CN206945156U - 一种总线型地埋管无线测温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种总线型地埋管无线测温系统，包括多通道温度采集器、测温电缆及数据中心，所述多通道温度采集器包括电池模块、主处理器、无线通讯模组、人机交互单元、电源管理模块。本实用新型通过采用单总线型测温电缆线，采用无线通讯替代传统的有线通讯，可以减少传统测温电缆线、通讯线、电源线的成本支出；通过采用窄带物联网（NB‑IoT）通讯模组，无线通讯数据传输距离远、功耗低且覆盖广；采集器低功耗设计，无需频繁更换电池；而且无需定期校准即可保持测量准确性。

Description

一种总线型地埋管无线测温系统

技术领域

本实用新型涉及地埋管测温技术领域，尤其涉及一种总线型地埋管无线测温系统。

背景技术

在埋地管换热器、地源热泵等设计中，都需要对土壤的导热系数进行测量，但是实际在测试时，由于地埋管测温井的工况复杂，口径小且深度较深，特别是在流体进出口位置会影响测试结果的准确性，因此一般需要进行长期可靠的监测。

为了提高测量的精度，传统的地埋管测温电缆通常使用多个PT100热电阻传感器对不同深度的位置进行测温，并配置一个多通道温度采集器（一般为多路巡检仪），再在地表上面通过RS485或CAN总线进行有线连网，集中到数据集中器、工作站或服务器上。

传统的这种地埋管测温设备（或系统）有以下几点劣势：

（1）无论PT100热电阻传感器是采用三线制还是四线制进行连接，每个PT100热电阻传感器都必须单独拉电缆线到采集器上面的AD转换模块上，AD转换模块再连接采集器上的微处理器（MCU）。如果地埋井很深，需要在不同的深度进行测量，就需要很多条与PT100热电阻传感器个数一致且长度随地埋井深度逐步加长的电缆线，成本很高，造成很大的浪费；

（2）各个采集器采集多路温度信息后，又是通过有线通讯方式连接汇聚到数据中心（或工作站），也是通过电缆线连接，成本也很高；如果是连接至远程云平台，通常是采用GPRS方式连接，功耗大，不适合电池供电，而且GPRS通讯连接不稳定，在信号弱的区域，经常掉线重复连接，加大了功耗的支出；

（3） PT100热电阻传感器的采集电路设计中，一般需要恒流源（或恒压源），通过持续的恒流电流流经所述PT100热电阻传感器，转换成电压进行测量，所以采集器实现低功耗并通过电池进行较长时间的续航供电有困难，这种采集方式也需要供电电源电缆线及电源适配器，也有较高成本支出；

（4）PT100热电阻传感器及其电路存在时间漂移现象，为了提高测量准确性，需要定期进行校准。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种通过单总线型多点测温电缆线测温、无需定期校准、基于窄带物联网无线传输的、低成本的地埋管无线测温系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种技术方案是：一种总线型地埋管无线测温系统，包括多通道温度采集器、测温电缆及数据中心。

进一步地，所述多通道温度采集器包括电池模块、主处理器，及与所述主处理器连接的无线通讯模组、人机交互单元、电源管理模块，所述电池模块与所述电源管理模块连接，分别为所述主处理器、所述无线通讯模组及所述人机交互单元供电，所述无线通讯模组与所述数据中心无线通讯连接。

进一步地，所述测温电缆包括有多个单总线数字温度传感器，均匀分布在所述测温电缆上，做为感温探头，并与所述主处理器连接。

进一步地，所述多通道温度采集器定期采集所述测温电缆上的所述温度传感器，测量结果数据通过所述人机交互单元上内置的显示屏输出，并通过无线通讯模组传输至所述数据中心。

进一步地，所述无线通讯模组（102）是采用窄带物联网（NB-IoT）通讯模组。

进一步地，所述温度传感器（201）是型号为DS18B20的数字型单总线温度传感器。

与现有的技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）成本低，采用单总线型测温电缆线，可以大幅度减少传统测温电缆线的成本支出；

（2）采用无线通讯替代传统的有线通讯，并且采集器采用低功耗设计，可以减少通讯线、电源线的成本支出；

（3）无需定期校准，即可保持测量准确性；

（4）基于窄带物联网，通讯距离远、功耗低、覆盖广，采集器适合采用电池供电，无需频繁更换电池。

附图说明

图1为本实用新型实施例的多通道温度采集器的结构框图及测温电缆示意图。

图2为本实用新型实施例的系统示意图。

图1中：1-多通道温度采集器、101-主处理器、102-无线通讯模组、103-人机交互单元、104-电源管理模块、105-电池模块、2-测温电缆、201-温度传感器。

图2中：1-多通道温度采集器、2-测温电缆、201-温度传感器、3-数据中心。

具体实施方式

下面将对具体实施方式所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，附图是本实用新型一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他形式的附图。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本实用新型描述中的术语“连接”、“相连”、“安装”应做广义理解，例如，可以是一体地连接、固定连接或者是可拆卸连接；可以是通过机械结构或者电子直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。

如图2所示，一种总线型地埋管无线测温系统，包括多通道温度采集器1、测温电缆2及数据中心3；所述测温电缆2与所述多通道温度采集器1有线连接，所述多通道温度采集器1与所述数据中心3通讯连接。

在本实施例中，所述数据中心3是一个远程数据平台，所述一种总线型地埋管无线测温系统包括有多个所述多通道温度采集器1及与所述多通道温度采集器1连接的所述测温电缆2，所述测温电缆2包括有多个所述温度传感器201。

如图1所示，所述多通道温度采集器1包括电池模块105、主处理器101，及与所述主处理器101连接的无线通讯模组102、人机交互单元103、电源管理模块104，所述电池模块105与所述电源管理模块104连接，分别为所述主处理器101、所述无线通讯模组102及所述人机交互单元103供电；所述无线通讯模组102与所述数据中心3无线通讯连接。

在本实施例中，所述测温电缆2包括有多个单总线数字温度传感器201，均匀分布在所述测温电缆2上，做为感温探头，并与所述主处理器101连接。

在本实施例中，所述多通道温度采集器1定期采集所述测温电缆2上的所述温度传感器201，测量结果数据通过所述人机交互单元103上内置的显示屏输出，并通过无线通讯模组102传输至所述数据中心3。

在本实施例中，所述主处理器101采用型号为STM32L152的低功耗微处理器；

所述无线通讯模组102是采用窄带物联网（NB-IoT）通讯模组；所述温度传感器201是采用型号为DS18B20的数字型单总线温度传感器。

作为可选的一种实施方式，所述无线通讯模组102也可以采用eMTC通讯模组替代窄带物联网（NB-IoT）通讯模组。

在本实施例中，所述电源管理模块104包括有降压电路，用于将所述电池模块105的电压转换为3.3V直流电压输出，做为所述多通道温度采集器1的供电电源，并且为所述测温电缆2中的各个所述温度传感器201供电。

在本实施例中，与传统采用PT100传感器需要给每个传感器配置三到四根线缆的技术方案不同，采用DS18B20传感器的所述测温电缆2总共是三根主线缆，分别为电源电压线VDD、电源地线GND及数据线DQ，每个所述温度传感器201等比例分布在所述测温电缆2上，并与所述三根主线缆并连，所述温度传感器201都设有唯一的地址特征码。

作为可实施的方式之一，所述三根主线缆可以只采用两根，通过电源寄生的方式使用，此时所述温度传感器201采用的DS18B20的电源管脚接地，数据管脚通过一电阻上拉，需要说明的是，这种实施方式适合地埋管测温井不深的场景使用。

使用时，所述测温电缆2放入地埋管测温井中，所述多通道温度采集器1定期对所述温度传感器201进行直接采集，不需要进行校准，所述多通道温度采集器1将采集测量数据在所述人机交互单元103上的显示屏上显示，并通过所述无线通讯模组102上传至所述数据中心3。在非测量采集时间段，所述多通道温度采集器1进入休眠状态，其消耗电流低至uA级别，可以大大延长所述电池模块的使用时间。

在本实施例中，本实用新型通过采用单总线型测温电缆线，可以大幅度减少传统测温电缆线的成本支出；通过采用无线通讯替代传统的有线通讯，并且采集器采用低功耗设计，可以减少通讯线、电源线的成本支出；通过采用窄带物联网通讯模组，无线通讯数据传输距离远、功耗低且覆盖广，采集器适合采用电池供电，无需频繁更换电池；而且无需定期校准即可保持测量准确性。

以上所述仅为本实用新型较佳实施例，只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，但并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型涵盖范围。

Claims (3)

1.一种总线型地埋管无线测温系统，其特征在于：包括多通道温度采集器（1）、测温电缆（2）及数据中心（3）；

所述多通道温度采集器（1）包括电池模块（105）、主处理器（101），及与所述主处理器（101）连接的无线通讯模组（102）、人机交互单元（103）、电源管理模块（104），所述电池模块（105）与所述电源管理模块（104）连接，分别为所述主处理器（101）、所述无线通讯模组（102）及所述人机交互单元（103）供电；

所述无线通讯模组（102）与所述数据中心（3）无线通讯连接；

所述测温电缆（2）包括有多个单总线数字温度传感器（201），均匀分布在所述测温电缆（2）上，做为感温探头，并与所述主处理器（101）连接；

所述多通道温度采集器（1）定期采集所述测温电缆（2）上的所述温度传感器（201），测量结果数据通过所述人机交互单元（103）上内置的显示屏输出，并通过无线通讯模组（102）传输至所述数据中心（3）。

2.根据权利要求1所述的一种总线型地埋管无线测温系统，其特征在于，所述无线通讯模组（102）是采用窄带物联网（NB-IoT）通讯模组。

3.根据权利要求1所述的一种总线型地埋管无线测温系统，其特征在于，所述温度传感器（201）是型号为DS18B20的数字型单总线温度传感器。