专利名称：一种电气设备过热无线温度监测系统装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种在高压设备带电运行情况下实现无线温度 数据传输，实时在线设备环境湿度和设备环境温度检测、温升预警 及超温报警，特别涉及一种电气设备过热无线温度监测系统装置。 技术背景
随着高压输配电行业的设备日异更新，各种类型的开关柜代替 了老一代输配电设备，由于触点发红发热问题难以发现和测量，造 成了输配电行业多起重大事故的发生。目前，普通的光纤在线测量、 远红外在线测温、远红外成像测试仪等测试方法对国际国内近年生 产的中置高压开关柜的触头及接点、电缆头、都属于无监测的范畴，
对高压开关柜都不同程度地存在安全隐患。本发明人于2006年11 月10日申请的"热故障预警系统装置"实用新型专利，专利号ZL 200620094006.0;及2008年2月1日申请的"热故障预警系统装置" 申请号200810010362.3。是通过无线数据通讯方式实现了高压带电 设备运行中实时在线温度监测和预警，比普遍的光纤在线测温、远 红外在线测温、远红外成像测试仪等测试方法，与目前国内外的中 置式高压开关柜的真空断路器触头及接点、电缆头都属于无监测的 范畴，对高压开关柜都存在不同程度的安全隐患。 发明内容
本实用新型克服了上述存在的缺陷，及其它测温方式存在的不 足，提供了一种温度测量无接触、信息传输无导线又能与工业现场 总线相连接，支持后台软件监控、实时直观的提供温度数据，并进 行设备环境湿度和温度检测，结合超湿报警与自动除湿设备、超温 报警与继电保护装置断电保护等措施，进而形成安全、可靠的自动 化信息管理平台的电气设备过热无线温度监测系统装置。
本实用新型电气设备过热无线温度监测系统装置内容简述 本实用新型电气设备过热无线温度监测系统装置，其特征在于 由无线温湿度数据接收机和无线数字温度采集器两部分组成，无线 数字温度采集器与无线温湿度数据接收机之间采用无线数据通讯方 式进行数据传输，采用微型无线温度采集器安装在待测温设备点附液晶显示屏LCD、超湿报警输出继电器JD1和超温报警输出继电器 JD2组成，其中以单片微型控制计算机IC1为核心，分别连接至存 储器及看门狗IC2、差分总线驱动器IC3、无线数传模块IC4、低压差 线性调压器IC5、温湿度传感器IC6、液晶显示屏LCD、超湿报警输. 出继电器JD1和超温报警输出继电器JD2。
无线温度釆集器，由；单片微型计算机IC1、无线数传模块IC2、 数字温度传感器IC3、场效应晶体管Q1和氢氧化锂电池组成，其中 以单片微型计算机IC1为核心，分别连接至无线数传模块IC2、数字 温度传感器IC3和场效应晶体管Ql。
单片微型计算机IC1为无线接收机的核心控制器，单片微型计算 机IC1的P0.2、 P0.3、 P0.4、 P0.5、 P0,6、 P0.7管脚连接至无线数传模 块IC4;单片微型计算机IC1的P2.0、 P2.1、 P2.2、 P2.3、 P2.4、 P2.5、 P2.6、 P2.7、 PO.O、 P(U、 P4.0、 P4.1、 P4.3管脚连接至液晶显示屏LCD; 单片微型计算机IC1的Pl么PU管脚连接至温湿度传感器IC6;单 片微型计算机IC1的P1.4、 P1.5、 P1.6、 P1.7管脚与前置按键连接； 单片微型计算机IC1的P33、 P3.4、 P3.5、 P3.7管脚与存储器及看门 狗IC2连接；单片微型计算机IC1的P3.0、 P3.1、 ？3.2管脚与差分总 线驱动器IC3连接；单片微型计算机ICl的Pl.O、 Pl.l管脚分别与超 湿报警输出继电器JD1、超温报警输出继电器JD2连接。
电设备过热无线温度监测系统装置中的无线温度采集器，由单 片微型计算机IC1、无线数传模块IC2、数字温度传感器IC3、场效应 晶体管Q1、耐高温长寿命氢氧化锂电池组成，其中以单片微型计算 机IC1为核心，分别连接至无线数传模块IC2、数字温度传感器IC3、 场效应晶体管Ql。
本实用新型电设备过热无线温度监测系统装置，通过无线接收机 实时检测开关柜内部温度、湿度情况，在发生超温、超湿情况时结合 继电保护装置完成自动断电和自动除湿保护。接收机通过无线温度采 集器返回的被测点温度和接收机自身采集到的设备环境湿度和设备环 境温度数据，将被测点温度、温升、设备空气温度、设备空气湿度显 示到液晶屏上，并结合外部继电保护、除湿设备和后台监控计算机提 供实时、自动、安全的高压输变电设备热故障预警方案。使用耐高温 '长寿命的氢氧化锂电池作为电源，结合整体超低功耗设计使电池使用 时间保持在10年以上。无线温度采集器整体采用超小型设计，体积小、 重量轻，便于在空间狭小的环境下安装使用。同时也有利于接近被测物体表面，确保测量温度的准确性。
图1是无线接收机电路原理图
图2是无线温度釆集器电路原理图具体实施方式
本实用新型电设备过热无线温度监测系统装置是这样实现的，电 设备过热无线温度监测系统装置的主体分为无线接收机和无线温度采 集器两部分，在它们之间采用2.4GHz数传模块进行无线数据通讯， 将由无线温度采集器测量到的温度数据传送到无线接收机，并由其进 行相应的显示、上传、报警等操作。通常在每个变电站都设置数个高 压开关柜，每个开关柜内部又有多个监测点。本实用新型一般以每个 开关柜作为基础单元设置一个无线接收机和若干个与其配套的无线温 度采集器。安装在开关柜内部被测点上的无线温度采集器与无线接收 机之间通过无线方式进行数据传输，无线温度采集器采用超小型设计 方式，适用于各种复杂的安装测试环境，有利于将无线温度采集器安 装在更加接近被测物体的位置。无线温度采集器将其采集到的被测点 温度数据通过2.4GHz无线通讯模块发射至无线接收机内部，并由无 线接收机完成实时温度显示、超温报警和超湿报警，结合超湿报警与 自动除湿设备、超温报警与继电保护装置断电保护等措施，形成完整、 有效的设备保护机制。无线接收机再通过标准工业现场总线将信息传 送至后台监控计算机，后台监控计算机将所有被测点的温度数据进行 直观、动态、实时的显示，方便现场值守人员进行故障预防。
无线温度采集器与无线接收机之间的通讯是非常严格的。每个无线 温度采集器都设置有一个唯一的地址编号，无线温度采集器使用各自 的CPU时钟迸行通讯时序交错，每个无线接收机之间都采用了跳频方 式。使用上述的三种通讯方式有效的保证了数据传输的正确和可靠性， 并排除了相互之间干扰的问题。
以下结合附图做具体说明，见图1,电设备过热无线温度监测系统 装置中的无线接收机主要由单片微型计算机IC1、存储器及着门狗 IC2、差分总线驱动器IC3、无线数传模块IC4、低压差线性调压器IC5、 温湿度传感器IC6、液晶显示屏LCD、超湿报警输出继电器JD1、超 温报警输出继电器JD2组成。其中以单片微型控制计算机IC1为核 心，分别连接至存储器及看门狗IC2、差分总线驱动器IC3、无线数传 模块IC4、低压差线性调压器IC5、温湿度传感器IC6、液晶显示屏LCD、超湿报警输出继电器JD1、超温报警输出继电器JD2。
单片微型计算机IC1为无线接收机的核心控制器。单片微型计算 机IC1的P0,2、 P03、 P0.4、 P0.5、 P0.6、 P0.7管脚连接至无线数传模 块IC4，无线数传模块在运行时处于接收状态，随时接收由各个无线 温度采集器上传的温度数据，并将接收到的数据交由单片微型计算机 IC1处理。单片微型计算机IC1的P2.0、 P2.1、 P2.2、 P2.3、 P2.4、 P2.5、 P2.6、 P2.7、 PO.O、 PO.l、 P4.0、 P4.1、 P4.3管脚连接至液晶显示屏LCD, 液晶显示屏LC!D将单片微型计算机IC1内部由无线数传模块IC4接收 到的各个被测点的温度数据进行显示，为现场检修、维护人员提供直 观、便捷的信息显示方式。单片微型计算机KU的P1.2、 P13管脚连 接至温湿度传感器IC6，通过温湿度传感器将柜内环境温度和柜内环 境湿度返回给单片微型计算机IC1,当柜内环境湿度超出安全范围时 可通过接收机的超湿报警输出端启动柜内除湿设备，保护高压输变电 设备的运行安全。检测到的柜内环境温度同无线温度采集器测量到的 温度数据进行比较^当超出安全温升值时启动接收机的超温报警输出， 并启动继电保护装置进行断电保护，并提示现场监控、维护人员及时 采取安全措施。单片微型计算机IC1的3P1.4、 P1.5、 P1.6、 P1.7管脚 与前置按键连接，提供报警温度、报警湿度和报警温升温度的设定功 能，为适应不同设备的报警要求提供便利。单片微型计算机IC1的 P3,3、 P3.4、 P3.5、 P3.7管脚与存储器及看门狗IC2连接，通过存储器 将接收机工作频率、地址信息和用户设置的温度报警、湿度报警和温 升温度报警值进行储存，在无线接收机上电运行时可将存储器内部的 设定信息读取到单片微型计算机IC1中。看门狗可在无线接收机异常 运行终止时进行强制复位操作，最大限度的保证了热故障预警装置在 使用时的可靠性。单片微型计算机IC1的P3.0、 P3.1、 1 3.2管脚与差 分总线驱动器IC3连接，单片微型计算机内部的所有实时温度数据可 通过差分总线驱动器IC3提供的标准工业现场通讯总线传输方式传输 至后台监控计算机，并由后台监控计算机将所有通讯总线上的温度数 据直观、动态、实时的显示给现场监控或维护人员，单片微型计算机 IC1的Pl.O、 PU管脚分别与超湿报警输出继电器JD1、超温报警输 出继电器JD2连接，在无线接收机检测到温度或湿度超出报警界限时 提供报警输出，并启动与之相连的外部继电保护设备和自动除湿设备 对设备进行完整、有效的安全防护，最大限度的为国家和企业减少生 命和经济损失。见图2，电设备过热无线温度监测系统装置中的无线温度采集器 主要由单片徼型计算机IC1、无线数传模块IC2、数字温度传感器 IC3、场效应晶体管Q1、耐高温长寿命氢氧化锂电池组成。其中以 单片微型计算机IC1为核心，分别连接至无线数传模块1C2、数字温 度传感器IC3、场效应晶体管Ql,并使用耐高温长寿命氢氧化锂电池 作为电源，结合整体超低功耗设计使电池使用时间保持在IO年以上。 无线温度采集器整体采用超小型设计，体积小、重量轻，便于在空间 狭小的环境下安装使用。同时也有利于接近被测物体表面，确保测量 温度的准确性。
单片徼型计算机IC1为无线温度采集器的核心控制器。单片微型 计算机采用美国德州仪器推出的MSP430F2013超低功耗，16位的混 合信号处理器，特别适合使用电池供电的无线温度采集器。单片微型 计算机IC1的P1.2、 P1.3、 P1.4、 ？1.5管脚与无线数传模块102连接， 无线数传模块采用nRF24L01+芯片，2.4GHz无线传输方式，将单片 微型计算机IC1内部的温度数据通过无线传输方式发送至无线接收机 内，实现被测点温度的无线检测。单片微型计算机IC1的P1.0管脚与 数字温度传感器IC3连接，温度传感器IC3为高精度数字温度传感器， 通过温度传感器IC3将被测点的温度数据传至单片微型计算机IC1内 部，并通过无线数传模块IC2将温度数据发送至无线接收机。单片微 型计算机IC1的？1.6管脚连接至场效应管<^1，单片微型计算机通过 控制场效应管Ql来完成无温度数据采集任务时关闭无线数传模块， 从而达到最高限度的节电目的。 '
本实用新型电设备过热无线温度监测系统装置，采用若干个微型 无线温度采集器安装在待测温设备点附近，通过数字感^^湿元件采集 被测点的温湿度数值，并与在安全距离外的无线接收机之间通过 2.4GHz的无线数传模块进行数据传输。使用这种方法有效避免了接触 式和光学测温、测湿度等传统方法所带来到安全隐患。无线接收机对 设备环境温度和设备环境湿度进行实时检测，在被测点温度、温升超 限和设备超温、超湿情况下结合继电保护装置和自动除湿装置完成自 动断电和自动除湿保护。无线温度采集器使用超低功耗设计，并采用 了耐高温、长寿命、高容量电池来提供电源供给，使其在不需维护的 情况下可以工作至少10年。采用2.40他无线传输方式，排除了高压 带电设备内有线传输带来的安全隐患。
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权利要求1、一种电气设备过热无线温度监测系统装置，其特征在于由无线温湿度数据接收机和无线数字温度采集器两部分组成，无线数字温度采集器与无线温湿度数据接收机之间采用无线数据通讯方式进行数据传输，采用微型无线温度采集器安装在待测温设备点附近，通过数字感温/湿元件采集被测点的温湿度数值，并与在安全距离外的无线接收机之间通过2.4GHz的无线数传模块进行数据传输；无线温湿度数据接收机，由单片微型计算机IC1、存储器及看门狗IC2、差分总线驱动器IC3、无线数传模块IC4、低压差线性调压器IC5、温湿度传感器IC6、液晶显示屏LCD、超湿报警输出继电器JD1和超温报警输出继电器JD2组成，其中以单片微型控制计算机IC1为核心，分别连接至存储器及看门狗IC2、差分总线驱动器IC3、无线数传模块IC4、低压差线性调压器IC5、温湿度传感器IC6、液晶显示屏LCD、超湿报警输出继电器JD1和超温报警输出继电器JD2；无线数字温度采集器，由单片微型计算机IC1、无线数传模块IC2、数字温度传感器IC3、场效应晶体管Q1、耐高温长寿命氢氧化锂电池组成，其中以单片微型计算机IC1为核心，分别连接至无线数传模块IC2、数字温度传感器IC3、场效应晶体管Q1。
2、 根据权利要求1所述的电气设备过热无线温度监测系统装置， 其特征在于单片微型计算机IC1为无线接收机的核心控制器，单 片微型计算机IC1的P0.2、 P0.3、 P0.4、 P0.5、 P0.6、 P0.7管脚连接 至无线数传模块IC4;单片微型计算机IC1的P2.0、 P2.1、 P2.2、 P2.3、 P2.4、 P2.5、 P2.6、 P2.7、 PO.O、 PO.l、 P4.0、 P4.1、 P4.3管脚连接至 液晶显示屏LCD;单片微型计算机IC1的P1.2、 P1.3管脚连接至温 湿度传感器IC6;单片微型计算机IC1的P1.4、 P1.5、 P1.6、 P1.7管 脚与前置按键连接；单片微型计算机IC1的P3.3、 P3.4、 P3.5、 P3.7 管脚与存储器及看门狗IC2连接;单片微型计算机IC1的P3.0、P3.1、 P3.2管脚与差分总线驱动器IC3连接；单片微型计算机IC1的Pl.O、 Pl.l管脚分别与超湿报警输出继电器JDK超温报警输出继电器JD2 连接。
3、 根据权利要求1所述的电气设备过热无线温度监测系统装置， 其特征在于单片微型计算机IC1为无线温度采集器的核心控制器， 单片微型计算机IC1的P1.2、 PU、 P1.4、 Pl,5管脚与无线数传模块 IC2连接，无线数传模块采用nRF24L01+芯片，2.4GHz无线传输方式，将单片微型计算机IC1内部的温度数据通过无线传输方式发送 至无线接收机内；单片微型计算机IC1的P1.0管脚与数字温度传感 器IC3连接；单片微型计算机IC1的P1.6管脚连接至场效应管Ql。
专利摘要本实用新型涉及一种电气设备过热无线温度监测系统装置，其特征在于采用微型无线温度采集器安装在待测温设备点附近，通过数字感温/湿元件采集被测点的温湿度数值，并与在安全距离外的无线接收机之间通过2.4GHz的无线数传模块进行数据传输。使本实用新型有效避免了接触式和光学测温、测湿度等传统方法所带来到安全隐患，可对设备环境温度和设备环境湿度进行实时检测，在被测点温度、温升超限和设备超温、超湿情况下结合继电保护装置和自动除湿装置完成自动断电和自动除湿保护。无线温度采集器使用超低功耗设计，并采用了耐高温、长寿命、高容量的氢氧化锂电池提供电源供给，使其在不需维护的情况下可以工作至少10年。
文档编号G01D21/02GK201364208SQ200920010269
公开日2009年12月16日 申请日期2009年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者李丽华 申请人:鞍山市融庭科技开发有限公司