CN219064719U - 无源低功耗温度在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无源低功耗温度在线监测系统，包括超高频无源RFID测温标签和超高频读写器，超高频测温标签贴在铜排表面，通过通信天线发送信号到超高频测温标签上，超高频测温标签测温，同时将测温的结果返回给通信天线，通信天线采集到信号后将信号发送给超高频读写器，所述超高频测温标签结构由天线、测温芯片、导热材料和衬底组成；所述超高频测温阅读器由电源，MCU，PLL锁相环，滤波器，可调增益发射机增益放大器，检波电路，三级信号放大器，整流电路，晶体振荡器，多路选择开关，信号传输天线，通信接口组成。本实用新型利用此温度标签构成的无线温度监测系统，兼有无源和无线两特点，安全可靠、成本低、实时性好、便于维护。
Description
技术领域
本实用新型属于电力设备温度监测领域，尤其是一种无源低功耗温度在线监测系统。
背景技术
随着国家电网对智能化运维水平要求的不断提高，传统的测温技术很难满足现场应用需求，加上电力设备测温环境极其复杂，现有的测温技术存在各自的瓶颈，现有测温主要由蜡制测温片，有源RFID无线测温，声表面波。
蜡制测温片：优点简单，便宜；缺点：测量精度差，需要人工进行观测。
声表面波方式：优点：无需外部供电缺；缺点：无存储，相互之间存在干扰。
有源RFID无线测温，如CN104776930B公开的一种有源RFID温度采集装置及其温度采集方法，CN206740260U公开的一种地下电缆测温装置，优点是测量精度高，实时性好；缺点是体积大，需要电池进行供电，寿命有限。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种无源低功耗温度在线监测系统，具有测量精度高，传输距离远，免维护无电池的特点。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：
一种无源低功耗温度在线监测系统，包括超高频无源RFID测温标签和超高频读写器，超高频无源RFID测温标签贴在铜排表面，通过通信天线发送信号到超高频无源RFID测温标签上，超高频无源RFID测温标签测温，同时将测温的结果返回给通信天线，通信天线采集到信号后将信号发送给超高频读写器，所述超高频无源RFID测温标签由天线、测温芯片、导热材料和衬底组成，在衬底内嵌装导热材料，在衬底的上方安装两天线，在两天线的上部连接两天线安装测温芯片；所述超高频读写器由电源，MCU，PLL锁相环，滤波器，可调增益发射机增益放大器，检波电路，三级信号放大器，整流电路，晶体振荡器，多路选择开关，信号传输天线，通信接口组成，电源分别与MCU、通信接口连接，通信接口连接MCU，MCU连接PLL锁相环，PLL锁相环连接滤波器，滤波器连接可调增益发射机增益放大器，可调增益发射机增益放大器连接MCU、连接检波电路，连接多路选择开关，所述检波电路连接三级信号放大器，三级信号放大器连接整流电路，整流电路连接晶体振荡器，晶体振荡器连接MCU，所述多路选择开关分别连接多路信号传输天线。
进一步地，所述天线为金属铜片。
进一步地，所述测温芯片采用符合ISO18000-6C/EPC协议的RFID芯片。
进一步地，所述导热材料采用银浆。
进一步地，所述衬底的材料采用陶瓷或者耐高温塑料。
进一步地，采用天线功率可调的策略，天线辐射采用可调增益的方式进行，功率分为8级可调的方式进行信号发送，直到读取到标签信息。
本实用新型的优点和积极效果是：
1.本实用新型利用此温度标签构成的无线温度监测系统，兼有“无源”和“无线”两大特点，并具有安全可靠、成本低、实时性好、便于维护等优点，解决了当前各类传感器在温度监测技术存在的局限性，为电力设备测温提供了较好的解决方案。
2.基于射频识别原理的超高频温度标签采用传感器小型化设计，适用于电力行业金属封闭环境(内部空间狭小并且具有裸露电压)，通过监测接触点温度的运行情况并采取适当措施，可及时有效地防止火灾的发生，为电网设备状态的在线监测提供强有力的技术支撑。
附图说明
图1为根据本实用新型实施例的测温标签贴在铜排表面的示意图；
图2为高压开关柜测温节点阅读器和天线布设图；
图3为900MHz超高频无源RFID测温标签示意图；
图4为900MHz超高频读写器电路框图。
图中标号如下：
1-铜排，2-测温标签，3、4、5、6-通信天线，7、8、9、10-高频馈线，11-超高频读写器。
21-天线，22-测温芯片，23-导热材料，24-衬底。
31-电源，32-MCU(中央处理器)，33-PLL(锁相环)，34-滤波器，35-可调增益发射机增益放大器，36-检波电路，37-三级信号放大器，38-整流电路，39-晶体振荡器，310-多路选择开关，311、312、313、314-信号传输天线，315-通信接口。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
一种无源低功耗温度在线监测系统，该系统主要由以下两部分组成：900MHz超高频无源RFID测温标签和900MHz超高频读写器。
高压开关柜测温节点部署见图1，测温标签2贴在铜排1表面。高压开关柜测温节点阅读器和天线布设见图2，测温标签2通过厌氧胶水固定在铜排1上，通过通信天线3、4、5、6发送信号到测温标签上，测温标签2获取到能量，测温标签进行测温，同时将测温的结果返回给通信天线3、4、5、6，通信天线3、4、5、6采集到信号后将信号发送给超高频读写器11。
为了避免现场可能存在的通信盲区采用多天线的方式，这里采用四天线进行管理。
针对金属柜内可能存在的特殊结构可能会对设备读取的不到的现象，采用天线功率可调的策略，天线辐射采用可调增益的方式进行，功率分为8级可调的方式进行信号发送，直到读取到标签信息。
900MHz超高频无源RFID测温标签由天线21、测温芯片22、导热材料23和衬底24组成，如图3所示。在衬底内嵌装导热材料，在衬底的上方安装两天线，在两天线的上部连接两天线安装测温芯片。
天线21采用金属铺铜的方式，测温芯片22采用符合ISO18000-6C/EPC协议的RFID的芯片；导热材料23采用银浆作为导热材料；衬底24的材料可以采用陶瓷或者耐高温塑料进行封装，为了减少尖端放电在衬底材料的边界上采用圆边倒角处理减少尖端放电，采用抗金属材料作为衬底材料。
900MHz超高频读写器由电源31，MCU32，PLL锁相环33，滤波器34，可调增益发射机增益放大器35，检波电路36，三级信号放大器37，整流电路38，晶体振荡器39，多路选择开关310，信号传输天线311、312、313、314，通信接口315组成，如图4所示。电源31分别与MCU32、通信接口315连接，通信接口315连接MCU32，MCU32连接PLL锁相环33，PLL锁相环33连接滤波器34，滤波器34连接可调增益发射机增益放大器35，可调增益发射机增益放大器35连接MCU32、连接检波电路36，连接多路选择开关310，所述检波电路36连接三级信号放大器37，三级信号放大器37连接整流电路38，整流电路38连接晶体振荡器39，晶体振荡器39连接MCU32，所述多路选择开关310分别连接信号传输天线311、312、313、314。
电源为系统提供电能与MCU进行连接，MCU通过控制PLL锁相环加载载波信号，通过MCU将信号调制到载波上，通过滤波器对噪声进行过滤，通过滤波器连接到可调增益发射机增益放大器上将信号送到多路选择开关上，多路选择开关轮流切换信号传输天线进行工作发送信号，信号回送回来也通过信号传输天线进行接收，若没有采集的信号，调整到可调增益发射机增益放大器，进行功率调整，目前装置有8个功率等级进行调整，依次从1-8级进行调整，1-8分别依次表示功率的最小数值到最大数值，选择一个合适的功率进行发送，搜索信号，若没有搜索到信号，多路选择开关切换到另一信号传输天线进行读取，依次进行，直到完成信号搜索，接收到的信号通过检波电路进行峰值检波，然后将信号传送到三级信号放大器进行放大、送到MCU中对信号进行处理，MCU将处理完的信号通过通信接口将信号发送出去，通信接口可以是无线的也可以为有线的接口。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种无源低功耗温度在线监测系统，其特征在于，包括超高频无源RFID测温标签和超高频读写器，超高频无源RFID测温标签贴在铜排表面，通过通信天线发送信号到超高频无源RFID测温标签上，超高频无源RFID测温标签测温，同时将测温的结果返回给通信天线，通信天线采集到信号后将信号发送给超高频读写器，所述超高频无源RFID测温标签由天线、测温芯片、导热材料和衬底组成，在衬底内嵌装导热材料，在衬底的上方安装两天线，在两天线的上部连接两天线安装测温芯片；
所述超高频读写器由电源，MCU，PLL锁相环，滤波器，可调增益发射机增益放大器，检波电路，三级信号放大器，整流电路，晶体振荡器，多路选择开关，信号传输天线，通信接口组成，电源分别与MCU、通信接口连接，通信接口连接MCU，MCU连接PLL锁相环，PLL锁相环连接滤波器，滤波器连接可调增益发射机增益放大器，可调增益发射机增益放大器连接MCU、连接检波电路，连接多路选择开关，所述检波电路连接三级信号放大器，三级信号放大器连接整流电路，整流电路连接晶体振荡器，晶体振荡器连接MCU，所述多路选择开关分别连接多路信号传输天线。
2.根据权利要求1所述的无源低功耗温度在线监测系统，其特征在于，所述天线为金属铜片。
3.根据权利要求2所述的无源低功耗温度在线监测系统，其特征在于，所述测温芯片采用符合ISO18000-6C/EPC协议的RFID芯片。
4.根据权利要求3所述的无源低功耗温度在线监测系统，其特征在于，所述导热材料采用银浆。
5.根据权利要求4所述的无源低功耗温度在线监测系统，其特征在于，所述衬底的材料采用陶瓷或者耐高温塑料。
6.根据权利要求5所述的无源低功耗温度在线监测系统，其特征在于，采用天线功率可调的策略，天线辐射采用可调增益的方式进行，功率分为8级可调的方式进行信号发送，直到读取到标签信息。
Priority Applications (1)
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| CN202223069890.0U CN219064719U (zh) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | 无源低功耗温度在线监测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN219064719U true CN219064719U (zh) | 2023-05-23 |
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Family Applications (1)
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| CN202223069890.0U Active CN219064719U (zh) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | 无源低功耗温度在线监测系统 |
Country Status (1)
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2022
- 2022-11-17 CN CN202223069890.0U patent/CN219064719U/zh active Active
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