专利名称：无线温度传感器与电力设备温度在线监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及智能电网技术领域，特别地，涉及一种无线温度传感器与电力设备温度在线监测系统。
背景技术：
随着现代电力工业不断向着大机组、大容量和高电压的迅速发展，运行条件更加苛刻、故障率逐渐增加、排除故障时间越来越长、造成的经济损失越来越大。高压电缆接头、闸刀触点、开关触点、铜排连接点、电抗器、消弧线圈、电容器等处可能会因为过载、紧固松动、散热不良等原因而导致发热，从而引起电力事故发生。近20年来，我国各类输、变电站发生火灾140多次，有M个电厂发生过2次以上电缆火灾事故，造成直接和间接损失达50多亿元。设备的运行温度是设备运行状态的重要外在表征，根据运行温度、相对温升、相间温差等信息可以较准确地判断设备工作状态是否正常。温度监测数据也是状态检修的重要基础数据，在设备上配置数字无线温度传感器网络，可为状态检修信息化提供基础数据支持。温度传感器应用很普及，但是现有的温度传感器存在以下问题(1)体积比较大、安装不方便；(2)电池使用寿命短、不利于对长期运行的电力设备进行温度监测；(3)大多采用有线的通信方式，在复杂的电力环境下，安装与布线存在很大困难；(4)现有无线温度传感器对电磁干扰缺少处理，导致在强的电磁环境下无法正常通信；(5)电力设备运行温度范围比较大、要求的灵敏度极高、现有的温度传感器在这种环境下还存在问题。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种无线温度传感器与电力设备温度在线监测系统，能够以超低功耗工作，进而延长无线温度传感器中电池的使用寿命。根据本发明的一方面，提出了一种无线温度传感器，应用于电力设备中，包括温度测量单元、无线通信单元、主控单元以及电池，其中，温度测量单元，用于测量无线温度传感器所附设备的温度；无线通信单元，用于在各种工作模式间切换以至于以低功耗传输温度测量单元所测量的温度；主控单元，用于利用低工作占空比的CPU控制无线通信单元的各种工作模式的切换、控制温度测量单元对温度的测量与传输；电池，用于为温度测量单元、无线通信单元以及主控单元供电；其中，电池分别与温度测量单元、无线通信单元和主控单元相连；主控单元分别与温度测量单元和无线通信单元相连，温度测量单元与无线通信单元相连。根据本发明的另一方面，还提出了一种电力设备温度在线监测系统，包括监控平台、基站以及前述实施例的无线温度传感器，其中，基站通过网络分别与监控平台和无线温度传感器相连。本发明提供的无线温度传感器和电力设备温度在线监测系统，紧密结合电网应用的特点，利用温度测量单元对高低压电力设备进行在线温度测量，在无数据发送或接收时使无线通信单元工作于空闲模式或关机模式以降低无线通信单元的功耗，同时利用主控单元的低工作占空比CPU来降低主控单元的功耗，进而延长无线温度传感器中电池的使用寿命，为电网安全生产与运行提供服务和支持。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分。在附图中图1是本发明无线温度传感器的一个实施例的结构示意图。图2是本发明主控单元工作模式转移示意图。图3是本发明电力设备温度在线监测系统的一个实施例的结构示意图。
具体实施例方式下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。本发明的示例性实施例及其说明用于解释本发明，但并不构成对本发明的不当限定。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。在物联网及电力行业应用的双重背景下，紧密结合电网应用特点，本发明提出了一种低功耗、长寿命、自组网、安全可靠的应用于电气设备的无线温度传感器和电力设备温度在线监测系统。图1是本发明无线温度传感器的一个实施例的结构示意图。如图1所示，该实施例的无线温度传感器10应用于电力设备中，可以包括温度测量单元11，用于测量无线温度传感器所附设备的温度；无线通信单元12，用于在各种工作模式间切换以至于以低功耗传输温度测量单元所测量的温度；主控单元13，用于利用低工作占空比的CPU控制无线通信单元的各种工作模式的切换、控制温度测量单元对温度的测量与传输；电池14，用于为温度测量单元、无线通信单元以及主控单元供电，可选地，该电池可以为高温锂亚电池；其中，电池分别与温度测量单元、无线通信单元和主控单元相连；主控单元分别与温度测量单元和无线通信单元相连，温度测量单元与无线通信单元相连。该实施例紧密结合电网应用的特点，利用温度测量单元对高低压电力设备进行在线温度测量，在无数据发送时优先使无线通信单元工作于空闲模式或关机模式以降低无线通信单元的功耗，同时利用主控单元的低工作占空比CPU来降低主控单元的功耗，从而延长无线温度传感器中电池的使用寿命，为电网安全生产与运行提供服务和支持。进一步地，该无线温度传感器还可以包括IP68不绣钢外壳和天线。=
举例说明，温度测量单元主要负责温度测量，提供准确的实时温度；无线通信单元主要负责传感器设备的通信传输、自动路由、自适应组网等；主控单元，含微功耗单片机MPU/MCU，主要实现对温度测量单元的采样、无线通信单元的通信以及传感器的工作运行模式等的控制和管理，以确保能耗最低。进一步地，温度测量单元采用单总线(1-Wire Bus)的数字温度传感器进行温度信息的采集与处理。其中，每条总线连接的I-Wire器件数量可达248支，适用于单主机、多从设备的系统。一般情况下，I-Wire网络只使用电源线、地线和信号线3根线；当使用寄电方式供电时，只需电源/信号线和地线2根线。I-Wire Bus与其他串行通信方式最大的不同在于，它采用单根信号线双向传输数据，以节省I/O 口资源，其实现成本低廉、体积小、便于总线扩展和维护等。其中，该数字温度传感器是3引脚T0-92小体积封装形式，温度测量范围为-55°C -+125°C，可编程为9位-12位MD转换精度，测温分辨率可达0. 0625°C，被测温度以带符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可从端脚引入，也可采用寄生电源方式产生。无线通信单元采用单片射频收发芯片，工作于2. 4-2. 5GHz频段，工作电压为1. 9-3. 6V，有多达125个频道供选择，并且可以通过SPI写入数据，最高可达lOMb/s，数据传输速率最快可达2Mb/s，还具有自动应答和自动再发射功能、能自适应路由组网，通信可靠。该芯片内置频率合成起、功率放大器、晶体振荡器、调制器等，并融进了增强式SiockBurst技术，其中输出功率和通信频道可以通过程序进行配置。该芯片的能耗非常低，以_6dBm的功率发射时，工作电流只有9mA，接收时工作电流只有12. 3mA，多种低功率工作模式如下表
所示
权利要求
1.一种无线温度传感器，其特征在于，应用于电力设备中，包括温度测量单元、无线通信单元、主控单元以及电池，其中，所述温度测量单元，用于测量所述无线温度传感器所附设备的温度；所述无线通信单元，用于在各种工作模式间切换以至于以低功耗传输所述温度测量单元所测量的温度；所述主控单元，用于利用低工作占空比的CPU控制所述无线通信单元的各种工作模式的切换、控制所述温度测量单元对温度的测量与传输；所述电池，用于为所述温度测量单元、所述无线通信单元以及所述主控单元供电；其中，所述电池分别与所述温度测量单元、所述无线通信单元和所述主控单元相连；所述主控单元分别与所述温度测量单元和所述无线通信单元相连，所述温度测量单元与所述无线通信单元相连。
2.根据权利要求1所述的无线温度传感器，其特征在于，所述各种工作模式包括接收模式、发射模式、空闲模式和关机模式。
3.根据权利要求2所述的无线温度传感器，其特征在于，所述在各种工作模式间切换包括发射模式与接收模式的相互切换、空闲模式与发射模式的相互切换、空闲模式与接收模式的相互切换、以及接收模式到关机模式的切换。
4.根据权利要求1所述的无线温度传感器，其特征在于，所述低工作占空比与所述主控单元的电路开关活动几率因子、工作频率、输出节点的集总负载电容、以及工作电压相关。
5.根据权利要求1所述的无线温度传感器，其特征在于，所述低工作占空比与所述主控单元的时钟流水相关。
6.根据权利要求1所述的无线温度传感器，其特征在于，所述无线通信单元采用ShockBurst方式发射数据。
7.根据权利要求1所述的无线温度传感器，其特征在于，对所述温度测量单元、所述无线通信单元以及所述主控单元进行电磁加固。
8.根据权利要求1所述的无线温度传感器，其特征在于，所述主控单元在全速工作模式与低功耗休眠模式间交替切换。
9.一种电力设备温度在线监测系统，其特征在于，包括监控平台、基站以及权利要求1-8中任一项所述的无线温度传感器，其中，所述基站通过网络分别与所述监控平台和所述无线温度传感器相连。
全文摘要
本发明公开了一种无线温度传感器与电力设备温度在线监测系统。其中，无线温度传感器包括温度测量单元，用于测量无线温度传感器所附设备的温度；无线通信单元，用于在各种工作模式间切换以至于以低功耗传输温度测量单元所测量的温度；主控单元，用于利用低工作占空比的CPU控制无线通信单元的各种工作模式的切换、控制温度测量单元对温度的测量与传输；电池，用于为温度测量单元、无线通信单元以及主控单元供电；其中，电池分别与温度测量单元、无线通信单元和主控单元相连；主控单元分别与温度测量单元和无线通信单元相连，温度测量单元与无线通信单元相连。本发明可以显著降低传感器的功耗，延迟电池的使用寿命，为电网安全运行提供支持。
文档编号G01K1/02GK102393257SQ20111023388
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月16日 优先权日2011年8月16日
发明者何清素, 刘建明, 曾令康, 李祥珍, 欧清海, 甄岩, 陈晰 申请人:国网信息通信有限公司