部分包括NPN三极管Q2，Q2的集电极分别与NB_Reset、电容C11一端相连，C11另一端接GND；Q2的基极分别与电阻R23一端、电阻R24一端相连，R23另一端接Reset，R24另一端分别与Q2的发射极、GND相连。
其次，本发明所述数据传输部分包括NPN三极管Q3，Q3的集电极分别与发给二极管LED1阴极、电容C14一端相连，C14另一端接GND，LED1阳极通过电阻R15接VBATT；Q3的基极分别与电阻R19一端、电阻R22一端相连，R19另一端接NB_Work，R22另一端分别与Q3的发射极、GND相连。
另外，本发明所述数据传输部分包括NPN三极管Q4，Q4的集电极分别与发给二极管LED3阴极、电容C15一端相连，C15另一端接GND，LED3阳极通过电阻R16接VBATT；Q4的基极分别与电阻R20一端、电阻R25一端相连，R20另一端接Arm_Work，R25另一端分别与Q4的发射极、GND相连。
本发明有益效果。
本发明温度传感器可测量被测点温度，温度采集器采集温度传感器发出的温度测量信号，温度采集器将采集到的温度测量信号发送给数据传输部分，数据传输部分可将温度测量信息发送到服务器，便于设备维护人员对设备的温度监控，及时消除设备故障隐患。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本发明电源模块电路原理图。
图2是本发明射频模块电路原理图。
图3、4、5是图2的局部放大图。
图6是本发明RFID控制电路原理图。
图7是本发明传输模块电路原理图。
图8、10是本发明单片机电路原理图。
图9是本发明数据传输部分电路原理图。
具体实施方式
如图所示，本发明包括温度传感器、温度采集器和数据传输部分，温度采集器采集温度传感器发出的温度测量信号，温度采集器的信号输出端口与数据传输部分的信号输入端口相连。
所述温度传感器采用无源无线温度传感器（可采用型号为JT-CT-012430的传感器）；安装、维护方便。
所述无源无线温度传感器通过导热粘合剂与待测温度设备连接固定。被采集温度设备的实时温度通过导热粘合剂传递给温度传感器。
所述温度传感器为多个，相邻温度传感器之间的间隔不小于10CM；有效削弱传感器相互之间的无线信号干扰。
所述温度采集器包括RFID核心电路和RFID控制电路，RFID控制电路的信号传输端口与RFID核心电路的信号传输端口相连。
所述RFID核心电路包括射频模块、功率放大部分、天线、单片机和电源模块，单片机的信号输入端口与射频模块的信号输出端口相连，射频模块的信号输入端口通过功率放大部分接天线，电源模块的电能输出端口分别与单片机的电能输入端口、射频模块的电能输入端口、功率放大部分的电能输入端口相连。
所述射频模块包括AS3991芯片U4，U4的49脚接CLKSYS，U4的50脚接CLK，U4的51脚分别与U4的38脚、电容C4一端、电容C5一端、3V3相连，电容C4另一端、电容C5另一端接地；
U4的52脚分别与电容C17一端、电容C11一端相连，C17另一端分别与C11另一端、电容C16一端、电容C15一端、电容C14一端、电容C10一端、地相连；电容C14另一端、电容C10另一端接U4的54脚，电容C16另一端、电容C15另一端接U4的53脚；
U4的59脚分别与电容C23一端、电容C24一端相连，电容C23另一端、电容C24另一端接地；
U4的60脚通过电阻R8分别与电容C25一端、电阻R9一端相连，C25另一端接地，R9另一端分别与电阻R10一端、U4的62脚、电容C32一端相连，C32另一端接地，R10另一端分别与电容C30一端、电容C31一端相连，电容C30另一端、电容C31另一端接地；
U4的63脚分别与电容C33一端、电容C34一端相连，电容C33另一端、电容C34另一端接地；
5V分别与电容C52一端、电容C53一端相连，电容C52另一端、电容C53另一端接地；
U4的64脚通过电容C42分别与电容C50一端、电容C43一端、电容C44一端、电容C45一端、U4的5脚、U4的13脚、电容C48一端、电容C47一端、电容C49一端、U4的15脚相连，C50另一端、C48另一端、C49另一端接地，C43另一端接U4的1脚，C44另一端接U4的2脚，C45另一端接U4的3脚，C47另一端接U4的14脚，U4的12脚通过电容C46接地；
U4的16脚分别与5V、U4的17脚、电容C40一端、电容C41一端相连，电容C40另一端、电容C41另一端接地；
U4的19脚分别与电容C36一端、电容C37一端、电容C20一端、电容C21一端、电感L3一端、电感L5一端相连，电容C36另一端、电容C37另一端、电容C20另一端、电容C21另一端接地，L5另一端分别与U4的32脚、电容C28一端、电容C13一端相连，C28另一端接Balun_0900BL18B100芯片T3的6脚，T3的4脚通过电容C12分别与L3另一端、U4的33脚、C13另一端相连；
U4的34脚分别与电容C8一端、电容C9一端相连；
U4的37脚通过电容C78分别与电容C79一端、电阻R14一端相连，C79另一端接地，R14另一端接TCXO芯片X1的3脚，X1的1、2脚接地，X1的4脚分别与3V3、电容C55一端相连，C55另一端接地；
U4的39脚接EN，U4的40脚接IRQ，U4的41～48脚分别与IO0～IO7对应相连。
所述功率放大部分包括SPA-2118芯片U11，U11的1脚分别与4V5、电感L4一端、电容C70一端、电容C71一端、电容C73一端、电容C72一端、电感L9一端相连，L4另一端分别与电阻R15一端、U11的2脚相连，R15另一端分别与电容C68一端、U11的3脚相连，C68另一端分别与电容C67一端、Balun_0900BL18B100芯片T3的2脚相连，C67另一端接地，U11的4脚分别与电阻R21一端、电容C69一端相连，R21另一端接4V5，C69另一端接地；
L9另一端分别与U11的5脚、U11的6脚、U11的7脚、U11的8脚、电容C75一端、电容C74一端相连，C75另一端接地，C74另一端接LFCN-1000D+芯片U6的1脚，U6的2脚接Coupler_RCP890A05芯片T2的4脚，T2的1脚接天线J1，T2的2脚分别与电阻R11一端、电阻R12一端相连，电阻R11另一端、电阻R12另一端接地；T2的3脚通过C51接Balun_0900BL18B100芯片T4的2脚，T4的4脚通过电容C76接AS3991芯片U4的9脚，T4的6脚通过电容C77接AS3991芯片U4的7脚。T4将单端射频信号转为差分信号，使差分信号与单端信号的阻抗匹配。
所述单片机采用C8051F340芯片U1，U1的11脚分别与3V3、U1的10脚、电容C1一端相连，C1另一端接地；
U1的12脚分别与5V、电感L1一端相连，L1另一端分别与USB接插件J46（J46可作为硬件设置的测试点，方便测试用)的1脚、电阻R3一端、USB_Mini_B接插件（USB可作为调试接口）J11的1脚相连，R3另一端接J5；
U1的13脚分别与电阻R2一端、电阻R4一端相连，R2另一端分别与电容C3一端、电容C2一端、电阻R1一端、Reset接插件J40一端、开关S1一端相连，S1另一端分别与J40另一端、地相连，R1另一端接3V3，电容C3另一端、电容C2另一端接地，R4另一端接U1的15脚；
U1的14脚接J6；
U1的8脚分别与J46的2脚、J11的3脚相连；
U1的9脚分别与J46的3脚、J11的2脚相连；
U1的22脚接发光二极管D4（可用于设备读写指示)的阴极，D4的阳极通过电阻R23接3V3；
U1的21脚接发光二极管D5（可用于设备读写指示)的阴极，D5的阳极通过电阻R24接3V3；
U1的17、16脚分别与SBUS接插件J45的2、3脚对应相连，
U1的36脚通过电阻R5接发光二极管D1（可用于设备的工作状态指示）的阴极，D1的阳极接3V3；
U1的37脚接EN，U1的38脚接CLK；
U1的39～46脚分别与IO7～IO0对应相连；
U1的47脚接CLKSYS；
U1的3脚接IRQ，U1的4脚接PA_xON；
U1的5脚通过开关S2接地。
J2-J43可作为硬件的测试点，方便对信号进行测试。J45可用于电源的接入以及信号的输入输出。
所述电源模块包括AS1340_TDFN8芯片U7、AS1340_TDFN8芯片U8、AS1326A_TDFN10芯片U9和AS1364_TDFN8芯片U10，U7的2脚分别与电感L7一端、U7的1脚、电容C22一端、电容C19一端、电容C54一端、电容C60一端、电感L8一端、电阻R22一端、肖特基二极管D3阴极、保险丝F1一端相连，F1另一端接3.6V，D3的阳极分别与地、电容C22另一端、电容C19另一端、电容C54另一端、U7的9脚、U7的7脚、电阻R17一端、电容C80一端、电容C59一端、电容C57一端、U8的8脚、U8的9脚、电阻R27一端、电容C58一端、C60另一端、U9的6脚、电容C63一端、U9的3脚、U9的11脚、U9的7脚、电阻R20一端、电容C62一端、电容C61一端、电容C64一端、U10的8脚、U10的9脚、电阻R29一端、电容C65一端相连；
L7另一端分别与U7的5脚、肖基特二极管D2阳极相连，D2阴极分别与电容C56一端、电阻R16一端、5.5V、电容C80另一端、电容C59另一端、电容C57另一端、U8的3脚、U8的4脚、U8的2脚、 电阻R25一端相连，R25另一端分别与U8的6脚、U8的5脚、电阻R28一端、5V、电容C58另一端相连，R28另一端分别与U8的7脚、设置R27另一端相连；
L8另一端接U9的8脚，R22另一端分别与PA_xON、U9的10脚相连，C63另一端分别与U9的1、2脚相连，U9的4脚分别与R20另一端、电阻R19一端相连，R19另一端分别与U9的5脚、C62另一端、电阻R18一端相连，R18另一端分别与U9的9脚、C61另一端、5.0V、C64另一端、电阻R36一端、电阻R26一端、U10的3脚、U10的4脚相连，R36另一端分别与EN_PA、U10的2脚相连，R26另一端分别与U10的5脚、U10的6脚、电阻R30一端、4V5、电容C65另一端相连，R30另一端分别与U10的7脚、R29另一端相连。
所述RFID控制电路包括SP-10S5-CE 型5V SOURCE芯片、ADUM1201芯片、MAX485型485芯片、TLV1117LV33DCYR芯片，5V SOURCE芯片的1脚接二极管D1的阳极，D1的阴极分别与5V-RF、电阻R2一端相连，R2另一端接发光二极管LD2的阳极，LD2的阴极接GND；5V SOURCE芯片的3脚接L，5V SOURCE芯片的4脚接N；
ADUM1201芯片的1脚分别与3V3、电容C1一端相连，C1另一端接GND，ADUM1201芯片的2～7脚分别与RXDIN、TXDIN、GND、GND、TXDOUT、RXDOUT对应相连，ADUM1201芯片的8脚分别与5Vin、电容C2一端相连，C2另一端接GND；
485芯片的1～7脚分别与5Vin、RXDOUT、TXDOUT、GND、485A、485B、485G对应相连；
TLV1117LV33DCYR芯片的3脚分别与5Vin、电容CT1正极、电容C3一端相连，CT1负极分别与C3另一端、GND、TLV1117LV33DCYR芯片的1脚、电容C4一端、电容CT2负极、发光二极管LD1的阴极相连，TLV1117LV33DCYR芯片的2脚分别与C4另一端、3V3-1、CT2正极、电阻R1一端相连，R1另一端接LD1的阳极。
图6中的RFID U3表示RFID核心电路。RFID控制电路的TXDIN、RXDIN分别与RFID核心电路的单片机C8051F340芯片U1的17、16脚对应相连；RFID控制电路的5V-RF与RFID核心电路的电源模块的3.6V相连。RFID控制电路中，5V-RF的实际电压为3.6V-3.8V左右，由于二极管D1压降的存在，5Vin的5V电压转为了5V-RF对应的3.6V-3.8V。
RFID控制电路为RFID核心电路提供电源，同时将RFID的串口TTL电平的信号转为485电平，增加抗干扰性。
所述数据传输部分包括电源部分、传输模块、单片机和收发器，电源部分的电能输出端口分别与传输模块的电能输入端口、单片机的电能输入端口、收发器的电能输入端口相连，收发器的信号输入端口与温度采集器的信号输出端口相连，收发器的信号输出端口与单片机（单片机可读取温度传感器传回的数据，进行解包数据，再打包数据上传）的信号输入端口相连，单片机的信号输出端口与传输模块的信号输入端口相连。
所述传输模块采用WH-NB73芯片U6（U6将RXD、TXD对应的信号转为相应的无线信号，U6的41脚为射频天线的接口），U6的1、2脚分别与电容C2一端、电容C10正极、电容C9正极、V BATT相连，电容C2另一端、电容C10负极、电容C9负极接GND，U6的5脚接NB_Reload，U6的9脚接NB_Reset，U6的14脚接NB_Work，U6的35脚分别与电阻R12一端、发光二极管LD1阴极相连，R12另一端接RXD，LD1阳极通过电阻R10分别与VBATT、电阻R7一端相连，R7另一端接发光二极管LD3阳极，LD3阴极分别与U6的36脚、电阻R11一端相连，R11另一端接TXD。LD1和LD3可用于指示传输状态。
所述电源部分包括L5973D芯片U3和TLV1117LV芯片U7，U3的8脚分别与VCC、电容C4正极、电容C5正极相连，电容C4负极、电容C5负极分别与电容C7一端、电阻R9一端、U3的3脚、U3的7脚、二极管D2阳极、电阻R8一端、电容C6负极、GND相连，R9另一端通过电容C8分别与C7另一端、U3的4脚相连；U3的5脚分别与电阻R8另一端、电阻R3一端相连，R3另一端分别与电感L1一端、C6正极、VBATT、电容C3一端相连，C3另一端接GND；L1另一端分别与U3的1脚、D2阴极相连；
U7的INPUT端接VCC，U7的Output端分别与电容C100正极、3.3V、电容C22一端、发光二极管LED2阳极相连，LED2阴极通过电阻R27分别与地、U7的GND端、C100负极、C22另一端相连；
VBATT接发光二极管LD2阳极，LD2阴极通过电阻R21接GND。
所述单片机采用STM32L476RGT6芯片U5，U5的16、17脚分别与TXD、RXD对应相连，U5的41、42、43脚分别与RS485_EN、TXD1、RXD1对应相连，U5的46、49脚分别与SW_DIO、SW_CLK对应相连，U5的5脚分别与CSTCE8M00G52芯片的1脚、电阻R13一端相连，U5的6脚分别与CSTCE8M00G52芯片的3脚、电阻R13另一端相连，U5的60脚通过电阻R14分别与GND、电容C13一端相连，C13另一端接U5的7脚，3.3V通过电容C16接GND；电容C23～C29并联在3.3V与GND之间；
U5的52、53脚分别与Reset、Reload对应相连；
U5的29脚接Arm_Work。
所述收发器采用SN75176B芯片U2，U2的1脚接二极管D1阴极，D1阳极分别与RXD1、电阻R2一端相连，R2另一端接3.3V，U2的2脚分别与RS485_EN、U2的3脚、电阻R6一端相连，U2的4脚接TXD1；
R6另一端分别与地、U2的5脚、电阻R5一端相连，R5另一端分别与U2的7脚、B、电阻R4一端相连，R4另一端分别与A、电阻R1一端、U2的6脚相连，R1另一端分别与电容C1一端、U2的8脚、VCC相连，C1另一端接地。A、B分别与RFID控制电路中的485A、485B对应相连。
所述数据传输部分包括NPN三极管Q1，Q1的集电极分别与NB_Reload、电容C12一端相连，C12另一端接GND；Q1的基极分别与电阻R17一端、电阻R18一端相连，R17另一端接Reload，R18另一端分别与Q1的发射极、GND相连。
所述数据传输部分包括NPN三极管Q2，Q2的集电极分别与NB_Reset、电容C11一端相连，C11另一端接GND；Q2的基极分别与电阻R23一端、电阻R24一端相连，R23另一端接Reset，R24另一端分别与Q2的发射极、GND相连。
所述数据传输部分包括NPN三极管Q3，Q3的集电极分别与发给二极管LED1阴极、电容C14一端相连，C14另一端接GND，LED1阳极通过电阻R15接VBATT；Q3的基极分别与电阻R19一端、电阻R22一端相连，R19另一端接NB_Work，R22另一端分别与Q3的发射极、GND相连。
所述数据传输部分包括NPN三极管Q4，Q4的集电极分别与发给二极管LED3阴极、电容C15一端相连，C15另一端接GND，LED3阳极通过电阻R16接VBATT；Q4的基极分别与电阻R20一端、电阻R25一端相连，R20另一端接Arm_Work，R25另一端分别与Q4的发射极、GND相连。
温度采集器通过天线发射射频脉（射频脉冲是通过RFID核心电路的J1发射出去的）冲信号来充能并激活温度传感器，同时向传感器发送测温命令（通过J1发射），无源无线温度传感器接收到此射频脉冲后，把含有节点温度信息的射频脉冲信号通过传感器天线发射出去，温度采集器接收并解调（RFID核心电路中单片机的功能）该射频脉冲信号得到温度信息。数据传输部分将温度信息发送至服务器，进行报警并告知维护人员故障点的信息，及时消除故障隐患。
温度采集器通过内部协议（可采用Gen2协议）以及发射超高频的射频信号，与温度传感器进行通信并获取温度信息。
本发明可应用于开关柜温升故障监测。用于电力开关柜中的开关触点、母线接点、电缆接点触点（可在这几个位置设置温度传感器）的温度测量。
服务器可设置显示每一个编号温度传感器上传的当前温度；存储历史数据，以温度变化曲线的形式进行展示；设置报警值，在出现温升故障时，进行报警并告知维护人员故障点的信息，及时消除故障隐患。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种开关柜温升故障监测系统，包括温度传感器、温度采集器和数据传输部分，其特征在于温度采集器采集温度传感器发出的温度测量信号，温度采集器的信号输出端口与数据传输部分的信号输入端口相连；
所述温度采集器包括RFID核心电路和RFID控制电路，RFID控制电路的信号传输端口与RFID核心电路的信号传输端口相连；
所述RFID核心电路包括射频模块、功率放大部分、天线、单片机和电源模块，单片机的信号输入端口与射频模块的信号输出端口相连，射频模块的信号输入端口通过功率放大部分接天线，电源模块的电能输出端口分别与单片机的电能输入端口、射频模块的电能输入端口、功率放大部分的电能输入端口相连；
所述射频模块包括AS3991芯片U4，U4的49脚接CLKSYS，U4的50脚接CLK，U4的51脚分别与U4的38脚、电容C4一端、电容C5一端、3V3相连，电容C4另一端、电容C5另一端接地；
U4的52脚分别与电容C17一端、电容C11一端相连，C17另一端分别与C11另一端、电容C16一端、电容C15一端、电容C14一端、电容C10一端、地相连；电容C14另一端、电容C10另一端接U4的54脚，电容C16另一端、电容C15另一端接U4的53脚；
U4的59脚分别与电容C23一端、电容C24一端相连，电容C23另一端、电容C24另一端接地；
U4的60脚通过电阻R8分别与电容C25一端、电阻R9一端相连，C25另一端接地，R9另一端分别与电阻R10一端、U4的62脚、电容C32一端相连，C32另一端接地，R10另一端分别与电容C30一端、电容C31一端相连，电容C30另一端、电容C31另一端接地；
U4的63脚分别与电容C33一端、电容C34一端相连，电容C33另一端、电容C34另一端接地；
5V分别与电容C52一端、电容C53一端相连，电容C52另一端、电容C53另一端接地；
U4的64脚通过电容C42分别与电容C50一端、电容C43一端、电容C44一端、电容C45一端、U4的5脚、U4的13脚、电容C48一端、电容C47一端、电容C49一端、U4的15脚相连，C50另一端、C48另一端、C49另一端接地，C43另一端接U4的1脚，C44另一端接U4的2脚，C45另一端接U4的3脚，C47另一端接U4的14脚，U4的12脚通过电容C46接地；
U4的16脚分别与5V、U4的17脚、电容C40一端、电容C41一端相连，电容C40另一端、电容C41另一端接地；
U4的19脚分别与电容C36一端、电容C37一端、电容C20一端、电容C21一端、电感L3一端、电感L5一端相连，电容C36另一端、电容C37另一端、电容C20另一端、电容C21另一端接地，L5另一端分别与U4的32脚、电容C28一端、电容C13一端相连，C28另一端接Balun_0900BL18B100芯片T3的6脚，T3的4脚通过电容C12分别与L3另一端、U4的33脚、C13另一端相连。
2.根据权利要求1所述一种开关柜温升故障监测系统，其特征在于所述功率放大部分包括SPA-2118芯片U11，U11的1脚分别与4V5、电感L4一端、电容C70一端、电容C71一端、电容C73一端、电容C72一端、电感L9一端相连，L4另一端分别与电阻R15一端、U11的2脚相连，R15另一端分别与电容C68一端、U11的3脚相连，C68另一端分别与电容C67一端、Balun_0900BL18B100芯片T3的2脚相连，C67另一端接地，U11的4脚分别与电阻R21一端、电容C69一端相连，R21另一端接4V5，C69另一端接地；
L9另一端分别与U11的5脚、U11的6脚、U11的7脚、U11的8脚、电容C75一端、电容C74一端相连，C75另一端接地，C74另一端接LFCN-1000D+芯片U6的1脚，U6的2脚接Coupler_RCP890A05芯片T2的4脚，T2的1脚接天线J1，T2的2脚分别与电阻R11一端、电阻R12一端相连，电阻R11另一端、电阻R12另一端接地；T2的3脚通过C51接Balun_0900BL18B100芯片T4的2脚，T4的4脚通过电容C76接AS3991芯片U4的9脚，T4的6脚通过电容C77接AS3991芯片U4的7脚。
3.根据权利要求1所述一种开关柜温升故障监测系统，其特征在于所述单片机采用C8051F340芯片U1，U1的11脚分别与3V3、U1的10脚、电容C1一端相连，C1另一端接地；
U1的12脚分别与5V、电感L1一端相连，L1另一端分别与USB接插件J46的1脚、电阻R3一端、USB_Mini_B接插件J11的1脚相连，R3另一端接J5；
U1的13脚分别与电阻R2一端、电阻R4一端相连，R2另一端分别与电容C3一端、电容C2一端、电阻R1一端、Reset接插件J40一端、开关S1一端相连，S1另一端分别与J40另一端、地相连，R1另一端接3V3，电容C3另一端、电容C2另一端接地，R4另一端接U1的15脚；
U1的14脚接J6；
U1的8脚分别与J46的2脚、J11的3脚相连；
U1的9脚分别与J46的3脚、J11的2脚相连；
U1的22脚接发光二极管D4的阴极，D4的阳极通过电阻R23接3V3；
U1的21脚接发光二极管D5的阴极，D5的阳极通过电阻R24接3V3；
U1的17、16脚分别与SBUS接插件J45的2、3脚对应相连，
U1的36脚通过电阻R5接发光二极管D1的阴极，D1的阳极接3V3；
U1的37脚接EN，U1的38脚接CLK；
U1的39～46脚分别与IO7～IO0对应相连；
U1的47脚接CLKSYS；
U1的3脚接IRQ，U1的4脚接PA_xON；
U1的5脚通过开关S2接地。
4.根据权利要求1所述一种开关柜温升故障监测系统，其特征在于所述电源模块包括AS1340_TDFN8芯片U7、AS1340_TDFN8芯片U8、AS1326A_TDFN10芯片U9和AS1364_TDFN8芯片U10，U7的2脚分别与电感L7一端、U7的1脚、电容C22一端、电容C19一端、电容C54一端、电容C60一端、电感L8一端、电阻R22一端、肖特基二极管D3阴极、保险丝F1一端相连，F1另一端接3.6V，D3的阳极分别与地、电容C22另一端、电容C19另一端、电容C54另一端、U7的9脚、U7的7脚、电阻R17一端、电容C80一端、电容C59一端、电容C57一端、U8的8脚、U8的9脚、电阻R27一端、电容C58一端、C60另一端、U9的6脚、电容C63一端、U9的3脚、U9的11脚、U9的7脚、电阻R20一端、电容C62一端、电容C61一端、电容C64一端、U10的8脚、U10的9脚、电阻R29一端、电容C65一端相连；
L7另一端分别与U7的5脚、肖基特二极管D2阳极相连，D2阴极分别与电容C56一端、电阻R16一端、5.5V、电容C80另一端、电容C59另一端、电容C57另一端、U8的3脚、U8的4脚、U8的2脚、 电阻R25一端相连，R25另一端分别与U8的6脚、U8的5脚、电阻R28一端、5V、电容C58另一端相连，R28另一端分别与U8的7脚、设置R27另一端相连；
L8另一端接U9的8脚，R22另一端分别与PA_xON、U9的10脚相连，C63另一端分别与U9的1、2脚相连，U9的4脚分别与R20另一端、电阻R19一端相连，R19另一端分别与U9的5脚、C62另一端、电阻R18一端相连，R18另一端分别与U9的9脚、C61另一端、5.0V、C64另一端、电阻R36一端、电阻R26一端、U10的3脚、U10的4脚相连，R36另一端分别与EN_PA、U10的2脚相连，R26另一端分别与U10的5脚、U10的6脚、电阻R30一端、4V5、电容C65另一端相连，R30另一端分别与U10的7脚、R29另一端相连。
5.根据权利要求1所述一种开关柜温升故障监测系统，其特征在于所述RFID控制电路包括SP-10S5-CE 型5V SOURCE芯片、ADUM1201芯片、MAX485型485芯片、TLV1117LV33DCYR芯片，5V SOURCE芯片的1脚接二极管D1的阳极，D1的阴极分别与5V-RF、电阻R2一端相连，R2另一端接发光二极管LD2的阳极，LD2的阴极接GND；5V SOURCE芯片的3脚接L，5V SOURCE芯片的4脚接N；
ADUM1201芯片的1脚分别与3V3、电容C1一端相连，C1另一端接GND，ADUM1201芯片的2～7脚分别与RXDIN、TXDIN、GND、GND、TXDOUT、RXDOUT对应相连，ADUM1201芯片的8脚分别与5Vin、电容C2一端相连，C2另一端接GND；
485芯片的1～7脚分别与5Vin、RXDOUT、TXDOUT、GND、485A、485B、485G对应相连；
TLV1117LV33DCYR芯片的3脚分别与5Vin、电容CT1正极、电容C3一端相连，CT1负极分别与C3另一端、GND、TLV1117LV33DCYR芯片的1脚、电容C4一端、电容CT2负极、发光二极管LD1的阴极相连，TLV1117LV33DCYR芯片的2脚分别与C4另一端、3V3-1、CT2正极、电阻R1一端相连，R1另一端接LD1的阳极。
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2020
- 2020-10-16 CN CN202011108756.XA patent/CN112268625A/zh active Pending
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