光纤测温主机、系统及方法
【专利摘要】本发明提供一种用于高压开关柜的光纤测温主机、包含该主机的系统以及使用该主机测温的方法。该主机采用光纤测温探头，结合光信号采样处理器设置。实现了对特定触点触头的测温以及短距离光纤测温，可很好地用于高压开关柜等仪器。并且提供一种光纤测温系统，另包含了一显示模块，可根据测量需要进行显示设置。并且提供了一种使用光纤测温主机的测温方法，以实现对多台目标仪器的测温。
【专利说明】光纤测温主机、系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤传感【技术领域】，尤其涉及一种用于高压开关柜的光纤测温主机、包含该光纤测温主机的系统以及使用该光纤测温主机测温的方法。
【背景技术】
[0002]高压开关柜内部的各种触头、母线排、电缆接头及电气设备的连接头很容易出现接触不良、插接偏心不正常等情况。这将导致接触电阻过大，在大电流下该处发热严重，其结果是接头温度异常，加剧接触面氧化，使得接触电阻进一步增大，形成恶性循环，发展到一定阶段后，则会造成严重故障，破坏供电的安全可靠，这是高压开关柜的主要故障形式。因此对接触头进行实时温度监测，及时发现开关柜内的发热点，实现故障的早期预测与报警对于保障生命财产安全极为重要。
[0003]目前比较传统的测温技术包括无线测温技术、红外测温技术等。由于无线测温与红外测温技术均采用电子式传感器作为现场传感单元，现场传感器带电，容易受到强磁场与高压的影响，且长期工作容易老化，给设备带来安全隐患。光纤测温技术可避免上述问题，但目前的光纤测温主要采用光缆，无法实现对特定触点触头的测温，并且只能用于远距离的测温。因此无法适用于如高压开关柜之类的短距离且对特定触点的温度测量。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种用光纤测温的方法，能应用于诸如高压开关柜的小型系统中，并且能实现对特定连接头的温度测量。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于一高压开关柜的光纤测温主机，该光纤测温主机包含:至少一光纤探头，用于连接该高压开关柜内之一连接头以撷取其温度信息并将该温度信息存储于一光信号中；光信号采样处理器，耦接该至少一光纤探头并用于采样该光信号以获取其所撷取之该温度信息。
[0006]进一步的，所述光纤探头是通过镀膜技术将半导体材料均匀镀在光纤轴向的横截面上，再通过陶瓷管和航空胶封装而成。
[0007]进一步的，所述光信号采样处理器包含:光电转换器，用于采样所述光信号并将其转换成电信号；运算放大器，用于将所述电信号进行放大处理;AD转换器，用于对放大的电信号进行采样处理；第一控制器，用于接收所述采样信号并从中获取温度数据。
[0008]进一步的，所述光电转换器更将其所转换之电信号进行滤除噪声处理。
[0009]进一步的，所述第一控制器为ARM控制器STM32。
[0010]本发明提供一种适用于一高压开关柜的光纤测温系统，该光纤测温系统包含上述光纤测温主机以及显示模块，该显示模块耦接该光信号采样处理器，用于显示该温度信息。[0011 ] 进一步的，所述显示模块为一显示面板，包含第二控制器，用于接收并处理所述温度数据；存储器，用于存储该温度数据相关之信息；显示器，用于显示该温度数据相关之信肩、O[0012]进一步的，所述显示面板通过RS485总线与所述光信号采样处理器连接，该RS485总线的应用层协议为Modbus.[0013]进一步的，所述显示面板更包含一报警模块，当检测到之该温度数据超过一设定阈值时，该报警模块报警。该设定阈值存储于所述存储器中。
[0014]本发明还提供一种光纤测温方法，将多个光纤测温主机的光信号采样处理器互相连接，并以一 PC机耦接所述任意一光信号采样处理器，以实现对多个高压开关柜的同时监测。
[0015]相比于现有技术，本发明采用光纤探头耦接高压开关柜内的连接头以获取相应的温度信息并存储于光信号中，并采用光信号采样处理器对所述光信号进行光电转换并从中采样出所述温度信息，更提供一种显示面板详细显示各种获取的温度信息以对该些温度进行监控。首先，用户可以选择使用所述显示面板进行监控，也可以连接PC机于该光信号采样处理模块进行监控，能方便快捷地实现对高压开关柜内的温度监测。其次，将光纤测量应用到测量高压开关柜，能抗电磁干扰、腐蚀、雷击，且能在恶劣环境下工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明一实施例所述测温主机的结构示意及相应工作原理图；
[0017]图2为本发明一实施例所述测温系统的结构示意图；
[0018]图3为本发明一实施例所述测温方法的连接图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图和具体实施例对本发明提出的光纤测温主机，系统及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0020]请参考图1，本实施例提供一种光纤测温主机，包含光纤探头100，光信号采样处理器200，其中光信号采样处理器200又包含光电转换器210，运算放大器220，AD转换器230以及第一控制器240。
[0021]其中，该光纤探头100可根据具体测温需求设置多个，在本实施例中为6个。本实施例为测量高压开关柜内真空断路器动、静触头的温度，此时设置6个光纤探头，分别接在真空断路器的动、静触头上。三相电分别标为A相、B相、C相。其中动触头标为A相上、B相上、C相上，静触头标为A相下、B相下、C相下。以上为测量高压开关柜内真空断路器动、静触头的温度的情况，所述测温主机的光纤探头数量和测温对象均可根据具体需求改变，不以此为限。
[0022]在本实施例中，光纤探头100通过其尾纤的SC接口连接到光信号采样处理器200。
[0023]在本实施例中，所述的光纤探头100用于测温，是通过镀膜技术将半导体材料均匀镀在光纤轴向的横截面上，再通过陶瓷管和航空胶封装而成。
[0024]所述光信号采样处理器200包含光电转换器210，运算放大器220，AD转换器230，第一控制器240。首先，光电转换器210将接收到的光信号转换成电信号，通过其内部之一低通滤波器滤除噪声，然后送到运算放大器220中进行信号放大。经过放大的信号达到AD转换器230能够转换的电压范围后，AD转换器230启动采样，将采集到的数据传给第一控制器240，第一控制器240通过一定的算法获取温度数据。
[0025]进一步的，光纤探头100采集到的温度数据以光的形式传给光信号采集处理器200，光信采集处理器200交替接收多个光纤探头100传来的温度数据。首先通过PIN接收管将接收到的光信号转化为电信号，电信号非常微弱(P V级别)并携带很多高频噪声，这些混杂着噪声的信号通过上述低通滤波器滤除高频噪声以后传给运算放大器220，所述运算放大器可以是三级运算放大器，其对上述信号进行三级放大。其中第一级为射极跟随，起到阻抗匹配的作用；第二级根据信号的大小放大NI倍，第三级放大Ν2倍，总共放大Ν=Ν1*Ν2倍。放大的信号达到AD采样的最佳采样电压后启动AD转换器230进行AD采样，AD转换器230交替采样六个探头传来的数据然后送给第一控制器240提取出温度数据。
[0026]其中，所示第一控制器240可以是ARM处理器，具体的，可以是STM32。
[0027]图2为本发明所述光纤测温系统的结构示意图，具体为本发明所述测温主机与本发明公开之显示模块的结合使用。
[0028]请参考图2，在图1所示光纤测温主机的基础上，显示模块300连接所述光信号采样处理器200，共同构成光纤测温系统。显示模块300可通过RS485接口连接光信号采样处理器200。在本实施例中，光信号采样处理器200更包含第一接口电路10，显示模块300更包含第二接口电路20，且第一接口电路10和第二接口电路20均为RS485接口电路，二者通过RS接口总线将显示模块300与光信号采样处理器200连接，该RS485总线的应用层协议采用 Modbus。
[0029]在本实施例中，所述显示模块300为一显示面板，其包含第二控制器310，存储器320，显示器330。其中第二控制器310用于接收信号采样处理器200传来之温度数据并进行相应处理；存储器320和显示器330分别用于存储和显示该温度数据及相关信息。
[0030]进一步的，第二控制器310为ARM控制器，采用了实时操作系统Rt-Thread，所述界面显示采用UCgui进行编写；存储器320为铁电存储器；显示器330为320*240TFT液晶显示屏。所述液晶显示屏可根据需要设置六个菜单功能，分别为:温度检测、数据查询、报警查询、历史曲线、时间设置、系统帮助，通过按键进行菜单选择操作。温度检测就是主界面显示的A、B、C三相的上、下触头温度数据；数据查询就是查询过去一年触头的温度，超过一年的数据进行滚动删除。过去一年的数据是用以下方式得来:将每一天的温度数据进行比较，取出最大值，然后将最大值存入铁电存储器。报警查询就是将触发报警时的温度进行存储。每次有报警数据，立马存储，直到铁电存储器满为止。历史曲线就是将数据查询菜单中存储的一年的数据进行显示，描绘出曲线，直观的显示这一年触头温度的变化。时间设置就是设置系统时间。系统设置就是设置报警阈值，超过阈值则进行报警。其中时间信息与阈值信息都存储在铁电存储器中，能够掉电保存。以上为本发明之光纤测温系统的显示模块的一种工作方式，但具体设置不以此为限。
[0031]图3为本发明所述测温方法的连接图。具体为本发明所述之测温主机在对多台高压开关柜进行测量时的测温方法。
[0032]请参考图3，多台如图1所示光纤测温主机分别连接多台高压开关柜，图中所示为对两台开关柜的测温，但数量不以此为限。其中两台光纤测温主机分别包含光信号采样处理器200和200”以及分别位于其中的第一接口电路10和10”，PC机400包含一第三接口电路30，该PC机400通过第三接口电路由RS485总线分别连接到第一接口电路10和10”，而两台信号采样处理器200和200”之间也通过第一接口电路10和10”由RS485总线组网。在此实施例中，PC机400可对多台高压开关柜进行在线温度监测。
[0033]综上，本发明提供一种光纤测温主机，该主机可与本发明提供之显示模块300连接进行测温并显示；当需要对多台目标仪器进行测温时，也可以将各光纤测温主机分别连接到多台目标仪器后通过光信号采样处理器200组网，并用PC机400连接到任意一光信号采样处理器进行在线温度监测。
[0034]另外，本发明所采用的光纤探头高绝缘性能、抗电磁干扰、抗腐蚀、防爆、防雷击，使其能在恶劣的坏境下工作且其结构简单、尺寸小巧、安装方便，适合于各种场合；所述探头无需外部供电，无需电池，一次安装，终生免维护。其二，分体式的设计方案方便组网，实现多点、全范围的温度数据检测。
[0035]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种光纤测温主机，适用于一高压开关柜，所述光纤测温主机包含: 至少一光纤探头，用于连接该高压开关柜内之一连接头以撷取其温度信息并将该温度信息存储于一光信号中； 光信号采样处理器，耦接该至少一光纤探头并用于采样该光信号以获取其所撷取之该温度信息。
2.如权利要求1所述之测温主机，其特征在于:所述光纤探头是通过镀膜技术将半导体材料均匀镀在光纤轴向的横截面上，再通过陶瓷管和航空胶封装而成。
3.如权利要求1所述之测温主机，所述光信号采样处理器包含: 光电转换器，用于采样所述光信号并将其转换成电信号； 运算放大器，用于将所述电信号进行放大处理； AD转换器，用于对放大的电信号进行采样处理；以及 第一控制器，用于接收所述采样信号以获取温度数据。
4.如权利要求3述之测温主机，其特征在于:所述光电转换器更将其所转换之电信号进行滤除噪声处理。
5.如权利要求3述之测温主机，其特征在于:所述第一控制器为ARM控制器STM32。
6.一种光纤测温系统,适用于一高压开关柜，该光纤测温系统包含: 如权利要求1所述的光纤测温主机；以及 显示模块，耦接该光信号采样处理器，用于显示该温度信息。
7.如权利要求6所述之测温系统，其特征在于:所述显示模块为一显示面板，该显示面板包含: 第二控制器，用于接收并处理所述温度数据； 存储器，用于存储该温度数据相关之信息；以及 显示器，用于显示该温度数据相关之信息。
8.如权利要求7所述之测温系统，其特征在于:所述显示面板通过RS485总线与所述光信号采样处理器连接，该RS485总线的应用层协议为Modbus。
9.如权利要求6所述之测温系统，其特征在于:所述显示模块更包含一报警模块，当检测到之该温度数据超过一设定阈值时，该报警模块报警。
10.一种光纤测温方法，其特征在于:将多个如权利要求1所述之光纤测温主机的光信号采样处理器互相连接，并以一 PC机耦接所述任意一光信号采样处理器，以实现对多个高压开关柜的同时监测。
【文档编号】G01K11/32GK103630266SQ201310694555
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】王同志, 刘小燕 申请人:上海华魏光纤传感技术有限公司