CN209764278U - 一种用于配电柜的无线测温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种用于配电柜的无线测温装置，包括无线测温数据收发装置和与之无线连接的多个无线测温传感器；所述无线测温数据收发装置包括依次连接的MCUⅠ、无线接收模块、无线通信天线；所述无线接收模块采用跳频方式被设置为多个接收频道，每个接收频道包括多个接收地址，所述MCUⅠ用来控制所述无线接收模块在每个频道的工作时间，并通过多个接收地址接收多个无线测温传感器传输的数据。本实用新型能够根据现场需求，实时采集配电柜内多个部位的温度，准确度高，可靠性强，解决了传统无线测温装置测温点数少、精度低、需要人工巡检且不能实时检测的缺点。

Description

一种用于配电柜的无线测温装置

技术领域

本实用新型涉及温度采集监控领域，尤其涉及一种用于配电柜的无线测温装置。

背景技术

运行中的电力发电厂、变电站的配电柜是重要的电力设备，保持配电柜正常稳定运行对于安全生产有着至关重要的作用。配电柜的主要维护部位就是触头部位，如触头发生松动、弹性老化、接触面不洁等异常情况时，都会引起触头温度的异常变化，因此一般通过触头温度检测的方法确保配电柜正常稳定运行。现有的触头温度监测方法有两种：一种在高压电接触表面涂一层颜色随温度变化的发光材料，通过观察其颜色变化来大致确定温度变化范围，但这种方法准确度低，可靠性差，不能进行精确定量测量；另一种方法是利用触头温度变化时的辐射特性，使用红外热像仪对触头温度进行检测，准确度较高，但由于需要使用额外的温度检测仪器，在高低压配电柜这一特定场景下使用不便，同时红外热像仪价格昂贵，使用成本高。更重要的是以上两种方式都需要人工进行巡检，不能实时得到温度数据，只能在异常已经发生的情况下再去发现，无法在第一时间进行判断柜内有无触头发热故障，起不到温度实时报警功能。而想要实现温度实时检测的另一个重要问题是有线通讯的电子仪表不符合电力高压环境测量仪表规范，即在配电柜内设置温度检测装置的情况下不能使用有线方式传输温度数据。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出一种用于配电柜的无线测温装置，包括无线测温数据收发装置和多个无线测温传感器，能够根据现场需求，实时采集配电柜内多个部位的温度，准确度高，可靠性强，解决了传统无线测温装置测温点数少、精度低、需要人工巡检且不能实时检测的缺点，同时使用无线方式接收温度传感器数据也符合电力高压环境测量仪表规范，能够安全应用于配电柜等特殊设备的温度检测。

为实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案包括：

1.一种用于配电柜的无线测温装置，其特征在于，包括无线测温数据收发装置和与之无线连接的多个无线测温传感器；所述无线测温数据收发装置包括依次连接的MCUⅠ、无线接收模块、无线通信天线；所述无线接收模块采用跳频方式被设置为多个接收频道，每个接收频道包括多个接收地址，所述MCUⅠ用来控制所述无线接收模块在每个频道的工作时间，并通过多个接收地址接收多个无线测温传感器传输的数据。

2.所述无线接收模块被设置的频道数量为3个，每个频道包含的相互独立不同的接收地址数量为6个。

3.所述无线测温数据收发装置具有与MCUⅠ连接的支持标准Modbus协议传输数据的 RS485接口。

4.所述无线测温数据收发装置还包括分别与MCUⅠ连接的用于提示异常情况的报警指示灯、用于提示当前装置的无线通讯连接状态的通讯指示灯、能够实时显示无线温度传感器数据的液晶显示屏、能够操作更改装置设置的若干按键和通过无线连接远程遥控断路器分、合闸的开关量输出接口。

5.所述无线测温传感器包括MCUⅡ、测温芯片、无线发射模块、无线通信天线，所述MCU Ⅱ分别连接测温芯片和无线发射模块，无线发射模块连接无线通信天线；所述MCUⅡ用于将测温芯片的数据根据预设的无线发射模块的发射频道和本机地址通过无线发射模块发送给无线测温数据收发装置。

6.所述无线测温传感器的测温芯片采用数字式温度测量芯片，仅需从芯片内部寄存器中就可读取温度值。

7.所述无线测温传感器为具有低功耗休眠模式和数据发送模式两种工作模式的无线温度传感器。

8.所述无线测温数据收发装置具有AC-DC电源供电模块；所述无线测温传感器采用电池供电。

9.所述无线测温数据收发装置的无线通信天线为2.4G外接吸盘天线；所述无线测温传感器的无线通信天线为2.4G板载天线。

10.所述无线测温数据收发装置采用导轨安装方式，可以安装在配电柜内的安装导轨上；所述无线温度传感器采用表带式安装方式，直接捆绑在需要测量温度的被测触头部位和/或铜排部件上。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出一种用于配电柜的无线测温装置，包括无线测温数据收发装置和多个无线测温传感器，能够根据现场需求，实时采集配电柜内多个部位的温度，准确度高，可靠性强，解决了传统无线测温装置测温点数少、精度低、需要人工巡检且不能实时检测的缺点，同时使用无线方式接收温度传感器数据也符合电力高压环境测量仪表规范，能够在保证安全的同时实现免人工实时检测，安全应用于配电柜等特殊设备的温度检测。

本实用新型为解决传统无线测温装置测温点数少的问题，无线测温数据收发装置采用跳频工作方式被设置为多个接收频道，每个接收频道包括多个接收地址，能够大大增加无线测温数据收发装置能够连接的无线温度传感器数量，本实用新型的无线测温数据收发装置实施例的无线接收模块被设置为三个接收频道，每一个接收频道包括6个接收地址，一台无线测温数据收发装置可以同时监控18路无线温度传感器数据，并采用高性能、军品级32位MCU 作为核心控制器，采用分时复用技术，通过内部12位定时器准确定时，精确控制无线模块在每一个频段的工作时间，通过频道+地址两个参量锁定对应的无线温度传感器，确保每一个频段都能够完整接收到温度传感器的数据，确保接收数据的准确性，提高收发装置的无线接收抗干扰能力。理论上讲，接收频段可以从0～125.任意选取，经过综合考虑与实验测试，使用 3个接收频段，可以接收18个无线温度传感器数据，基本可以满足各个场合需要，同时无线传输速度也在允许范围之内。

本实用新型的无线测温传感器，内部安装的无线发射模块，出厂之前已经对发射频道和本机地址进行设置，不同温度传感器可以共用一个发射频道，但本机地址都是唯一的，确保了发送数据的准确性。无线温度传感器出厂之后，处于低功耗休眠模式，休眠时间到之后，切换为发射模式，向数据收发装置发送温度信息，发送完毕之后，又切换到低功耗休眠模式，该工作方式，降低了装置整体功耗，延长电池使用寿命；为解决传统测温手段精度低的问题，采用精密的数字式温度测量芯片，仅需从芯片内部寄存器中就可以读出温度值，降低了测温电路的复杂程度，减少了测温多余中间环节，提高了测温精确度。

为了解决传统测温手段需要现场安装布线问题，无线测温数据收发装置安装在通用导轨上，无线温度传感器采用表带式安装，直接将装置捆绑在被测触头或铜排上即可，降低了施工难度，节约了施工成本。

此外，无线测温数据收发装置支持RS485接口，Modbus通讯协议，波特率可选，能够与计算机监控系统连接，将检测温度等数据上传至数据中心；设置显示屏、指示灯能够方便获得温度实时状态从而更好的保证温度检测的有效性和及时性。

附图说明

图1为本实用新型的无线测温数据收发装置实施例内部结构示意图。

图2为本实用新型的无线测温数据收发装置外观示意图。

图3为本实用新型无线测温数据收发装置实施例跳频连接示意图。

图4为本实用新型的无线测温传感器实施例内部结构示意图。

附图标记列示如下：1-天线接口、2-电源接口、3-RS485接口、4-开关量输出接口、5- 报警指示灯、6-通信指示灯、7-液晶显示屏、8-按键。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步说明。

一种用于配电柜的无线测温装置，该装置分为两部分：无线测温数据收发装置和无线测温传感器。无线测温数据收发装置与多个无线测温传感器连接；无线测温数据收发装置可以完成多路温度传感器数据的接收功能，本实施例中，一台无线测温数据收发装置可以同时监控18路无线温度传感器数据。

如图1所示，为本实用新型的无线测温数据收发装置实施例内部结构示意图。所述无线测温数据收发装置包括MCUⅠ、无线接收模块、无线通信天线；无线接收模块通过SPI总线与MCUⅠ相连接，并连接无线通信天线，即外接2.4G天线，还包括通过I2C总线与MCUⅠ相连接的OLED液晶显示，与MCUⅠ光电隔离连接的485通信接口和报警输出接口，整个装置通过一个AC转DC电源模块提供5V电源供电。

如图2所示为本实用新型的无线测温数据收发装置外观示意图，其中：天线接口1用于连接外接2.4G吸盘天线；电源接口2包括三个接头分别连接交流220V电源的火线、零线和地线，L接火线，N接零线，PE接地线；RS485接口3包括三个接头分别连接485通信A接线、485通信B接线和通信地线，A/+接485通信A，B/-接485通信B，SHLD接485通信地；RS485 接口支持标准Modbus协议，可将温度信息、报警状态等数据上传至数据中心；开关量输出接口4包括两个触点，与需要控制的断路器相连接，远程遥控配电柜内断路器的分、合闸；报警指示灯5与通信指示灯6通过灯光闪烁指示信息，现场指示装置目前通讯状态；液晶显示屏7能够同时显示多组温度数据；按键8包括上翻、下翻和设置三个功能按键，能够对无线测温数据收发装置进行设置调整。

如图3所示，本实用新型无线测温数据收发装置实施例跳频连接示意图。所述无线接收模块采用跳频方式被设置为多个接收频道，每个接收频道包括多个接收地址。本实施例无线测温数据收发装置的无线接收模块被设置的频道数量为3个，每个频道包含的相互独立不同的接收地址数量为6个。因此无线测温数据收发装置与18个无线温测传感器通过3个不同频道的跳频连接方式无线连接，其中每个频道连接有6个无线测温传感器，所有18个无线测温传感器均分别具有唯一的地址编号。

图4为本实用新型的无线测温传感器实施例内部结构示意图。包括MCUⅡ，通过I2C总线与MCUⅡ相连接的测温芯片，通过SPI总线与MCUⅡ相连接的无线发射模块以及与无线发射模块相连接的板载2.4G天线，传感器通过ER17335电池提供3V电源。

安装时，无线测温数据收发装置采用导轨安装方式，导轨尺寸为DIN35mm。可以安装在配电柜内的安装导轨上，装置采用AC220供电。无线测温传感器采用表带式安装方式，直接捆绑在需要测量温度的被测触头部位和/或铜排部件上。

本实施例无线温度传感器根据接收频道分为黄、绿、红三种颜色，后面都贴有该装置自身的唯一地址编号，该地址编号出厂之前就已经写好，无法更改。按照编号将无线温度传感器依次安装在配电柜内触头或者铜排上，贴标签的面与被测部位接触，固定好即可。

本实用新型的无线测温装置工作时，无线测温数据收发装置的MCUⅠ作为核心控制器，采用分时复用技术，控制无线接收模块在每个频道的工作时间，并通过多个接收地址接收多个无线测温传感器传输的数据；通过频道+地址两个参量锁定对应的无线温度传感器，确保每一个频段都能够完整接收到温度传感器的数据，确保接收数据的准确性；无线测温传感器内部安装的无线发射模块，出厂之前已经对发射频道和本机地址进行设置，多个温度传感器可以共用一个发射频道，但本机地址都是唯一的，确保了发送数据的准确性。无线测温传感器的MCUⅡ用来将测温芯片的数据根据预设的无线发射模块的发射频道和本机地址通过无线发射模块发送给无线测温数据收发装置。并采用精密的数字式温度测量芯片，仅需从芯片内部寄存器中就可以读出温度值。无线温度传感器默认为低功耗休眠模式运行，并只在装置预设时间点切换为数据发送模式运行并向无线测温数据收发装置发送温度数据；该预设时间点与无线温度传感器的地址编号相对应且不重叠，即同一时刻不会有一个以上的无线温度传感器进入数据发送模式运行并向无线测温数据收发装置发送温度数据；无线测温数据收发装置的跳频设置与无线温度传感器的地址编号相对应，即某一个无线温度传感器根据与地址编号对应的预设时间点转入数据发送模式运行时，无线测温数据收发装置也应调整接收频段到该无线温度传感器所在工作频段上，以顺利接收到温度数据。这样采用分时复用技术利用跳频接收的方法大大扩充了无线测温数据收发装置能够协同工作的无线温度传感器数量。

Claims (10)

1.一种用于配电柜的无线测温装置，其特征在于，包括无线测温数据收发装置和与之无线连接的多个无线测温传感器；所述无线测温数据收发装置包括依次连接的MCUⅠ、无线接收模块、无线通信天线；所述无线接收模块采用跳频方式被设置为多个接收频道，每个接收频道包括多个接收地址，所述MCUⅠ用来控制所述无线接收模块在每个频道的工作时间，并通过多个接收地址接收多个无线测温传感器传输的数据。

2.根据权利要求1所述的用于配电柜的无线测温装置，其特征在于，所述无线接收模块被设置的频道数量为3个，每个频道包含的相互独立不同的接收地址数量为6个。

3.根据权利要求1所述的用于配电柜的无线测温装置，其特征在于，所述无线测温数据收发装置具有与MCUⅠ连接的支持标准Modbus协议传输数据的RS485接口。

4.根据权利要求1所述的用于配电柜的无线测温装置，其特征在于，所述无线测温数据收发装置还包括分别与MCUⅠ连接的用于提示异常情况的报警指示灯、用于提示当前装置的无线通讯连接状态的通讯指示灯、能够实时显示无线温度传感器数据的液晶显示屏、能够操作更改装置设置的若干按键和通过无线连接远程遥控断路器分、合闸的开关量输出接口。

5.根据权利要求1至4之一所述的用于配电柜的无线测温装置，其特征在于，所述无线测温传感器包括MCUⅡ、测温芯片、无线发射模块、无线通信天线，所述MCUⅡ分别连接测温芯片和无线发射模块，无线发射模块连接无线通信天线；所述MCUⅡ用于将测温芯片的数据根据预设的无线发射模块的发射频道和本机地址通过无线发射模块发送给无线测温数据收发装置。

6.根据权利要求5所述的用于配电柜的无线测温装置，其特征在于，所述无线测温传感器的测温芯片采用数字式温度测量芯片，仅需从芯片内部寄存器中就可读取温度值。

7.根据权利要求6所述的用于配电柜的无线测温装置，其特征在于，所述无线测温传感器为具有低功耗休眠模式和数据发送模式两种工作模式的无线温度传感器。

8.根据权利要求7所述的用于配电柜的无线测温装置，其特征在于，所述无线测温数据收发装置具有AC-DC电源供电模块；所述无线测温传感器采用电池供电。

9.根据权利要求7所述的用于配电柜的无线测温装置，其特征在于，所述无线测温数据收发装置的无线通讯天线为2.4G外接吸盘天线；所述无线测温传感器的无线通讯天线为2.4G板载天线。

10.根据权利要求7所述的用于配电柜的无线测温装置，其特征在于，所述无线测温数据收发装置采用导轨安装方式，可以安装在配电柜内的安装导轨上；所述无线温度传感器采用表带式安装方式，直接捆绑在需要测量温度的被测触头部位和/或铜排部件上。