CN213481568U - 一种无源无线井下测温系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种无源无线井下测温系统。该方案包括防爆开关、温度传感器、信号转换器、井下交换机、通信接收网关、测温管理系统、监视主机；其中，所述温度传感器测量所述防爆开关的温度，所述信号转换器将所述温度传感器的量测数据发送至所述井下交换机，所述井下交换机与所述通信接收网关相连，所述测温管理系统获取所述通信接收网关的输出，所述监视主机对所述测温管理系统的信息进行屏幕显示。该方案在井下开关内利用接触式的温度传感器，采用PN结温度测量，从开关内到测温主机均可采用无线信号传输，具有高绝缘、抗电磁干扰，安装简单，维护方便高效的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电气领域，特别涉及一种无源无线井下测温系统。
背景技术
煤矿井下开关在大电流运行时很容易局部温度增高，产生的主要部位是动静触头的接合部位。产生的主要原因是梅花触头弹簧压紧力的不同和触头偏心引起的接触面积减少，螺栓固定的松紧程度等。由于开关温升可引起设备停运开关爆炸、瓦斯或煤粉爆炸、引燃煤层等事故，因此，对井下开关温度监控的意义巨大。
但是，现有对井下开关的测温技术存在两种方式，一种是在井下开关内只有少量温度测量，且主要采用PT100进行测量；另一种是采用红外测温仪进行人工测量，并对开关温度进行人工的测量记录等相关工作。现有技术存在如下问题：开关内无法完成温度的测量，且温度信号的传输、显示、记录和报警不及时，信息不全，缺乏故障分析数据基础的问题。
实用新型内容
本实用新型需解决的技术问题是现有的煤矿井下开关的测温方式存在无法完成温度的测量，且温度的信号传输、显示、记录和报警不及时，信息不全等一系列问题。
为了解决上述问题，本实用新型提供一种无源无线井下测温系统，其采用的技术方案如下：包括防爆开关、温度传感器、信号转换器、井下交换机、通信接收网关、测温管理系统、监视主机；其中，所述温度传感器测量所述防爆开关的温度，所述信号转换器将所述温度传感器的量测数据发送至所述井下交换机，所述井下交换机与所述通信接收网关相连，所述测温管理系统获取所述通信接收网关的输出，所述监视主机对所述测温管理系统的信息进行屏幕显示。
在一个实施例中，优选地，所述无源无线井下测温系统内包括若干个所述井下交换机，各个所述井下交换机之间通过通信线连接，各个所述井下交换机共同形成环形网络。
在一个实施例中，优选地，所述防爆开关、所述温度传感器、所述信号转换器和所述井下交换机布置在井下。
在一个实施例中，优选地，所述通信接收网关、所述测温管理系统和所述监视主机布置在地上。
在一个实施例中，优选地，所述井下交换机和所述通信接收网关之间通过MODBUS总线网络、以太网、无线WiFi、GPS中的一种或多种的组合进行数据交互。
在一个实施例中，优选地，所述温度传感器包括：
取电合金片，用于感应取电；
硅胶表带，用于形成温度传感器的主体和绝缘；
传感器温度探头，用于耐受温度并检测所述测温部位的温度，所述传感器温度探头通过扎带绑扎于所述防爆开关的测温部位。
在一个实施例中，优选地，所述测温管理系统包括：
数据库模块，用于存储所述通信接收网关接收到的数据；
历史温度获取模块，用于提取计算所述数据库模块中的历史温度；
故障查询获取模块，用于提取计算所述数据库模块中的故障信息；
实时温度获取模块，用于提取计算所述数据库模块中的当前温度；
一次结构获取模块，用于提取计算所述数据库模块中的当前的各个开关状态；
各配电室获取模块，用于获取所述数据库模块中的各配电室的运行状态。
在一个实施例中，优选地，所述监视主机包括：
历史温度界面，用于根据所述历史温度获取模块发送的数据显示历史温度；
故障查询界面，用于根据所述故障查询获取模块中的故障信息，调取历史故障情况；
实时温度界面，用于根据所述实时温度获取模块显示实时运行温度曲线；
一次结构界面，用于根据所述一次结构获取模块显示整个一次系统的当前通路状态；
各配电室界面，用于根据所述各配电室获取模块发送的信息显示各配电室的运行状态。
在一个实施例中，优选地，所述测温管理系统和所述监视主机通过以太网TCP/IP协议进行信号传输。
在一个实施例中，优选地，所述温度传感器和所述信号转换器安装在所述防爆开关内，所述温度传感器采用PN结温度测量，所述温度传感器通过接触所述防爆开关获得温度测量。
本实用新型的有益效果是：
1、本方案在井下开关内利用接触式的温度传感器，并采用PN结温度测量，将传感器内置在防爆开关内，实现了远程测量。
2、本方案在井下开关内温度信号传输从开关内到测温主机均可采用无线信号传输，解决了防爆外壳对信号的屏蔽问题，可解决有线传输时的线路敷设问题。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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的附图。
图1为本实用新型一实施例的一种无源无线井下测温系统的结构图。
图2为本实用新型一实施例的一种无源无线井下测温系统中的温度传感器结构图。
图3为本实用新型一实施例的一种无源无线井下测温系统图中的温度传感器实物图。
图4为本实用新型一实施例的一种无源无线井下测温系统图中的测温管理系统的结构图。
图5为本实用新型一实施例的一种无源无线井下测温系统图中的监视主机中的一次结构界面效果图。
图6为本实用新型一实施例的一种无源无线井下测温系统图中的监视主机中的各配电室界面效果图。
图7为本实用新型一实施例的一种无源无线井下测温系统图中的监视主机中的实时温度界面效果图。
图8为本实用新型一实施例的一种无源无线井下测温系统图中的监视主机中的历史温度界面效果图。
图9为本实用新型一实施例的一种无源无线井下测温系统图中的监视主机中的故障查询界面效果图。
具体实施方式
以下基于实施例对本实用新型公开进行描述，但是本实用新型公开并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型公开的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型公开。为了避免混淆本实用新型公开的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个申请文件中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本实用新型公开的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
煤矿井下开关在大电流运行时很容易局部温度增高，产生的主要部位是动静触头的接合部位，产生的主要原因是梅花触头弹簧压紧力的不同和触头偏心引起的接触面积减少，螺栓固定的松紧程度等。开关温升可引起设备停运开关爆炸、瓦斯或煤粉爆炸、引燃煤层等事故，因此，提出了对井下开关温度的监控。
现有技术中，温度传感器与接收器之间是有线连接，在开关内布线复杂，且需要考虑爬电距离、电气间隙等。目前，主要的方式包括两种：少量测温和人工测温。在少量测温方式下，井下开关内温度的测量只有少量的应用，主要测量方式是PT100或类似方式进行测量；使用红外测温仪人工测量。没有系统的对开关温度进行测量、记录的方案或厂家。使用PT100测量时，PT100要有引线，而开关内本身空间狭小、电压高，这样就造成了布线时要考虑爬电距离、电气间隙等，因此应用很少，用户接受度低。
在人工测温方式下，人工测量因为中间有防爆外壳，而且受工人测量方法限制，测量后的温度准确度太低，并且缺乏有效的监督，容易造成测量不及时、不测量等问题，现在除有特殊情况外，基本不进行测量。
本实用新型中提供一种无源无线井下测温系统，通过防爆开关内部测温、无线通信、配置在线监测分析系统，可与配电室内的监控系统，远方监控中心，安防监控系统等子系统，实现联动操作，构建起设备与设备之间的信息联络和共享平台，进而提升防爆开关的维护的状态监测的效果。
图1为本实用新型一实施例的一种无源无线井下测温系统的结构图。
如图1所示，在一个实施例中，优选地，所述无源无线井下测温系统的结构包括防爆开关101、温度传感器102、信号转换器103、井下交换机104、通信接收网关105、测温管理系统106、监视主机107；其中，所述温度传感器102测量所述防爆开关101的温度，所述信号转换器103将所述温度传感器102的量测数据发送至所述井下交换机104，所述井下交换机104与所述通信接收网关105相连，所述测温管理系统106获取所述通信接收网关105的输出，所述监视主机107对所述测温管理系统106的信息进行屏幕显示。
在一个实施例中，优选地，所述无源无线井下测温系统内包括若干个所述井下交换机104，各个所述井下交换机104之间通过通信线连接，各个所述井下交换机104共同形成环形网络。
在一个实施例中，优选地，所述防爆开关101、所述温度传感器102、所述信号转换器103和所述井下交换机104布置在井下。
在一个实施例中，优选地，所述通信接收网关105、所述测温管理系统106和所述监视主机107布置在地上。
在一个实施例中，优选地，所述井下交换机104和所述通信接收网关105之间通过MODBUS总线网络、以太网、无线WiFi、GPS中的一种或多种的组合进行数据交互。
在本实施例中，在井下通过所述井下交换机104之间的环网通信，可进行多井下交换机104相互之间的数据通信，为进行在井下的防爆开关101之间的配合和协调控制策略提供了技术支撑。在本结构中，通过所述温度传感器102和所述信号转换器103将防爆开关101的温度获得，并经由无线传输送至所述井下交换机104，因此，在无源无线井下测温系统内由于温度传感器102布置在防爆开关101内，而且每个防爆开关101均布设了测温传感器，保障了整体的测温可靠性，并且通过地上区域设置无线通信接收、温度管理系统和监视系统，整体实现了在地上区域的数据处理。
图2为本实用新型一实施例的一种无源无线井下测温系统中的温度传感器102结构图。图3为本实用新型一实施例的一种无源无线井下测温系统图中的温度传感器102实物图。
在一个实施例中，优选地，所述温度传感器102包括：
取电合金片201，用于感应取电；
硅胶表带202，用于形成温度传感器102的主体和绝缘；
传感器温度探头203，用于耐受温度并检测所述测温部位的温度，所述传感器温度探头通过扎带绑扎于所述防爆开关101的测温部位。
在一个实施例中，优选地，所述温度传感器102和所述信号转换器103安装在所述防爆开关101内，所述温度传感器102采用PN结温度测量，所述温度传感器102通过接触所述防爆开关101获得温度测量。
具体的，在温度传感器102结构中取电合金片201用于感应取电，而硅胶表带用于隔离模块主体，传感器温度探头主要用于耐高温扎带绑扎于测温部位，检测测温部位温度。
在本实施例中，温度传感器102与接收器之间使用无线传输，不需要另外布线，因为是等电位布置，因此电气间隙、爬电距离基本不会影响。温度传感器102采用PN结测温技术，感温元件小，可与被测部位直接接触，相比PT100，接触要好，温度测量更准确。
在本实施例中，通过所述温度传感器102的对应结构传感器温度探头直接植入到被测物内部，例如，本实施例中被放置在防爆开关101内部，并采用合金进行获取温度传感器102的电源取电，实现了无源的传感器取电，并利用硅胶进行绝缘，实现了远程、稳定的电源温度获取。
图4为本实用新型一实施例的一种无源无线井下测温系统图中的测温管理系统106的结构图。
在一个实施例中，优选地，所述测温管理系统106包括：
数据库模块401，用于存储所述通信接收网关105接收到的数据；
历史温度获取模块402，用于提取计算所述数据库模块401中的历史温度；
故障查询获取模块403，用于提取计算所述数据库模块401中的故障信息；
实时温度获取模块404，用于提取计算所述数据库模块401中的当前温度；
一次结构获取模块405，用于提取计算所述数据库模块401中的当前的各个开关状态；
各配电室获取模块406，用于获取所述数据库模块401中的各配电室的运行状态。
在本实施例中，通过数据库模块401将测温管理系统106的数据直接存储，当需要查询历史数据时，直接调用数据库中的历史数据，故障查询获取模块403直接显示数据库内容，在一次结构获取模块405和各配电室获取模块406内直接提取防爆开关101的状态和配电室内的设备状态，此外实施温度获取模块无需从数据库模块401调用数据，直接将通信接收网关105发送的数据读取到监视主机107上显示。
如图5-9所示，分别为本实用新型一实施例的一种无源无线井下测温系统图中的监视主机107中的一次结构界面、各配电室界面、实时温度界面、历史温度界面、故障查询界面的效果图。
在一个实施例中，优选地，所述监视主机107包括：
历史温度界面，用于根据所述历史温度获取模块402发送的数据显示历史温度；
故障查询界面，用于根据所述故障查询获取模块403中的故障信息，调取历史故障情况；
实时温度界面，用于根据所述实时温度获取模块404显示实时运行温度曲线；
一次结构界面，用于根据所述一次结构获取模块405显示整个一次系统的当前通路状态；
各配电室界面，用于根据所述各配电室获取模块406发送的信息显示各配电室的运行状态。
在一个实施例中，优选地，所述测温管理系统106和所述监视主机107通过以太网TCP/IP协议进行信号传输。
在一个或多个实施例中，井下防爆开关101内的温度测量，组成全矿井井下开关温度的测量预警系统，所有开关温度均可通过一次图、列表进行显示及温度预警，可有效预防温度升高开关损坏造成的无计划停电，避免重要设备无计划停电造成的损失。
在一个或多个实施例中，利用数据分析技术，实现历史数据的储存和查询，对比分析和趋势分析，并进行诊断。能对设备的异常事件自动报警并能进行一定程度的故障判断。
在本实施例中，通过一次结构界面、各配电室界面、实时温度界面、历史温度界面和故障查询界面分别显示测温系统获得的历史数据和实时数据，对一次系统和配电室进行状态显示，并可进行故障状态的查看，从而的升级系统的故障分析能力，提高对整个测温系统的数据全面性。
在本实施例中，一方面，测温传感器安装在高电压、强电磁干扰及高密封的环境中，测温传感器具有高绝缘、抗电磁干扰等性能；另一方面温度传感器与测温主机之间通过无线信号进行信号传输，安装简单，节省了大量布线工作，维护简单、方便。
以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种无源无线井下测温系统，其特征在于，包括防爆开关、温度传感器、信号转换器、井下交换机、通信接收网关、测温管理系统、监视主机；其中，所述温度传感器测量所述防爆开关的温度，所述信号转换器将所述温度传感器的量测数据发送至所述井下交换机，所述井下交换机与所述通信接收网关相连，所述测温管理系统获取所述通信接收网关的输出，所述监视主机对所述测温管理系统的信息进行屏幕显示。
2.如权利要求1所述的一种无源无线井下测温系统，其特征在于，所述无源无线井下测温系统内包括若干个所述井下交换机，各个所述井下交换机之间通过通信线连接，各个所述井下交换机共同形成环形网络。
3.如权利要求2所述的一种无源无线井下测温系统，其特征在于，所述防爆开关、所述温度传感器、所述信号转换器和所述井下交换机布置在井下。
4.如权利要求3所述的一种无源无线井下测温系统，其特征在于，所述通信接收网关、所述测温管理系统和所述监视主机布置在地上。
5.如权利要求4所述的一种无源无线井下测温系统，其特征在于，所述井下交换机和所述通信接收网关之间通过MODBUS总线网络、以太网、无线WiFi、GPS中的一种或多种的组合进行数据交互。
6.如权利要求5所述的一种无源无线井下测温系统，其特征在于，所述温度传感器包括：
取电合金片，用于感应取电；
硅胶表带，用于形成温度传感器的主体和绝缘；
传感器温度探头，用于耐受温度并检测述防爆开关的测温部位的温度，所述传感器温度探头通过扎带绑扎于所述防爆开关的测温部位。
7.如权利要求6所述的一种无源无线井下测温系统，其特征在于，所述测温管理系统包括：
数据库模块，用于存储所述通信接收网关接收到的数据；
历史温度获取模块，用于提取计算所述数据库模块中的历史温度；
故障查询获取模块，用于提取计算所述数据库模块中的故障信息；
实时温度获取模块，用于提取计算所述数据库模块中的当前温度；
一次结构获取模块，用于提取计算所述数据库模块中的当前的各个开关状态；
各配电室获取模块，用于获取所述数据库模块中的各配电室的运行状态。
8.如权利要求7所述的一种无源无线井下测温系统，其特征在于，所述监视主机包括：
历史温度界面，用于根据所述历史温度获取模块发送的数据显示历史温度；
故障查询界面，用于根据所述故障查询获取模块中的故障信息，调取历史故障情况；
实时温度界面，用于根据所述实时温度获取模块显示实时运行温度曲线；
一次结构界面，用于根据所述一次结构获取模块显示整个一次系统的当前通路状态；
各配电室界面，用于根据所述各配电室获取模块发送的信息显示各配电室的运行状态。
9.如权利要求8所述的一种无源无线井下测温系统，其特征在于，所述测温管理系统和所述监视主机通过以太网TCP/IP协议进行信号传输。
10.如权利要求9所述的一种无源无线井下测温系统，其特征在于，所述温度传感器和所述信号转换器安装在所述防爆开关内，所述温度传感器采用PN结温度测量，所述温度传感器通过接触所述防爆开关获得温度测量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |