CN209513092U - 一种基于物联网的电缆测温装置及电缆测温系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电缆维护技术领域，具体涉及一种基于物联网的电缆测温装置，包括RFID测温传感器模块、射频天线模块、RFID读写器模块和电源模块，RFID测温传感器模块设于电缆的屏蔽层外表面，并获取电缆的温度，射频天线模块设于电缆的保护层表面，且与RFID读写器模块电连接，RFID读写器模块通过射频天线模块发出射频信号与RFID测温传感器模块实现数据通信，获取电缆的温度信息。本实用新型还涉及一种电缆测温系统。通过将RFID测温传感器模块设于电缆的屏蔽层外表面，将射频天线模块设于电缆的保护层表面，建立电缆线芯温度与测量温度及环境温度的数学模型，在线间接准确检测电缆线芯温度，不改变电缆结构和电场形状，避免绝缘风险，且安装维护简单，降低成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及电缆维护技术领域，具体涉及一种基于物联网的电缆测温装置及电缆测温系统。
背景技术
随着经济的快速发展，高压电力供电线路的入地化成为趋势。然而，大多数电力电缆沟道狭小封闭，难以清理维护；易发生积水，导致淤泥聚集、垃圾成堆。长期的污秽聚集、电缆浸泡会产生诸如甲烷、氨气、氢气等易燃易爆气体；导致电缆老化加快，甚至威胁运维人员的安全。
根据不完全统计,由于电缆中间接头过热而引起的电缆火灾占电缆火灾总数的半数以上,且在电缆中间接头处发生的故障都不是突发的事故,往往是因为接头的各种故障产生了大量的热,导致电缆中间接头的温度不断升高,从而不断地增大泄露电流和加剧接头绝缘材料的高温老化,最终导致接头的热击穿甚至电缆火灾,由此可见电缆中间接头的温度是反映其运行状态的重要参数。
目前，对地下电缆运行温度的在线监测大致有两种方法：一是采用分布式光纤测温，需要布设光纤，施工难度大；且光纤易损坏，且只能测温。二是基于GPRS的采集终端，但通信质量差，功耗大，无法自供电，难以长期运行。上述各种方法，都是测量电缆表皮温度，而且由于存在致命缺点，难以大范围推广。
当然，也有使用RFID技术测温，有两种方法：一是将RFID传感器置于电缆表面，只能测表面温度，不能准确反映线芯温度，且测量的温度容易受环境的影响。二是将RFID传感器置于线芯，将RFID天线置于电缆绝缘层外；该方法改变了电缆结构及电场形状，有绝缘风险。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于物联网的电缆测温装置及电缆测温系统，克服现有的电缆测温装置无法准确测量电缆线芯温度，且存在绝缘风险，维护安装困难的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于物联网的电缆测温装置，电缆包括由内至外设置的铜线芯、绝缘层、屏蔽层和保护层，所述电缆测温装置包括RFID测温传感器模块、射频天线模块、RFID读写器模块和电源模块，所述RFID测温传感器模块设于电缆的屏蔽层外表面，并获取电缆的温度，所述射频天线模块设于电缆的保护层表面，且与RFID读写器模块电连接，所述RFID读写器模块通过射频天线模块发出射频信号与RFID测温传感器模块实现数据通信，获取电缆的温度信息。
本实用新型的更进一步优选方案是所述电源模块包括互感电路和与互感电路电连接的电源转化电路，所述互感电路通过电磁感应从电缆上获取电信号，所述电源转化电路将获取的电信号转化为所需的直流电压。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述电源模块套设于电缆上。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述RFID测温传感器模块包括温度传感器、温度转换电路、射频感应电路、射频接口电路以及第一MCU控制电路，温度转换电路将温度传感器检测到的温度信息转化为电信号并发送至第一 MCU控制电路，第一MCU控制电路将电信号处理后由射频接口电路经射频感应电路再通过射频天线模块发送至RFID读写器模块。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述RFID读写器模块包括射频发射与接口电路、第二MCU控制电路和远程通信接口电路，所述射频发射与接口电路与射频天线模块连接并通过射频天线模块接收RFID测温传感器模块检测到的温度信息，所述第二MCU控制电路将接收到的温度信息进行分析处理后通过远程通信接口电路发送至远端服务器、手机。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述第二MCU控制电路包括故障分析单元及故障发送单元，所述故障分析单元对接收到的温度信息进行分析判断故障状态，所述故障发送单元将故障信息通过远程通信接口发送至远端服务器、手机。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述电缆测温装置还包括与RFID读写器模块连接的IOT通信模块，所述电缆测温装置通过IOT通信模块与远端服务器、手机进行信息的传输。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述远端服务器、手机通过IOT通信模块定时触发控制电缆测温装置进入工作状态。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于物联网的电缆测温系统，包括所述的电缆测温装置及远端服务器、手机，所述电缆测温系统通过电缆测温装置的IOT通信模块与远端服务器、手机进行信息的传输。
本实用新型的有益效果在于，通过将RFID测温传感器模块设于电缆的屏蔽层外表面，将射频天线模块设于电缆的保护层表面，且与RFID读写器模块电连接，所述RFID读写器模块通过射频天线模块发出射频信号与RFID测温传感器模块实现数据通信，获取电缆的温度信息，通过建立电缆线芯温度与测量温度及环境温度的数学模型，RFID测温传感器模块可在线间接准确检测电缆线芯的温度，不改变电缆结构和电场形状，避免绝缘风险，且安装维护简单，降低成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型的基于物联网的电缆测温装置安装于电缆的内部结构示意图；
图2是本实用新型的基于物联网的电缆测温装置的结构框图；
图3是本实用新型的RFID测温传感器模块的结构框图；
图4是本实用新型的RFID读写器模块的结构框图。
具体实施方式
现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。
如图1至图4所示，本实用新型提供一种基于物联网的电缆测温装置的优选实施例。
电缆包括由内至外设置的铜线芯100、绝缘层200、屏蔽层300和保护层 400。所述电缆测温装置包括RFID测温传感器模块10、射频天线模块20、RFID 读写器模块30和电源模块40，所述RFID测温传感器模块10设于电缆的屏蔽层300外表面，并获取电缆的温度，所述射频天线模块20设于电缆的保护层 400表面，且与RFID读写器模块30电连接，所述RFID读写器模块30通过射频天线模块20发出射频信号与RFID测温传感器模块10实现数据通信，获取电缆的温度信息。
通过将RFID测温传感器模块10设于电缆的屏蔽层300外表面，射频天线模块20设于电缆的保护层400表面，且与RFID读写器模块30电连接，所述RFID读写器模块30通过射频天线模块20发出射频信号与RFID测温传感器模块10实现数据通信，获取电缆的温度信息，通过建立电缆线芯温度与测量温度及环境温度的数学模型，RFID测温传感器模块10可在线间接准确检测电缆线芯的温度，不改变电缆结构和电场形状，避免绝缘风险，且安装维护简单，降低成本。
以及，将RFID测温传感器模块10设于电缆的屏蔽层300外表面，即设于保护层400内，降低了环境温度的影响，提高温度测量的准确性。
在制作电缆接头时，可直接将RFID测温传感器模块10粘接在电缆屏蔽层300的外表面，将射频天线模块20使用扎带固定在电缆的保护层400表面。以及，可将RFID读写器模块30固定在电缆沟道的墙上或采用夹具固定在电缆上，安装方便，降低成本。
本实施例中，所述电源模块40通过感应取电方式为电缆测温装置提供工作电压。通过感应取电的电源模块40与常见的电源不同，其理论基础源于电磁感应原理的电流变换，其能量变换的前提是一次侧(往往是输电导线)具有足够的交流电流传输，而且无论导线电流怎样波动，电源输出都必须保持稳定。
其中，电源模块40通过感应取电方式获得所需的直流电压为电缆测温装置提供工作电压。在高压电缆上使用其它取电方式取电如太阳能取电容易受到外部环境的影响，如冬天的长时间的阴天雪地会大大降低电源的取电能力，使用感应取电方式，提高取电的可靠性，大大降低人力和维护成本。
具体地，所述电源模块40包括互感电路和与互感电路电连接的电源转化电路，所述互感电路通过电磁感应从电缆上获取电信号，所述电源转化电路将获取的电信号转化为所需的直流电压。
本实施例中，所述电源模块40套设于电缆上。将电源模块40套设于电缆上，电源模块40的互感电路通过电磁感应从电缆上获取电信号，电源转化电路将获取的电信号转化为所需的直流电压，供与电源模块40电连接的RFID 测温传感器模块10、射频天线模块20及RFID读写器模块30提供工作电压。将电源模块40套设于电缆上，安装方便，且电源模块40不易受天气环境的影响。
本实施例中，如图3所示，所述RFID测温传感器模块10包括温度传感器 11、温度转换电路12、射频感应电路13、射频接口电路14以及第一MCU控制电路15，温度转换电路12将温度传感器11检测到的温度信息转化为电信号并发送至第一MCU控制电路15，第一MCU控制电路15将电信号处理后由射频接口电路14经射频感应电路13再通过射频天线模块20发送至RFID读写器模块30。温度传感器11用于检测获取电缆的温度，温度转换电路12与温度传感器11连接并将温度传感器11检测到的温度信息转化为电信号，便于发送至第一MCU控制电路15进行分析处理。
本实施例中，如图4所示，所述RFID读写器模块30包括射频发射与接口电路31、第二MCU控制电路32和远程通信接口电路33，所述射频发射与接口电路31与射频天线模块20连接并通过射频天线模块20接收RFID测温传感器模块10检测到的温度信息，所述第二MCU控制电路32将接收到的温度信息进行分析处理后通过远程通信接口电路33发送至远端服务器、手机。具体地，将分析处理后的温度信息可通过远程通信接口电路33以有线或无线的方式发送至远端服务器、手机。
其中，所述第二MCU控制电路32包括故障分析单元及故障发送单元，所述故障分析单元对接收到的温度信息进行对比分析判断故障状态，若存在故障，所述故障发送单元将故障信息通过远程通信接口电路33发送至远端服务器、手机。所述故障分析单元对接收到的温度信息进行存储并分析，当温度信息达到预设的危险值时，故障分析单元生成故障报警信号即故障信息，并由第二MCU控制电路32的故障发送单元将故障报警信号发送至远端服务器、手机，使操作人员能实时监测电缆接头的安全隐患，提高供电的可靠性。
其中，所述故障分析单元和故障发送单元可通过现有技术，现有的逻辑处理器实现，其软件部分不作为本实用新型实施例的改进。
本实施例中，所述电缆测温装置还包括与RFID读写器模块30连接的IOT 通信模块50，所述电缆测温装置通过IOT通信模块50与远端服务器、手机进行信息的传输。
以及，所述远端服务器、手机通过IOT通信模块50定时触发控制电缆测温装置进入工作状态。
其中，IOT通信模块50支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，采用 IOT通信模块50进行通信具有覆盖广，连接多、成本低、功耗低及架构优等优点。
本实用新型实施例中的电缆测温装置通常处于休眠状态，由远端服务器、手机通过IOT通信模块50控制定时触发进入工作状态。当电缆测温装置进入工作状态后，RFID测温传感器模块10的温度传感器11检测获取电缆的温度，温度转化电路12将温度传感器11检测获取的温度信息转化为电信号发送至第一MCU控制电路15，再由射频接口电路14经射频感应电路13再通过射频天线模块20发送至RFID读写器模块30。RFID读写器模块30中第二MCU控制电路32的故障分析单元对温度信息进行存储并分析，当温度信息达到预设的危险值时，故障分析单元生成故障报警信号，并由第二MCU控制电路32的故障发送单元发将故障报警信号送至远端服务器、手机。
其中，将电缆测温装置设置为定时触发工作，减少电缆测温装置的损耗，延长电缆测温装置的寿命。
其中，所述故障分析单元和故障发送单元可通过现有技术，现有的逻辑处理器实现，其软件部分不作为本实用新型实施例的改进。
本实用新型还提供一种基于物联网的电缆测温系统的优选实施例。
所述电缆测温系统包括所述的电缆测温装置及远端服务器、手机，所述电缆测温系统通过电缆测温装置的IOT通信模块50与远端服务器、手机进行信息的传输。
通过将电缆测温装置的RFID测温传感器模块10设于电缆的屏蔽层300 外表面，射频天线模块20设于电缆的保护层400表面，且与RFID读写器模块 30电连接，所述RFID读写器模块30通过射频天线模块20发出射频信号与RFID 测温传感器模块10实现数据通信，获取电缆的温度信息，通过建立电缆线芯温度与测量温度及环境温度的数学模型，RFID测温传感器模块10可在线间接准确检测电缆线芯的温度，不改变电缆结构和电场形状，避免绝缘风险，且安装维护简单，降低成本。
以及，将电缆测温装置的RFID测温传感器模块10设于电缆的屏蔽层300 外表面，即设于保护层400内，降低了环境温度的影响，提高温度测量的准确性。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于物联网的电缆测温装置，电缆包括由内至外设置的铜线芯、绝缘层、屏蔽层和保护层，其特征在于：所述电缆测温装置包括RFID测温传感器模块、射频天线模块、RFID读写器模块和电源模块，所述RFID测温传感器模块设于电缆的屏蔽层外表面，并获取电缆的温度，所述射频天线模块设于电缆的保护层表面，且与RFID读写器模块电连接，所述RFID读写器模块通过射频天线模块发出射频信号与RFID测温传感器模块实现数据通信，获取电缆的温度信息，所述电源模块包括互感电路和与互感电路电连接的电源转化电路，所述互感电路通过电磁感应从电缆上获取电信号，所述电源转化电路将获取的电信号转化为所需的直流电压。
2.根据权利要求1所述的电缆测温装置，其特征在于：所述电源模块套设于电缆上。
3.根据权利要求1所述的电缆测温装置，其特征在于：所述RFID测温传感器模块包括温度传感器、温度转换电路、射频感应电路、射频接口电路以及第一MCU控制电路，温度转换电路将温度传感器检测到的温度信息转化为电信号并发送至第一MCU控制电路，第一MCU控制电路将电信号处理后由射频接口电路经射频感应电路再通过射频天线模块发送至RFID读写器模块。
4.根据权利要求1所述的电缆测温装置，其特征在于：所述RFID读写器模块包括射频发射与接口电路、第二MCU控制电路和远程通信接口电路，所述射频发射与接口电路与射频天线模块连接并通过射频天线模块接收RFID测温传感器模块检测到的温度信息，所述第二MCU控制电路将接收到的温度信息进行分析处理后通过远程通信接口电路发送至远端服务器、手机。
5.根据权利要求4所述的电缆测温装置，其特征在于：所述第二MCU控制电路包括故障分析单元及故障发送单元，所述故障分析单元对接收到的温度信息进行分析判断故障状态，所述故障发送单元将故障信息通过远程通信接口发送至远端服务器、手机。
6.根据权利要求1所述的电缆测温装置，其特征在于：所述电缆测温装置还包括与RFID读写器模块连接的IOT通信模块，所述电缆测温装置通过IOT通信模块与远端服务器、手机进行信息的传输。
7.根据权利要求6所述的电缆测温装置，其特征在于：所述远端服务器、手机通过IOT通信模块定时触发控制电缆测温装置进入工作状态。
8.一种基于物联网的电缆测温系统，其特征在于：所述电缆测温系统包括权利要求1-7任一所述的电缆测温装置及远端服务器、手机，所述电缆测温系统通过电缆测温装置的IOT通信模块与远端服务器、手机进行信息的传输。
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