CN203204767U - 接触式无线测温电气火灾探测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种接触式无线测温电气火灾探测系统，其包括接触式无线测温器、剩余电流探测器和主控系统；所述接触式无线测温器包括多个自取电无线测温模块，自取电无线测温模块上的温度传感器采用接触方式实时采集被测点的温度，通过Zig Bee无线通信方式发送到所述主控系统集中进行实时监控。主控系统对剩余电流探测器下级终端电流探头传入的信号进行显示和智能分析处理，实现越限报警，并能查看到具体线路的故障点，完成监控综合处理，及时消除事故隐患。本实用新型能够有效解决传感器节点与监控端之间的布线难，测量点分散以及因线路物理故障而影响测量稳定性和准确性的问题，改善了系统的维护性和经济性。

Description

接触式无线测温电气火灾探测系统

技术领域

本实用新型涉及一种输配电领域的火灾探测系统，具体涉及一种接触式无线测温电气火灾探测系统。特别是应用了Zig Bee的接触式无线技术，在传感器节点与监控端之间采用无线信息传输方式，提升了系统的稳定性、环保性、易维护性和信号的传输质量。

背景技术

目前应用的电气火灾监控系统一般包括剩余电流监控器、温度探测器。监控系统获取的温度信号采用有线传输，在设计和应用中存在相关设备较多，成本较高，容易受接触点高温影响，维修困难等局限性。在有些电气火灾监控系统中，温度探测器还需随带电源，需定期更换电池，造成污染，额外增加维护成本，同时还可能会出现后期电池电量不足的情况，极易造成系统工作不稳定，影响测量的稳定性和准确性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种温度信号无线收发功能和自取电装置。利用Zig Bee技术实现温度传感器节点和监控端之间的无线通信，避免了后期线路物理故障带来的不稳定而影响到检测的准确性。

为解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种接触式无线测温电气火灾探测系统，其包括接触式无线测温器、剩余电流探测器和主控系统；所述主控系统包括MSP430F149型监控主机、电源、显示装置、串行通讯装置、报警输出装置、按键、无线接收器；所述剩余电流探测器包括剩余电流互感器、运算放大器、A/D转换模块；所述接触式无线测温器包括至少一个自取电无线测温模块，每个自取电无线测温模块包括MSP430F149型CPU、复位开关、自取电装置、无线发射装置、温度传感器；

至少一个自取电无线测温模块上的温度传感器所采集的被测点温度，由无线发射装置通过Zig Bee无线通信方式发送到所述主控系统的无线接收器，并集中传送到所述主控系统的MSP430F149型监控主机进行实时监控。

在上述技术方案中，所述剩余电流探测器的剩余电流互感器从供电导线处感应剩余电流，经运算放大器的放大处理，再经A/D数模转换器将模拟信号转换成数字信号传至所述主控系统的MSP430F149型监控主机进行分析。

在上述技术方案中，所述自取电无线测温模块的自取电装置包括开关电源、整流电路和电流互感器，所述电流互感器将从供电导线取得感应能量，经所述整流电路整流处理，再经所述开关电源变换输出3.6V电压。

在上述技术方案中，所述主控系统的无线接收器和所述自取电无线测温模块都具有IEEE802.15.4兼容无线收发器。

在上述技术方案中，所述主控系统的无线接收器和所述自取电无线测温模块的无线发射装置采用CC2530芯片作为Zig Bee主控芯片，采用32MHz的晶振给所述CC2530芯片提供主频信号。

在上述技术方案中，所述自取电无线测温模块还包括有为其供电的电池。

在上述技术方案中，所述的温度传感器接触式采集被测点温度信号。

在上述技术方案中，所述MSP430F149型监控主机的分析结果被传送到所述显示装置进行显示。

本实用新型取得了以下技术效果：

通过设计基于Zig Bee技术的无线网络和自取电装置，接触式自取电无线测温模块可不用考虑电源维护问题，自动从供电导线处取电。通过设计无线收发装置，温度信号以无线方式传输，免去许多中间环节，解决了布线和多点测量难的问题，系统结构更趋简捷，可扩展性增强，显著地提高了系统的经济性、维护性和信号的稳定性。本实用新型技术方案能够有效解决传感器节点与监控端之间的布线难，测量点分散以及因线路物理故障而影响测量稳定性和准确性的问题，改善了系统的维护性和经济性。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理示意图；

图2为本实用新型系统接触式自取电无线测温模块的结构示意图。

图中标记：1-MSP430F149型监控主机；2-电源；3-晶振电路；4-显示装置；5-串行通讯装置；6-报警输出装置；7-按键；8-无线接收器；9-Zig Bee无线网络；10-自取电无线测温模块；11-剩余电流探测器；12-MSP430F149型CPU；13-复位开关；14-电池；15-自取电装置；16-无线发送装置；17-温度传感器。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新型提供了一种接触式无线测温电气火灾探测系统，其包括接触式无线测温器、剩余电流探测器和主控系统这三个主要部分。所述主控系统由MSP430F149型监控主机1、电源2、晶振电路3、显示装置4、串行通讯装置5、报警输出装置6、按键7、无线接收器8组成；电源2、晶振电路3、显示装置4、串行通讯装置5、报警输出装置6、按键7、无线接收器8均与MSP430F149型监控主机1相连接。MSP430F149型监控主机1采用MSP430F149型CPU；采用无线接收器8通过Zig Bee无线网络9接收被测点的温度信号；通过串口通讯装置5，可远程发送各种测试信号；可通过按键7对参数进行设置；所述主控系统采集的温度和剩余电流等测试信号，可通过显示装置4显示，还可通过报警输出装置6发出越限报警信号。

所述剩余电流探测器11包括剩余电流互感器、运算放大器、A/D转换模块，剩余电流探测器11由剩余电流互感器从供电导线处感应剩余电流，经运算放大器的放大处理，再经A/D数模转换器将模拟信号转换成数字信号传至所述主控系统的MSP430F149型监控主机1进行分析，MSP430F149型监控主机1对所采集漏电信号进行运算处理，数模转换，最后进行分析处理，将测量数据和分析结果通过显示装置4进行显示。通过所述主控系统的MSP430F149型监控主机1，对所述剩余电流探测器11的下级终端电流探头所采集的信号进行显示和智能分析处理，可判断出每只下级终端电流探头的状态，实现越限报警，并能通过漏电监控主机看到具体线路的故障点，完成监控综合处理，及时消除事故隐患。

所述接触式无线测温器包括多个自取电无线测温模块10，每个自取电无线测温模块10包括MSP430F149型CPU12、复位开关13、电池14、自取电装置15、无线发射装置16、温度传感器17；复位开关13、电池14、自取电装置15、无线发射装置16、温度传感器17均与MSP430F149型CPU12相连接。自取电无线测温模块10的电源可以采用自取电式和干电池式中的至少一种，所述的自取电装置15由开关电源、整流电路和电流互感器组成，电流互感器将从供电导线取得感应能量，经整流电路整流处理，再经开关电源变换输出3.6V电压，为MSP430F149型CPU12、无线发射装置16和温度传感器17供电，同时还可为电池14进行充电。

所述接触式无线测温器通过多个自取电无线测温模块10上的温度传感器17，采用接触方式实时采集被测点的温度，通过无线发射装置16，采用Zig Bee技术的无线通信方式，将在各个被测点处所获得温度值发送到所述主控系统，由所述主控系统的无线接收器8接收后，传送到MSP430F149型监控主机1进行分析处理，显示被测点的温度，从而对被测目标的温度和火灾实现集中实时监控。

Zig Bee无线网络9基于Zig Bee技术构建，具有低成本、低功耗和低速率的特点，能够使得多个自取电无线测温模块10自动组网、灵活便捷，从而实现温度信号在自取电无线测温模块10与主控系统间的无线方式传送。主控系统与自取电无线测温模块10之间采用无线网络进行数据连接，大大简化了整个接触式无线测温电气火灾探测系统的结构和布线，便于安装检查，提高了系统安全性和维护性。

本实用新型所提供的接触式无线测温电气火灾探测系统具有如下功能和特点：

故障检测与监控：MSP430F149型监控主机1通过采集剩余电流、各测点的温度及其它信号，进行内部转换，信号滤波，放大处理，将相关电气信号通过人机界面显示，还可利用按键控制电路对相关参数进行设定，达到故障检测的功能。同时对实时数据进行分析，判断和存储，检测到故障信号时，发出分闸信号使断路器分闸，保护电力设备，并记录故障，便于电力部门查找原因。

Zig Bee无线通讯技术：本系统选用CC2530作为Zig Bee主控芯片，采用32MHz的晶振给主控芯片提供主频，CC2530具有一个IEEE802.15.4兼容无线收发器。采用RF内核控制模拟无线模块。另外，它提供了MCU和无线设备之间的一个接口，可以发出命令，读取状态，自动操作和确定无线设备事件的顺序。无线设备还包括一个数据包过滤和地址识别模块。节点设置外置天线，CC2530的射频信号是差分输出，而天线是单端输出，所以添加一个平衡-不平衡变换器，以此实现Zig Bee无线通讯技术。自取电无线测温模块基于数字化故障指示器和导线自取电技术，分别安装到高压输电线路(或者开关柜母排)上，实时在线测量该点温度、负荷电流(可选)、线路电压(可选)、短路故障检测(可选)、断路监测(可选)，并以无线方式将数据上传到温度显示终端，实现测量值的显示和越限报警，及时消除事故隐患。由于解决了布线问题，自取电无线测温模块10可以实现高密次、长期的双向无线通讯，且采用自取电技术，用户再也不用担心电池损耗，完全实现免维护。

电气信号的监测：接触式无线测温电气火灾探测系统内部采用光电耦合器，继电器等器件为当前电网预留一些开入量，用以监测如变压器油温过高报警，轻瓦斯，高温，超高温报警等报警信号。同时预留开出量，当发现有报警信号时，在分闸的同时，开出量节点可发出报警信号。

采用开关电源技术：直接通过一次高压电流互感器从高压线路互感获得能源为监控系统供电，同时采用滤波，运放，A/D采样等技术采集高压电气参数，监测当前电网的相关参数，如三相电流，零序电流，变压器油温等，并实现三段式保护，变压器保护，分闸，重合闸，轻瓦斯，重瓦斯，高温报警，超高温报警等保护功能。

从上述技术方案可以看出，由于本实用新型实例特别采用了Zig Bee无线传输技术，并将供电导线取电技术、开关电源技术、计算机控制技术有机结合，实现了“安全可靠、技术适用、减少维护、节能环保”的效果。因此本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型采用集中收发模式。多个无线温度传感器节点实时采集被测点的温度，并发送到监控端，监控端显示各个被测点的温度值并进行集中控制。若测量数据超过预先设定的阈值，系统会自动报警，并显示出报警位置，可以节省成本，施工与维护简单。

2.Zig Bee无线通讯技术进行数据传输，完全绝缘，保证了数据传输的稳定和安全，避免了误报、漏报的发生，可靠性高。

3.系统扩容简单。增加测量点只需增加传感器，将传感器安装后，接收装置自动接收新增的传感器测量数据，无需其它任何施工，无需厂方上门调试。

4.本实用新型采用从供电导线自取电模式，给无线测温模块进行供电，直接解决了辅助电源(如蓄电池，UPS、干电池)的使用周期短和不稳定的问题，使配电设备稳定性大大增强，使用周期延长。

以上实施例仅为本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。其具体结构和尺寸可根据实际需要进行相应的调整。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种接触式无线测温电气火灾探测系统，其包括接触式无线测温器、剩余电流探测器和主控系统，其特征在于： 

所述主控系统包括MSP430F149型监控主机、电源、显示装置、串行通讯装置、报警输出装置、按键、无线接收器； 

所述剩余电流探测器包括剩余电流互感器、运算放大器、A/D转换模块； 

所述接触式无线测温器包括至少一个自取电无线测温模块，每个自取电无线测温模块包括MSP430F149型CPU、复位开关、自取电装置、无线发射装置、温度传感器； 

至少一个自取电无线测温模块上的温度传感器所采集的被测点温度，由无线发射装置通过Zig Bee无线通信方式发送到所述主控系统的无线接收器，并集中传送到所述主控系统的MSP430F149型监控主机进行实时监控。 

2.根据权利要求1所述的接触式无线测温电气火灾探测系统，其特征在于：所述剩余电流探测器的剩余电流互感器从供电导线处感应剩余电流，经运算放大器的放大处理，再经A/D数模转换器将模拟信号转换成数字信号传至所述主控系统的MSP430F149型监控主机进行分析。 

3.根据权利要求1所述的接触式无线测温电气火灾探测系统，其特征在于：所述自取电无线测温模块的自取电装置包括开关电源、整流电路和电流互感器，所述电流互感器将从供电导线取得感应能量，经所述整流电路整流处理，再经所述开关电源变换输出3.6V电压。 

4.根据权利要求1所述的接触式无线测温电气火灾探测系统，其特征在于：所述主控系统的无线接收器和所述自取电无线测温模块都具有IEEE802.15.4兼容无线收发器。 

5.根据权利要求1所述的接触式无线测温电气火灾探测系统，其特征在于：所述主控系统的无线接收器和所述自取电无线测温模块的无线发射装置采用CC2530芯片作为Zig Bee主控芯片，采用32MHz的晶振给所述CC2530芯片提 供主频信号。 

6.根据权利要求1所述的接触式无线测温电气火灾探测系统，其特征在于：所述自取电无线测温模块还包括有为其供电的电池。 

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