CN201397200Y - 开关柜温度远程在线监测系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种开关柜温度远程在线监测系统，其主要包括若干传感器电路和主机构成的无线zigbee数据通信网络，传感器电路设置在开关柜触点附近或母线排上，采集开关柜的温度信息，并将采集的温度信息通过zigbee数据通信网络向主机传送信息。本实用新型的数据传输采用了2.4GHz的zigbee技术，该技术组网比较简单，很难受到其它信号的干扰，具有较好的抗干扰能力和更远的传输距离；传感器电路体积小，功耗极低；系统集成度很高，使用安全，测量准确，数据传输可靠。

Description

开关柜温度远程在线监测系统
技术领域：
本实用新型涉及电力系统供电设施，特别涉及电力设施用高压配电柜，更具体地说是关于开关柜内触点及母线排的实时在线温度监测。
背景技术：
变电站的高压开关柜是重要的电器设备，在设备长期运行过程中，开关柜中的触点和母线排连接处等部位因老化或接触电阻过大而发热，这个老化发热是个长期的持续过程，有的可能持续几个月才能够显现出来，又因为柜内具有裸露的高压，对这些发热部位的温度监测无法用常规的办法进行实施，特别是现在大量无人值守变电站的投入使用，常规的人工巡检方法更是不能够胜任。由于不能及时检测到开关柜异常情况下温度的变化情况，最终导致火灾事故的发生，造成不可避免的损失。通过监测开关柜内触点温度的实时运行情况，及时反馈触点的温度信息是有效防止开关柜事故发生的有效解决办法。但由于开关柜内狭小的结构限制，又无法进行常规的温度测量和人工巡查测温，因此实现温度在线监测是保证高压开关柜安全运行的重要手段。目前市面上用于开关柜测温的产品多存在安装不方便，如红外、光纤等方式对安装要求很高；使用不安全，部分产品需要从高压母线取电，存在安全隐患；测量不准确，许多产品不能直接接触触点或母线排，而是通过间接测温，如红外方式；监测数据传输不可靠，如采用低频调频和光纤等通信的产品，在数据传输中易受到其它信号的干扰。
实用新型内容：
本实用新型所要解决的技术问题就是针对以上不足而提供一种开关柜温度远程在线监测系统，该系统采用可充电电池供电，接触式测温，通过zigbee无线技术进行数据传输，解决了设备走线困难、不易安装等问题；具有安装方便、测温精确、数据传输安全可靠等特点，能够及时反馈触点的温度信息，有效防止开关柜事故的发生。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种开关柜温度远程在线监测系统，其主要包括若干传感器电路和主机构成的无线zigbee数据通信网络，传感器电路设置在开关柜触点附近或母线排上，采集开关柜的温度信息，并将采集的温度信息通过zigbee数据通信网络向主机传送信息。
传感器电路主要由增强型单片机U1，通信模块U2，温度传感器U3和可充电电池组成，增强型单片机U1与通信模块U2、温度传感器U3连接，处理温度传感器U3采集的温度信息，并将该信息处理后输送给通信模块U2以无线zigbee数据传输的形式传送至主机。
传感器电路与可充电电池连接，由可充电电池供电，充一次电的使用时间为3-6年，避免重复更换电池的麻烦。
增强型单片机U1采用STC12C5410，STC12C5410单片机内部集成大容量程序FLASH、大容量数据SRAM、复位电路、硬件看门狗，所以外部电路非常简洁。
温度传感器U3采用TMP100，TMP100是I2C串行接口方式的数字温度传感器，该传感器的位数达到12位，精确度达到±2℃，能够很好的满足系统要求。
主机主要包括处理器单元基于其连接的系统管理单元、zigbee通信模块、LCD显示单元、键盘输入单元和GSM/GPRS通信单元。
处理器单元采用采用增强型的单片机ATmega64L，该处理器片上资源非常丰富，含有64K的程序FLASH、4K的SRAM、两个串行通信口，32个通用I/O口等，所以系统集成度很高，基本不需要太多的外围器件。
本实用新型能够达到的有益效果是：
1、本实用新型的数据传输采用了2.4GHz的zigbee技术，该技术组网比较简单，能够形成类似于电信基站的网络路由方式，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信，进行数据的“接力”；超低功耗，便于电池供电；抗干扰能力强，保密性好，误码率低：Zigbee收发模块使用的是2.4G直序扩频技术，很难受到其它信号的干扰，比起一般FSK，ASK和跳频的数传电台来，具有更好的抗干扰能力和更远的传输距离。
2、本实用新型的传感器电路体积仅有香烟盒大小，能够直接安装在触点附近或母线排上，并且采用可充电电池的供电方式，避免了额外的走线，且功耗极低。
3、本实用新型主机处理器单元采用采用增强型的单片机ATmega64L，系统集成度很高，基本不需要太多的外围器件，使用安全，测量准确，数据传输可靠。
附图说明：
图1为本实用新型的组网网络拓扑图。
图2为本实用新型传感器电路的逻辑框图。
图3为本实用新型传感器电路的电路原理图。
图4为本实用新型主机的逻辑框图。
图5位本实用新型主机的电路原理图。
具体实施方式：
如图1、图2、图3、图4、图5所示，该开关柜温度远程在线监测系统包括一台主机、1-256个传感器电路两部分组成，主机与传感器电路组成一个zigbee数据通信网络。如图3所示：节点1为主机，其它节点为传感器电路，传感器与主机之间的数据通信以数据路由的方式进行。如节点8向主机传数据，可以以⑧->⑥->④->①、⑧->⑦->③->①或⑧->⑤->④->①等多种路径进行，那个路径信号好走哪条，不受空间距离的限制，增强数据传输的可靠性。
传感器电路主要由增强型单片机U1，通信模块U2，温度传感器U3和可充电电池组成，增强型单片机U1与通信模块U2、温度传感器U3连接，处理温度传感器U3采集的温度信息，并将该信息处理后输送给通信模块U2以无线zigbee数据传输的形式传送至主机，传感器电路与可充电电池连接，由可充电电池供电，充一次电的使用时间为3-6年，避免重复更换电池的麻烦。增强型单片机U1采用STC12C5410，STC12C5410单片机内部集成大容量程序FLASH、大容量数据SRAM、复位电路、硬件看门狗，所以外部电路非常简洁，STC12C5410单片机通过串行接口与zigbee模块连接，中间的电阻R1、R2是为了限流保护双方的通信接口，同时起到抗干扰的作用。STC12C5410单片机通过控制效应管Q1开关zigbee模块的电源是为了在系统休眠状态关闭zigbee的供电，进一步降低功耗。温度传感器U3采用的TMP100是I2C串行接口方式的数字温度传感器，该传感器的位数达到12位，精确度达到±2℃，能够很好的满足系统要求，由于处理器STC12C5410没有I2C接口，所以通过模拟I2C接口的方式与TMP100通信，电阻R4、R5同样起到保护接口和抗干扰的作用，电池B1为可充电电池，整个传感器部分采用电池B1供电。
主机主要包括处理器单元基于其连接的系统管理单元、zigbee通信模块、LCD显示单元、键盘输入单元和GSM/GPRS通信单元。处理器单元采用采用增强型的单片机ATmega64L，该处理器片上资源非常丰富，含有64K的程序FLASH、4K的SRAM、两个串行通信口，32个通用I/O口等，所以系统集成度很高，基本不需要太多的外围器件。芯片U4、电阻R1、开关K1组成系统管理单元，它主要负责系统的上电复位，外部看门狗复位，防止异常情况下程序跑飞，保证系统的稳定性。芯片U6、电阻R2、电阻R3、电阻R4、MOS管Q1与单片机ATmega64L的27、28、29管脚组成zigbee的通信部分，电阻R2，电阻R3同样也起到保护管脚和抗干扰作用，通过MOS管Q1起到控制zigbee模块电源的作用，可以在zigbee模块异常情况下控制电源开关使模块恢复正常。插接件J4、可调电阻RT1、电阻R17、电阻R18、三极管Q2为主机的LCD显示单元，本系统采用分辨率为192×128的液晶显示屏，可调电阻RT1调整液晶屏的对比度，通过三极管Q2控制液晶屏的背光，液晶屏显示各个节点的实时温度值，也可配合系统键盘按键进行报警温度值的设定等。电阻R9-R16、电容C5-C8，插接件J3组成系统的键盘输入单元，各个按键的瓷片电容是为了硬件去除抖动干扰信号。芯片U7、电阻R6-R8、插接件J2、可抑制二极管TVS1-TVS3，电容C15、C16，和单片机ATmega64L串行通信口0组成系统的GSM/GPRS通信单元，与主站端实时保持通信。

Claims (7)

1、一种开关柜温度远程在线监测系统，其特征在于：其主要包括若干传感器电路和主机构成的无线zigbee数据通信网络，传感器电路设置在开关柜触点附近或母线排上，采集开关柜的温度信息，并将采集的温度信息通过zigbee数据通信网络向主机传送信息。
2、如权利要求1所述的开关柜温度远程在线监测系统，其特征在于：传感器电路主要由增强型单片机(U1)，通信模块(U2)，温度传感器(U3)和可充电电池组成，增强型单片机(U1)与通信模块(U2)、温度传感器(U3)连接，处理温度传感器(U3)采集的温度信息，并将该信息处理后输送给通信模块(U2)以无线zigbee数据传输的形式传送至主机。
3、如权利要求2所述的开关柜温度远程在线监测系统，其特征在于：传感器电路与可充电电池连接，由可充电电池供电。
4、如权利要求2所述的开关柜温度远程在线监测系统，其特征在于：增强型单片机(U1)采用STC12C5410。
5、如权利要求2所述的开关柜温度远程在线监测系统，其特征在于：温度传感器(U3)采用TMP100。
6、如权利要求1所述的开关柜温度远程在线监测系统，其特征在于：主机主要包括处理器单元基于其连接的系统管理单元、zigbee通信模块、LCD显示单元、键盘输入单元和GSM/GPRS通信单元。
7、如权利要求6所述的开关柜温度远程在线监测系统，其特征在于：处理器单元采用采用增强型的单片机ATmega64L。
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