CN204301878U - 基于混合组网技术的母线槽温升在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于混合组网技术的母线槽温升在线监测系统，特征在于：系统包括监控电脑、数据采集器、网关和测温终端；测温终端采集母线槽温度信息和环境温度信息，通过ZigBee网络把信息传输给网关，然后网关通过射频网络把信息传输给数据采集器，数据采集器实时显示温度信息，若有异常，发出声光报警，最后数据采集器通过有线通信方式把数据传输给监控电脑，监控电脑实时显示温度信息，若有异常，发出声光报警。该系统既具有ZigBee网络的灵活组网优点，又具有射频网络的大范围监测优势，还可以在监控电脑和数据采集器上实时观察到母线槽各个监测点的温升情况，能够满足长距离数据传输、母线槽温升监测点灵活布局和远程监测的要求，有效实时监测母线槽温升情况，具有很好的市场前景。

Description

基于混合组网技术的母线槽温升在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及输配电设备的技术领域，是一种基于混合组网技术的母线槽温升在线监测系统。

背景技术

母线槽是以铜或铝为导体，用非烯性绝缘支撑，然后装到金属槽中而形成的新型导体。母线槽系统是一个高效输送电流的配电装置，尤其适应了越来越高的建筑物和大规模工厂经济合理配电的需要，是电气设备、电力系统上不可缺少的配电方式。

在我国火灾事故中，属电气引起的火灾事故超过整个火灾事故的60％，而由电气引起火灾事故的“肇事者”包括：电缆、电线、高低压成套设备、变压器、母线槽、电器元件等，大部分是由于长期温升过高发热，导致绝缘材料老化发生短路而引起的火灾事故。温升值可以说是母线槽最关键的安全技术参数，对温升状态的监测可以真实反映母线槽的使用安全情况。

目前，母线槽温升在线监测主要有以下几种形式：1)采取有线通信方式，存在施工造价高、施工难度大、监测点少、日常维护难等；2)采用ZigBee技术，具有技术成熟、低功耗、自组网等优点，但信号覆盖范围有限，导致监测面不大；3)采用射频技术，具有通信距离长、传输稳定等优点，也存在不足，比如点对点传输、组网形式单一、监测点数量少；4)采用GPRS通信技术，距离远实时性高，每月需支付流量费/短信费，且监测点越多费用越高，不宜于大规模监测。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：开发一种可以把ZigBee网络和射频网络组合在一起，基于混合组网技术的母线槽温升在线监测系统。本系统能够实时采集母线槽温升数据，并通过ZigBee网络和射频网络向数据采集器传输数据，数据采集器实时显示并向监控电脑传输数据，若有异常，数据采集器和监控电脑均会发出声光报警。

为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案：

一种基于混合组网技术的母线槽温升在线监测系统，特征在于：系统包括监控电脑、数据采集器、网关和测温终端；测温终端采集母线槽温度信息和环境温度信息，通过ZigBee网络把信息传输给网关，然后网关通过射频网络把信息传输给数据采集器，数据采集器实时显示温度信息，若有异常，发出声光报警，最后数据采集器通过有线通信方式把数据传输给监控电脑，监控电脑实时显示温度信息，若有异常，发出声光报警。

上述的测温终端必须装有支持ZigBee协议的芯片，包括但不限于德州仪器2.4GHz片上系统解决方案CC2530、德州仪器2.4GHz范围扩展器CC2592；测温终端必须装有测温传感器，包括但不限于热敏电阻、红外测温传感器；测温终端采集母线槽温度信息和环境温度信息，并将信息通过ZigBee网络传送到网关；测温终端包括测温终端主控电路、测温终端ZigBee电路、测温终端测温电路、测温终端电源电路、测温终端输入电路和测温终端显示电路。

上述的网关必须装有支持ZigBee协议的芯片和支持射频信号的芯片，包括但不限于德州仪器2.4GHz片上系统解决方案CC2530、德州仪器2.4GHz范围扩展器CC2592、芯科实验室高性能射频收发器Si4432；网关通过ZigBee网络接收附近测温终端传输来的信息，并将所有信息通过射频网络传送到数据采集器；网关包含5台装置，分别编号为I点、II点、III点、IV点和V点，装置数量可定制；网关包括网关主控电路、网关ZigBee电路、网关射频电路、网关电源电路、网关输入电路和网关显示电路。

上述的数据采集器必须装有支持射频信号的芯片，包括但不限于芯科实验室高性能射频收发器Si4432；数据采集器通过射频网络接收网关传输来的信息；数据采集器具有液晶屏显示功能，可以实时显示接收到的信息，若有异常，发出声光报警；数据采集器通过有线通信方式将数据上传至监控电脑；数据采集器包括数据采集器主控电路、数据采集器射频电路、数据采集器有线通信电路、数据采集器电源电路、数据采集器触摸屏电路和数据采集器声光报警电路。

上述的ZigBee网络由网关和测温终端组成，工作频率为2.4GHz，拓扑结构采用网状网结构，网关定义为Coordinator类型，测温终端定义为Router类型。

上述的射频网络由数据采集器和网关组成，工作频率可选，包括但不限于315MHz、433MHz和470MHz。

本实用新型所提供的基于混合组网技术的母线槽温升在线监测系统，包括ZigBee网络和射频网络两种无线通信方法，两种网络同时运行且相对独立，该系统既具有ZigBee网络的灵活组网优点，又具有射频网络的大范围监测优势，还可以在监控电脑和数据采集器上实时观察到母线槽各个监测点的温升情况，能够满足长距离数据传输、母线槽温升监测点灵活布局和远程监测的要求，有效实时监测母线槽温升情况，具有很好的市场前景。

附图说明

图1为总体结构示意图。

图2为测温终端电路原理框图。

图3为网关电路原理框图。

图4为数据采集器电路原理框图。

具体实施方式

本实用新型的一个优选实施例结合附图详述如下：

参见图1总体结构示意图，本实用新型所提供的基于混合组网技术的母线槽温升在线监测系统包括监控电脑3、数据采集器4、网关5和测温终端6；ZigBee网络1由网关5与测温终端6组成；射频网络2由数据采集器4与网关5组成；测温传感器安装在测温终端6上，等时间间隔测量母线槽温度，并通过ZigBee网络1将温度数据传送给网关5，ZigBee网络1与射频网络2相互独立运行，再通过射频网络2将温度数据传送给数据采集器4，最终通过有线通信方式将温度数据传送给监控电脑3；图1中网关5包括但不限于5台装置，分别编号为I点、II点、III点、IV点和V点，射频网络2由数据采集器4、I点、II点、III点、IV点和V点组成，射频网络2的信息交互过程如下：

(1)首先数据采集器4向I点发送数据请求，并接收I点的应答信号，跳转至(2)；若未收到应答信号，向II点发送数据请求，并接收II点的应答信号，跳转至(3)；若仍未收到应答信号，跳转至(11)；

(2)I点向II点发送数据请求，并接收II点的应答信号，跳转至(3)；若未收到应答信号，向III点发送数据请求，并接收III点的应答信号，跳转至(4)；若仍未收到应答信号，跳转至(10)；

(3)II点向III点发送数据请求，并接收III点的应答信号，跳转至(4)；若未收到应答信号，向IV点发送数据请求，并接收IV点的应答信号，跳转至(5)；若仍未收到应答信号，跳转至(9)；

(4)III点向IV点发送数据请求，并接收IV点的应答信号，跳转至(5)；若未收到应答信号，向V点发送数据请求，并接收V点的应答信号，跳转至(6)；若仍未收到应答信号，跳转至(8)；

(5)IV点向V点发送数据请求，并接收V点的应答信号，跳转至(6)；若仍未收到应答信号，跳转至(7)；

(6)V点为射频网络2最末端节点，收到数据请求后，将温度数据回传IV点，并接收IV点的应答信号，跳转至(7)；若仍未收到应答信号，将温度数据回传III点，并接收III点的应答信号；若仍未收到应答信号，跳转至(12)；

(7)IV点将温度数据回传III点，并接收III点的应答信号，跳转至(8)；若仍未收到应答信号，将温度数据回传II点，并接收II点的应答信号；若仍未收到应答信号，跳转至(12)；

(8)III点将温度数据回传II点，并接收II点的应答信号，跳转至(9)；若仍未收到应答信号，将温度数据回传I点，并接收I点的应答信号；若仍未收到应答信号，跳转至(12)；

(9)II点将温度数据回传I点，并接收I点的应答信号，跳转至(10)；若仍未收到应答信号，将温度数据回传数据采集器4，并接收数据采集器4的应答信号；若仍未收到应答信号，跳转至(12)；

(10)I点将温度数据回传数据采集器4，并接收数据采集器4点的应答信号，跳转至(11)；若仍未收到应答信号，跳转至(12)；

(11)最后，数据采集器4接收到整个网络的监测点温度数据，射频网络2完成一次数据请求和数据回传的完整过程，跳转至(1)；

(12)数据采集器4在发起数据请求之前，会设置超时处理操作，即一次数据请求和数据回传整个过程超出一定时间长度后，跳转至(1)，重新发起数据请求。

参见图2测温终端电路原理框图，测温终端6包括测温终端主控电路7、测温终端ZigBee电路8、测温终端测温电路9、测温终端电源电路10、测温终端输入电路11和测温终端显示电路12；测温终端主控电路7负责监控测温终端6的核心硬件和周边配件的运行；测温终端ZigBee电路8负责测温终端6的ZigBee硬件电路运行；测温终端测温电路9负责母线槽温度和环境温度的取样、保持和采样；测温终端电源电路10负责测温终端6的电源供应，将母线槽传输电源转变成测温终端6所需电源；测温终端输入电路11负责测温终端6的参数手工设置；测温终端显示电路12负责测温终端6的数据显示，包括母线槽温度、环境温度和设备参数。

参见图3网关电路原理框图，网关5包括网关主控电路13、网关ZigBee电路14、网关射频电路15、网关电源电路16、网关输入电路17和网关显示电路18；网关主控电路13负责监控网关5的核心硬件和周边配件的运行；网关ZigBee电路14负责网关5的ZigBee硬件电路运行；网关射频电路15负责网关5的射频硬件电路运行；网关电源电路16负责网关5的电源供应，将工频交流电转变成网关5所需电源；网关输入电路17负责网关5的参数手工设置；网关显示电路18负责网关5的设备参数显示。

参见图4数据采集器电路原理框图，数据采集器4包括数据采集器主控电路19、数据采集器射频电路20、数据采集器有线通信电路21、数据采集器电源电路22、数据采集器触摸屏电路23和数据采集器声光报警电路24；数据采集器主控电路19负责监控数据采集器4的核心硬件和周边配件的运行；数据采集器射频电路20负责数据采集器4的射频硬件电路运行；数据采集器有线通信电路21负责数据采集器4与监控电脑3之间的通信，采用RS485串行总线标准；数据采集器电源电路22负责数据采集器4的电源供应，将工频交流电转变成数据采集器4所需电源；数据采集器触摸屏电路23负责数据采集器4的参数手工设置和数据显示；数据采集器声光报警电路24负责在母线槽温升异常时，发出声光报警。

Claims (6)

1.基于混合组网技术的母线槽温升在线监测系统，其特征在于，包括监控电脑(3)、数据采集器(4)、网关(5)和测温终端(6)；测温终端(6)采集母线槽温度信息和环境温度信息，通过ZigBee网络(1)把信息传输给网关(5)，然后网关(5)通过射频网络(2)把信息传输给数据采集器(4)，数据采集器(4)实时显示温度信息，若有异常，发出声光报警，最后数据采集器(4)通过有线通信方式把数据传输给监控电脑(3)，监控电脑(3)实时显示温度信息，若有异常，发出声光报警。

2.如权利要求1所述的基于混合组网技术的母线槽温升在线监测系统，其特征在于，测温终端(6)必须装有支持ZigBee协议的芯片；测温终端(6)必须装有测温传感器；测温终端(6)采集母线槽温度信息和环境温度信息，并将信息通过ZigBee网络(1)传送到网关(5)；测温终端(6)包括测温终端主控电路(7)、测温终端ZigBee电路(8)、测温终端测温电路(9)、测温终端电源电路(10)、测温终端按键电路(11)和测温终端显示电路(12)。

3.如权利要求1所述的基于混合组网技术的母线槽温升在线监测系统，其特征在于，网关(5)必须装有支持ZigBee协议的芯片和支持射频信号的芯片；网关(5)通过ZigBee网络(1)接收附近测温终端(6)传输来的信息，并将所有信息通过射频网络(2)传送到数据采集器(4)；网关(5)包含5台装置，分别编号为I点、II点、III点、IV点和V点，装置数量可定制；网关(5)包括网关主控电路(13)、网关ZigBee电路(14)、网关射频电路(15)、网关电源电路(16)、网关按键电路(17)和网关显示电路(18)。

4.如权利要求1所述的基于混合组网技术的母线槽温升在线监测系统，其特征在于，数据采集器(4)必须装有支持射频信号的芯片；数据采集器(4)通过射频网络(2)接收网关(5)传输来的信息；数据采集器(4)具有液晶屏显示功能，可以实时显示接收到的信息，若有异常，发出声光报警；数据采集器(4)通过有线通信方式将数据上传至监控电脑(3)；数据采集器(4)包括数据采集器主控电路(19)、数据采集器射频电路(20)、数据采集器有线通信电路(21)、数据采集器电源电路(22)、数据采集器触摸屏电路(23)和数据采集器声光报警电路(24)。

5.如权利要求1所述的基于混合组网技术的母线槽温升在线监测系统，其特征在于，ZigBee网络(1)由网关(5)和测温终端(6)组成，工作频率为2.4GHz，拓扑结构采用网状网结构，网关(5)定义为Coordinator类型，测温终端(6)定义为Router类型。

6.如权利要求1所述的基于混合组网技术的母线槽温升在线监测系统，其特征在于，射频网络(2)由数据采集器(4)和网关(5)组成，工作频率可选，包含315MHz、433MHz和470MHz。