CN113503979A - 一种电力电缆无线测温系统 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种电力电缆无线测温系统，包括多个内置测温节点的测温装置，每个测温节点以无线的方式接入系统网关，所述系统网关以无线的方式与监控主机相连接；所述测温装置设置在电缆上，用于检测电缆温度信息并发送到系统网关；所述系统网关用于获取各个测温节点采集的温度信息并发送给监控主机；所述监控主机用于检测温度信息异常时发出报警信息。本发明安全可靠，降低了人力维护成本及保障了人身安全。

Description

一种电力电缆无线测温系统
技术领域
本发明属于电缆技术领域，尤其涉及一种电力电缆无线测温系统。
背景技术
随着工业发展、科技进步，社会对电力的需求也大大增加。故电力行业发展更是极为迅猛，与此同时，我国的总体用电量也在不断上升，这也导致电力系统中存在众多的安全隐患，并没有非常的完善，电力安全事故在日常生活中时有发生，这也直接威胁着人们的人身安全和财产损失。因此，保证电力系统能够安全、可靠、稳定的运转，是当今极需解决的问题。
电力电缆作为传递电能的关键装置，在电力系统运转的过程中，若电力电缆长期处于一个过负荷的状态，即大电压、大电流的状态下，电力电缆的表面温度迅速升高。尤其是电缆散热较差的地方，例如线路相连、拐弯、布线较为紧凑的地方等。线路温度异常使其加速老化，进而接触电阻升高，泄露电流变大，又迫使温度上升，形成了一个恶性循环，这个过程导致线路碳化，可能造成绝缘击穿，导致火灾发生。甚至电力系统陷入瘫痪，带来难以估计的损失。
综上所述，电力电缆运行状态异常，常常会伴随其表面温度的变化。因此，对电力电缆表面温度实时监测，可以及时的发现过热点，工作人员能够第一时间前往现场进行修复，避免电气事故发生，减少损失。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明设计了一种电力电缆无线测温系统，可以实时监测电力电缆表面温度，并支持在PC端和安卓APP界面显示，具有温度报警、短信通知、曲线显示历史报警信息等功能。
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案为：
一种电力电缆无线测温系统，包括多个内置测温节点的测温装置，每个测温节点以无线的方式接入系统网关，所述系统网关以无线的方式与监控主机相连接；所述测温装置设置在电缆上，用于检测电缆温度信息并发送到系统网关；所述系统网关用于获取各个测温节点采集的温度信息并发送给监控主机；所述监控主机用于检测温度信息异常时发出报警信息；其中，所述测温装置为表带式结构，包括表带主体S1、主体右侧表带S2、主体左侧表带S3、主体顶盖S8、顶盖S8中心位置开孔S4、与右侧表带S2右相邻的主体一面开有矩形小孔S5，左侧表带S3靠左开有环形小孔S6，测温节点设置在主体S1中，右侧表带S2与左侧表带S3能够紧密连接在一起，将测温装置紧密设置在线缆上；
所述测温节点至少包括单片机1、温度传感器2、电源模块3和无线通信模块4，温度传感器2能从开孔S4中伸出；
所述系统网关至少包括单片机5、存储模块6、无线通信模块7、RS485通信模块8、4G模块9和电源模块10。
作为进一步的改进方案，右表带S12表面具有梯形防滑纹，顶盖S8中心位置开有小孔S4，孔直径为0.5cm；左表带S3距主体5cm处开有环形小孔S6，直径为1cm。
作为进一步的改进方案，所述的测温节点中单片机1选用STM32L011F4芯片。
作为进一步的改进方案，所述的测温节点中无线通信模块4选用LoRa通信模块，其所用芯片为SX1278。
作为进一步的改进方案，所述的系统网关中单片机5选用PIC32MM0064芯片。
作为进一步的改进方案，所述的系统网关中4G模块9选用TAS-LTE-363型号。
作为进一步的改进方案，所述的系统网关中RS485通信模块8选用芯片为MAX3485。
作为进一步的改进方案，所述系统网关中无线通信模块7选用与测温节点相同的LoRa通信模块。
作为进一步的改进方案，所述监控主机包括安卓APP11和物联网云平台12。
作为进一步的改进方案，所述测温装置为表带式结构，表带主体为矩形结构，其长、宽、高适用于测温节点硬件电路板大小。表带主体顶盖中心位置开有小孔，方便温度传感器伸出，与电力电缆接触，准确测量其温度。主体右侧的表带表面附有梯形螺纹，用于扣紧表带防止脱落。主体左侧表带左端开有环形孔，孔径大小与主体右侧表带宽度相同。以右侧表带为参照，与其右相邻的表带主体一面开有矩形小孔，方便测温节点开关机操作。
所述测温节点包括电源模块、温度传感器、单片机和无线通信模块，所述温度传感器和无线通信模块都与单片机相连，温度传感器用于采集温度数据，无线通信模块用于将数据发送给系统网关。所述电源模块为整个测温节点供电。
所述系统网关包括单片机、存储模块、无线通信模块、RS485通信模块、4G模块和电源模块，所述电源模块为整个网关供电，所述存储模块、无线通信模块、4G模块和RS485通信模块都与单片机相连接。存储模块用于保存测温节点上传数据信息，RS485通信模块和监控主机通信。所述4G模块用于转发数据并接入物联网云平台。
所述监控主机包括物联网云平台和安卓APP。所述安卓APP借用安卓工控屏，实时显示当前测温节点运行状态，保存报警记录。所述物联网云平台可以多地点实时监控节点运行状态。
优选地，所述测温节点单片机采用STM32L011F4芯片。
优选地，所述测温节点温度传感器采用NTC热敏电阻。
优选地，所述无线通信模块采用LoRa通信模块。
优选地，所述测温节点电源模块采用ER14250 3.6V锂电池供电。
优选地，所述系统网关单片机采用PIC32MM0064芯片。
优选地，所述系统网关存储模块采用AT24C02芯片。
优选地，所述系统网关无线通信模块选用LoRa通信模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：测温节点定时采集电缆的温度，并将采集的温度数据与监控主机设置的上报温差对比，如果超过阈值，上报数据。监控主机可最大接收250个节点的数据信息，并将数据转发给监控主机，并通过4G模块接入物联网云平台，通过RS485通信模块将数据转发给安卓APP。物联网云平台可随时登录查看当前所有节点运行状态，安卓APP界面实时更新当前节点运行状态，保证进场服务和远程服务双监控。监控主机具有记录历史温度信息功能，并绘制成曲线图显示，可明显地发现异常状态，当出现温度异常状态，物联网云平台会及时报警，并发送报警短息至绑定手机。本发明可靠性好，功能完善，不需要人工排查电力电缆工作情况，有效降低人力、物力成本。
附图说明
图1为发明具体实施例的电力电缆无线测温系统总体结构框图。
图2为发明具体实施例的电力电缆无线测温系统中测温装置的外形结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
参见图1、图2，本发明的电力电缆无线测温系统及测温装置包括测温节点及其装置、系统网关和监控主机三部分，所述测温节点包括单片机1、温度传感器2、电源模块3和无线通信模块4。所述系统网关包括单片机5、存储模块6、无线通信模块7、RS485通信模块8、4G模块9和电源模块10。所述监控主机包括安卓APP11和物联网云平台12。
所述测温装置外形结构为表带式结构，包括表带主体S1、主体右侧表带S2、主体左侧表带S3、主体顶盖S8、顶盖S8中心位置开孔S4、与右侧表带S2右相邻的主体一面开有矩形小孔S5，左侧表带S3靠左开有环形小孔S6。其中，测温节点设置在主体S1中，温度传感器能从开孔S4中伸出，与线缆紧密设置在一起，右侧表带S2与左侧表带S3能够紧密连接在一起，将测温装置紧密设置在线缆上。
具体实施例中，所述测温节点安装装置主体S1长度为29mm，宽度为32mm，高度为21mm，能够容纳测温节点硬件电路板且贴靠紧密。右表带S2长30cm，表面具有梯形防滑纹，当扣紧之后绑在电缆上时，不易脱落。左表带S3长6cm，距离表带主体S1左表面5cm处开有环形小孔S6。S6环形小孔直径为1cm，刚好满足右表带S2穿过。顶盖S8中心开的圆形小孔S4直径为0.5cm，其大小能够保证温度传感器伸出。主体S1背面开的矩形小孔S5长为0.5cm，宽为0.2cm，能够让所述测温节点开关伸出，方便人为控制。
具体实施例中，所述测温节点中单片机1用于接收温度传感器2采集的温度数据并对数据进行处理，处理之后的数据经过无线通信模块4上报给系统网关，电源模块3为整个测温节点进行供电。
所述测温节点中单片机1选用芯片型号为STM32L011F4，该芯片具有5中低功耗模式，待机模式下电流仅0.23uA，具有灵活电压控制架构。单片机1开启调压器低功耗模式控制系统功耗。内部RTC定时唤醒采集ADC采集温度数据。
温度传感器2选用热敏电阻，其体积小，鲁棒性好，测温范围广，适合用于电力电缆环境下。
电源模块3选用ER14250 3.6V 1200mAh锂电池供电。
无线通信模块4选用LoRa通信模块，LoRa通信模块具有通信距离远，功耗低，单网可接入节点容量大等优点。LoRa通信模块与单片机1通过4个引脚相连，分别为SCK、MISO、MOSI、NSS，采用SPI通信方式进行数据传输。可以灵活配置扩频因子和带宽，保证通信范围灵活性。
具体实施例中，所述系统网关可以最大接入250个测温节点，将所有接入的测温节点上报的数据信息转发给监控主机。其中单片机5选用芯片型号为PIC32MM0064，属于工业级应用单片机，其分别与存储模块6、无线通信模块7、RS485通信模块8、4G模块9和电源模块10相连接。
存储模块6选用选用AT24C02模块，与单片机5的SCL和SDA引脚相连，利用用I2C时序完成对EEPROM的操作。用于保存所有节点的ID和地址信息。
无线通信模块7选用LoRa通信模块，用于与节点进行组网无线通信。
RS485通信模块8选用芯片信号为MAX3485，该芯片供电电压只需3.3V，其余功能与MAX485相同，可以节省额外的供电引脚。RS485通信模块8与单片机5由3个引脚相连，其中一个控制引脚决定其处于接收还是发送状态，RS485通信模块8用于系统网关和监控主机通信。
4G模块9选用TAS-LTE-363模块，用于转发所有测温节点数据给物联网云平台12。其支持TCP、UDP、MQTT、HTTP、阿里云直连等工作模式，可以远程固件升级，支持自定义网络状态上报。
电源模块10选用外部5V供电，通过AS1117稳压芯片稳压到3.3V，为整个系统网供电。
具体实施例中，所述监控主机用于实时显示当前所有节点运行状态，并且可以查看历史温度信息，温度曲线图，当出现异常状况，及时进行短信报警。
物联网云平台12接入阿里云平台，4G模块9具有阿里云直连工作模式，将数据直接上传至阿里云平台。
安卓APP11通过接收RS485通信模块9上传的所有节点数据，进行实时显示，并将所有信息保存到数据中。安卓APP11利用了Android组件中最基本的组件Activity，通过多个Activity完成多个界面设计，包括实时数据显示界面、参数配置界面等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电力电缆无线测温系统，其特征在于，包括多个内置测温节点的测温装置，每个测温节点以无线的方式接入系统网关，所述系统网关以无线的方式与监控主机相连接；所述测温装置设置在电缆上，用于检测电缆温度信息并发送到系统网关；所述系统网关用于获取各个测温节点采集的温度信息并发送给监控主机；所述监控主机用于检测温度信息异常时发出报警信息；其中，所述测温装置为表带式结构，包括表带主体S1、主体右侧表带S2、主体左侧表带S3、主体顶盖S8、顶盖S8中心位置开孔S4、与右侧表带S2右相邻的主体一面开有矩形小孔S5，左侧表带S3靠左开有环形小孔S6，测温节点设置在主体S1中，右侧表带S2与左侧表带S3能够紧密连接在一起，将测温装置紧密设置在线缆上；
所述测温节点至少包括单片机1、温度传感器2、电源模块3和无线通信模块4，温度传感器2能从开孔S4中伸出；
所述系统网关至少包括单片机5、存储模块6、无线通信模块7、RS485通信模块8、4G模块9和电源模块10。
2.根据权利要求1所述的电力电缆无线测温系统，其特征在于，其特征在于，右表带S12表面具有梯形防滑纹，顶盖S8中心位置开有小孔S4，孔直径为0.5cm；左表带S3距主体5cm处开有环形小孔S6，直径为1cm。
3.根据权利要求1所述的电力电缆无线测温系统，其特征在于，所述的测温节点中单片机1选用STM32L011F4芯片。
4.根据权利要求1所述的电力电缆无线测温系统，其特征在于，所述的测温节点中无线通信模块4选用LoRa通信模块，其所用芯片为SX1278。
5.根据权利要求1所述的电力电缆无线测温系统，其特征在于，所述的系统网关中单片机5选用PIC32MM0064芯片。
6.根据权利要求1所述的电力电缆无线测温系统，其特征在于，所述的系统网关中4G模块9选用TAS-LTE-363型号。
7.根据权利要求1所述的电力电缆无线测温系统，其特征在于，所述的系统网关中RS485通信模块8选用芯片为MAX3485。
8.根据权利要求1所述的电力电缆无线测温系统，其特征在于，所述系统网关中无线通信模块7选用与测温节点相同的LoRa通信模块。
9.根据权利要求1所述的电力电缆无线测温系统，其特征在于，所述监控主机包括安卓APP11和物联网云平台12。
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