CN205373900U - 带电体测温专用高可靠双频无线测温装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了带电体测温专用高可靠双频无线测温装置，它包括无线测温装置本体，所述无线测温装置本体包括外壳及置于外壳内的电气结构，所述电气结构包括无线子系统、中央处理器及数字测温探头，所述无线子系统连接中央处理器，所述中央处理器连接数字测温探头，所述数字测温探头内设置有测温感应件，所述测温感应件包括感温晶元及触头，所述感温晶元与触头间“0距离”接触；利用采用先进的晶元测温元件和特殊材料及加工工艺设计制造的测温探头进行温度测量，创新的采用了一系列数字信号处理技术，实时性和节能性相结合，并基于可靠的无线通信空中协议而设计，克服了传统模拟方式和传统无线抄表的弊端。
Description
技术领域
本实用新型涉及高压,超高压电力设备温度在线监测技术领域，具体的说，是带电体测温专用高可靠双频无线测温装置。
背景技术
过去,高压电力设备的监测基本采用人工手持仪表巡检的方式,人工监测或人工抄表管理。随着技术的发展,在线监测被逐步推广。主要采用的技术是红外线,接触式有线.光纤有线。简单人工巡检存在人为疏漏和客观不可达的问题；有线方式施工困难；红外技术受距离环境影响，精度差。近年来，无线方式逐步应用到该领域，但是由于技术和工艺的简单化，通讯不可靠，温度数据延迟，数据不能完全实时监测，使用寿命短等问题依然存在。这些方式的适应性和可推广性都不强。不能有效提高管理水平。
实用新型内容
本实用新型的目的在于设计出带电体测温专用高可靠双频无线测温装置，利用采用先进的晶元测温元件和特殊材料及加工工艺设计制造的测温探头进行温度测量，创新的采用了一系列数字信号处理技术，实时性和节能性相结合，并基于可靠的无线通信空中协议而设计，有效确保无线通讯的可靠性，克服了传统模拟方式和传统无线抄表的弊端，实为一种新型的性能完善的高压、超高压电气设备温度在线监测设备。
本实用新型通过下述技术方案实现：带电体测温专用高可靠双频无线测温装置，它包括无线测温装置本体，所述无线测温装置本体包括外壳及置于外壳内的电气结构，所述电气结构包括无线子系统、中央处理器及数字测温探头，所述无线子系统连接中央处理器，所述中央处理器连接数字测温探头，所述数字测温探头内设置有测温感应件，所述测温感应件包括感温晶元及触头，所述感温晶元与触头间“0距离”接触。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述无线子系统和中央处理器封装设置在电路板上。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述无线子系统内设置有第一无线子系统和第二无线子系统，所述第一无线子系统和第二无线子系统皆与中央处理器相连接。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述第一无线子系统内设置有第一天线系统、第一收发开关、第一噪声处理电路、第一载波调制电路、第一信道控制电路、第一信号源，所述第一天线系统依次连接第一收发开关、第一噪声处理电路、第一载波调制电路，所述第一载波调制电路分别与第一信道控制电路和第一信号源相连接，所述中央处理器与第一载波调制电路相连接。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述第二无线子系统内设置有第二天线系统、第二收发开关、第二噪声处理电路、第二载波调制电路、第二信道控制电路及第二信号源，所述第二天线系统依次连接第二收发开关、第二噪声处理电路、第二载波调制电路，所述第二载波调制电路分别与第二信道控制电路和第二信号源相连接，所述中央处理器与第二载波调制电路相连接。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述中央处理器内设置有数字基带电路、MCU处理器及智能电源管理电路，所述第一载波调制电路和第二载波调制电路皆连接MCU处理器，所述数字基带电路连接MCU处理器，所述智能电源管理电路连接MCU处理器，所述MCU处理器与数字测温探头相连接。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述MCU处理器通过I2C总线与数字测温探头相连接。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置方式：在所述外壳内设置有放置电源的电源仓、放置电路板的电路板仓及放置测温感应件的传感器仓，在所述外壳上还设置有连接无线子系统外接的天线的天线孔；在外壳的同一空间平面上，电源仓与电路板仓左右分隔设置，天线孔和传感器仓设置在电源仓的上下两端，所述传感器仓与电源仓呈上下分隔设置。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置方式：在所述外壳上还设置有盖板。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本实用新型利用采用先进的晶元测温元件和特殊材料及加工工艺设计制造的测温探头进行温度测量，创新的采用了一系列数字信号处理技术，实时性和节能性相结合，并基于可靠的无线通信空中协议而设计，有效确保无线通讯的可靠性，克服了传统模拟方式和传统无线抄表的弊端，实为一种新型的性能完善的高压、超高压电气设备温度在线监测设备。
（2）本实用新型采用区别于传统测温方式和数据处理及通讯方式，并用新型的测温探头设计技术和创新数字信号处理技术,和DSSS数字无线通讯方式而设计的一种结构。使整个设备具有安全可靠,实时高精度,和后台管理中心无线连接等特点，用更加经济实效的技术实现超高压设备温度在线测温，克服了过去温度监测装置需要人工巡检，需要复杂的布线施工，数据实时性差，温度数据变化延迟大，高耗电导致电池寿命短等问题。
（3）本实用新型采用超敏测温探头设计，感温晶元和触头的采用“0距离”接触设置。所谓“0距离”是区别于传统测温传感器增加护套、导热电子胶灌封、导热硅脂、云母等接触式传导等方式；通过新的结构设计，把用导热性能最优的材质做成的触头与感温晶元的感温触角直接融合在一起，让外界的温度变化以最快的速度传递给感温晶元。
（4）本实用新型基于等电位高压隔离技术设计，设计成单体结构，本实用新型安装在高压设备上之后，不会与其他设备有任何连接；另外，电路采用共地设计，电源地，模拟地，数字地，射频地经过各自的信号处理，避免相互干扰，又有机的联系在一起；数字测温探头与设备地相连，高压电无法在电路的任何部分形成回路，没有电位差，无论再高的电压均不会对电路造成影响。
（5）本实用新型基于无线隔离技术设计，其为独立单体结构，没有布线，不取电，无外部连接；由于高压设备复杂的放电特性会对无线电设备造成干扰，本实用新型将本身的无线电路和本装置外的无线干扰加以隔离。本装置采用了微带线，带线，共面波导，同轴线四种微波传输技术相结合，实现信号与地的连续，射频传输线采用带线方式，利用多层板本身的结构特点对信号线加以屏蔽，这样就减少了信号空间散射；另外各功能部分在布线格局上尽量分开，并可利用屏蔽罩单独屏蔽。
（6）本实用新型采用智能感温检测及控制技术设计。数字测温探头是由一个功耗极低的半导体感温晶元、触头和用于进行数据处理的单片机构成，温度模拟信号以最近的路径被处理成数字信号，并由单片机设置中断机制。一旦设备有异常变温现象，数据将被立即上传，同时加快数据更新周期；另外，装置采用微功耗处理器和无线子系统。通过精准的数字信号处理技术，来控制温度数据的发射，休眠等，可以方便的控制温度数据的上传机制，用智能的方式控制整个结构，让测温成为真正的实时监测，同时也实现节能的目的。
（7）本实用新型在具体设置时，采用弹簧式可伸缩测温感应件结构，使测温感应件可以伸缩，通过弹簧的弹力使测温点与触头的结合更加紧密，感温特性更加优良。
（8）本实用新型采用具有美学外观设计的结构，测温感应件的外壳采用耐高温绝缘ABS材料，电路板自带内置天线，ABS外壳具有良好的射频信号穿透能力，综合考虑工程应用及美学等问题而设计，测温感应件外形方中带圆，感观优美，体积小巧，安装方便，将盖板与腔体实现螺钉连接，达到良好的密封效果。
附图说明
图1为本实用新型与后台管理中心连接结构图。
图2为本实用新型所述电路板的原理框图。
图3为本实用新型所述无线测温装置本体分解组装示意图。
其中，1-外壳，2-测温感应件，3-电路板，4-电源，5-天线，6-盖板，7-标签，8-螺钉，9-无线测温装置本体。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1：
本实用新型提出了带电体测温专用高可靠双频无线测温装置，如图1、图2、图3所示，它包括无线测温装置本体9，所述无线测温装置本体9包括外壳1及置于外壳1内的电气结构，所述电气结构包括无线子系统、中央处理器及数字测温探头，所述无线子系统连接中央处理器，所述中央处理器连接数字测温探头2，所述数字测温探头内设置有测温感应件2，所述测温感应件2包括感温晶元及触头，所述感温晶元与触头间“0距离”接触，所述数字测温探头采用高敏数字测温探头；所述“0距离”接触为：区别于传统测温传感器增加护套、导热电子胶灌封、导热硅脂、云母等接触式传导等方式；通过新的结构设计，把用导热性能最优的材质做成的触头与感温晶元的感温触角直接融合在一起，让外界的温度变化以最快的速度传递给感温晶元。
本实用新型是建立两套无线通讯子系统（无线子系统），每套无线子系统包含完全独立载波信号源，调制解调，收发通道处理及电源控制子模块。两套无线子系统互不相干；两套无线通讯子系统独立完成传感器数据的通讯任务，可以同时使用，也可以分时，单独使用。高敏数字测温探头通过温敏元件（感温晶元）采集温度信号的变化，转化成微压信号，由中央处理器处理成协议规定的数字信号。中央处理器部分负责传感器（高敏数字测温探头）数据采集和处理，并控制通讯子系统的工作。
实施例2：
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，主板一体化设计，天线内置，所有电路地与出头连接，形成等电位结构，并在保障功能的同时，使得整个结构设计更加小巧紧凑，如图1、图2、图3所示，特别采用下述设置方式：所述无线子系统和中央处理器封装设置在电路板3上。
实施例3：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，如图1、图2、图3所示，特别采用下述设置方式：所述无线子系统内设置有第一无线子系统和第二无线子系统，所述第一无线子系统和第二无线子系统皆与中央处理器相连接。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述第一无线子系统内设置有第一天线系统、第一收发开关、第一噪声处理电路、第一载波调制电路、第一信道控制电路、第一信号源，所述第一天线系统依次连接第一收发开关、第一噪声处理电路、第一载波调制电路，所述第一载波调制电路分别与第一信道控制电路和第一信号源相连接，所述中央处理器与第一载波调制电路相连接。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述第二无线子系统内设置有第二天线系统、第二收发开关、第二噪声处理电路、第二载波调制电路、第二信道控制电路及第二信号源，所述第二天线系统依次连接第二收发开关、第二噪声处理电路、第二载波调制电路，所述第二载波调制电路分别与第二信道控制电路和第二信号源相连接，所述中央处理器与第二载波调制电路相连接。
采用433MHz或/和2.4G无线传输技术，能够实现待传输至后台管理中心的数据采用单通道或双通道传输，实现通讯冗余，可大大改善数据传输的可靠性，大大提高设备的应用适应性。
实施例4：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，如图1、图2、图3所示，特别采用下述设置方式：所述中央处理器内设置有数字基带电路、MCU处理器及智能电源管理电路，所述第一载波调制电路和第二载波调制电路皆连接MCU处理器，所述数字基带电路连接MCU处理器，所述智能电源管理电路连接MCU处理器，所述MCU处理器与数字测温探头相连接。
实施例5：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，能够使数字测温探头所得数字化的信号经I2C总线与外部低功耗处理器通讯，特别采用下述设置方式：所述MCU处理器通过I2C总线与数字测温探头相连接。
实施例6：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，能够实现整体结构紧凑，并可避免出现信号干扰，如图1、图2、图3所示，特别采用下述设置方式：在所述外壳1内设置有放置电源4的电源仓、放置电路板3的电路板仓及放置测温感应件2的传感器仓，所述电源4采用锂电池，在所述外壳1上还设置有连接无线子系统外接的天线5的天线孔；在外壳1的同一空间平面上，电源仓与电路板仓左右分隔设置，天线孔和传感器仓设置在电源仓的上下两端，所述传感器仓与电源仓呈上下分隔设置。
实施例7：
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，如图1、图2、图3所示，特别采用下述设置方式：在所述外壳1上还设置有盖板6，所述盖板6通过螺钉8紧固在外壳1上，且在盖板6上还贴设有标签7。
在设计使用时，触头紧贴被测铜牌或者其他关键点，数据经无线通信网络发射给后台管理中心内设置的无线接收装置，无线接收装置可显示，可上传给后台管理中心进行进一步处理。本实用新型是由无延迟的高灵敏性的数字测温探头、中央处理器及无线子系统组成。无延迟的高灵敏性的数字测温探头中的感温晶元具有将模拟信号本地数字化的功能。数字化的信号经I2C总线与外部低功耗处理器（MCU处理器）通讯。再由MCU处理器控制无线子系统将温度数据无线发送给后台管理中心，并后台管理中心内的测温仪表所接收，以此完成测温过程。
无延迟的高灵敏性的数字测温探头，采用导热性能优良的纯铜镀金工艺，再将感温晶元用微封装焊接工艺与触头容为一体。数字测温探头与中央处理器（其内的MCU处理器）之间由I2C总线通讯。在设计时，本实用新型的中央处理器及无线子系统采用一体封装设置，其基板介电常数至少4.8，厚度不大于0.6毫米，最多可选侧6层，将50欧姆阻抗的无线子系统设计在适宜的导电层上，为了更好的起到屏蔽和降低干扰的作用，射频传输线和分布参数功能电路尽可能用带线方式分步在中间层中，其他的射频线路用微带或者共面波导的传输方式设计在基板表层。中央处理器根据需要分步在各层，以满足电路结构和不造成对射频电路干扰和各功能模块之间的干扰为准。电路板一体化设计，天线内置，所有电路地与出头连接，形成等电位结构。电路经过三防处理具有防腐防潮防霉能力。屏蔽罩是根据微波电磁场理论，同时综合考虑散热效率，工程应用等问题而设计。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.带电体测温专用高可靠双频无线测温装置，其特征在于：它包括无线测温装置本体（9），所述无线测温装置本体（9）包括外壳（1）及置于外壳（1）内的电气结构，所述电气结构包括无线子系统、中央处理器及数字测温探头，所述无线子系统连接中央处理器，所述中央处理器连接数字测温探头（2），所述数字测温探头内设置有测温感应件（2），所述测温感应件（2）包括感温晶元及触头，所述感温晶元与触头间“0距离”接触。
2.根据权利要求1所述的带电体测温专用高可靠双频无线测温装置，其特征在于：所述无线子系统和中央处理器封装设置在电路板（3）上。
3.根据权利要求2所述的带电体测温专用高可靠双频无线测温装置，其特征在于：所述无线子系统内设置有第一无线子系统和第二无线子系统，所述第一无线子系统和第二无线子系统皆与中央处理器相连接。
4.根据权利要求3所述的带电体测温专用高可靠双频无线测温装置，其特征在于：所述第一无线子系统内设置有第一天线系统、第一收发开关、第一噪声处理电路、第一载波调制电路、第一信道控制电路、第一信号源，所述第一天线系统依次连接第一收发开关、第一噪声处理电路、第一载波调制电路，所述第一载波调制电路分别与第一信道控制电路和第一信号源相连接，所述中央处理器与第一载波调制电路相连接。
5.根据权利要求4所述的带电体测温专用高可靠双频无线测温装置，其特征在于：所述第二无线子系统内设置有第二天线系统、第二收发开关、第二噪声处理电路、第二载波调制电路、第二信道控制电路及第二信号源，所述第二天线系统依次连接第二收发开关、第二噪声处理电路、第二载波调制电路，所述第二载波调制电路分别与第二信道控制电路和第二信号源相连接，所述中央处理器与第二载波调制电路相连接。
6.根据权利要求5所述的带电体测温专用高可靠双频无线测温装置，其特征在于：所述中央处理器内设置有数字基带电路、MCU处理器及智能电源管理电路，所述第一载波调制电路和第二载波调制电路皆连接MCU处理器，所述数字基带电路连接MCU处理器，所述智能电源管理电路连接MCU处理器，所述MCU处理器与数字测温探头相连接。
7.根据权利要求6所述的带电体测温专用高可靠双频无线测温装置，其特征在于：所述MCU处理器通过I2C总线与数字测温探头相连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的带电体测温专用高可靠双频无线测温装置，其特征在于：在所述外壳（1）内设置有放置电源（4）的电源仓、放置电路板（3）的电路板仓及放置测温感应件（2）的传感器仓，在所述外壳（1）上还设置有连接无线子系统外接的天线（5）的天线孔；在外壳（1）的同一空间平面上，电源仓与电路板仓左右分隔设置，天线孔和传感器仓设置在电源仓的上下两端，所述传感器仓与电源仓呈上下分隔设置。
9.根据权利要求8所述的带电体测温专用高可靠双频无线测温装置，其特征在于：在所述外壳（1）上还设置有盖板（6）。
10.根据权利要求1-7任一项所述的带电体测温专用高可靠双频无线测温装置，其特征在于：在所述外壳（1）上还设置有盖板（6）。
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