基于RFID的测温系统的制作方法

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种基于RFID的测温系统。

背景技术：

电力系统中电缆连接铜排与断路器触头老化、积灰，容易导致接触电阻变大，流过的电流造成局部过热。如果不及时排问题，设备高温运行会造成事故。因此，有必要对铜排与断路器触头等易产生老化与积灰的部位进行温度实时监测。在有故障发生时，需要及时定位故障点。

传统的测温方案包括：示温记录标签、远红外测温、光纤测温、有源无线测温、SAW测温等。传统的测温方案的特点如下：

1，示温记录标签：温度点单一、无法量化、需人工检查、不实时。

2，远红外测温：采用红外温枪人工巡检、光路遮挡时无法检测、不实时。

3，光纤测温：采用光纤温度传感器、易折断、安装复杂、耐温范围小，易积灰。

4，有源无线测温：电池供电、电池寿命限制、更换困难；CT取电对负载电流有要求。

5，SAW测温：数据传输使用模拟量、易受干扰；多个传感器时、ID区分困难。

综上，传统的测温方案存在易受干扰、需要电池、数据不实时、需要人工巡检等缺陷。

技术实现要素：

技术问题

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是，提供一种无源的基于RFID的测温系统。

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本实用新型的一实施例，提供了一种基于RFID的测温系统，包括：无源RFID温度传感器、射频增益天线和数据采集终端；

所述无源RFID温度传感器设置于测温点；

所述数据采集终端与所述射频增益天线连接，所述数据采集终端和所述射频增益天线设置于与所述无源RFID温度传感器具有设定距离的位置；

其中，所述数据采集终端用于通过所述射频增益天线向所述射频增益天线覆盖范围内的各无源RFID温度传感器发送测温命令；向各无源RFID温度传感器发送射频信号，所述射频信号用于为所述各无源RFID温度传感器提供测温所需的能量；

各所述无源RFID温度传感器，用于对各自所在的测温点进行测温，并将测温得到的温度数据通过所述射频增益天线发送给所述数据采集终端。

对于上述基于RFID的测温系统，在一种可能的实现方式中，所述无源RFID温度传感器包括：测温与RFID集成电路和无源被动RF天线；

其中，所述测温与RFID集成电路与所述无源被动RF天线连接，

所述测温与RFID集成电路用于通过所述无源被动RF天线从所述射频增益天线接收所述测温命令和所述射频信号，对所述测温点进行测温得到所述温度数据；

所述测温与RFID集成电路还用于通过所述无源被动RF天线和所述射频增益天线向所述数据采集终端发送所述温度数据。

对于上述基于RFID的测温系统，在一种可能的实现方式中，所述测温与RFID集成电路包括：第一温度传感器、第一测温电路和无源RFID耦合电路；

所述数据采集终端还用于读取所述第一温度传感器的RSSI，并通过所述射频增益天线和所述无源被动RF天线向所述第一测温电路发送与所述RSSI相适应的射频信号；

所述第一测温电路，用于在所述射频信号的驱动下，控制所述第一温度传感器测量得到对应的测温点的温度数据；

所述无源RFID耦合电路，用于从所述第一测温电路读取所述温度数据，并通过所述无源被动RF天线和所述射频增益天线向所述数据采集终端发送所述温度数据。

对于上述基于RFID的测温系统，在一种可能的实现方式中，所述无源RFID温度传感器还包括：母板和外壳；

所述母板的上方设置有绝缘导热层；

所述绝缘导热层的上方设置有所述无源被动RF天线；

所述无源被动RF天线的上方设置有所述测温与RFID集成电路；

所述外壳围设于所述测温与RFID集成电路、所述无源被动RF天线的外部，并且所述外壳与所述母板能够扣合为一体。

对于上述基于RFID的测温系统，在一种可能的实现方式中，还包括：

无线数据传输终端，与所述数据采集终端相通信，从所述数据采集终端接收处理后的温度数据，并向外部设备发送处理后的温度数据。

对于上述基于RFID的测温系统，在一种可能的实现方式中，所述无源RFID温度传感器安装于风电系统的大电流母排和/或开关柜接点，所述风电系统的大电流母排和/或开关柜接点为测温点；

所述数据采集终端和所述射频增益天线安装于与所述风电系统的大电流母排和/或开关柜接点具有设定距离的位置。

有益效果

本实用新型实施例的测温系统，将RFID与测温电路结合，可以实现强弱分离的数字测温，测温结果不易受到干扰。数据采集终端通过射频信号为各无源RFID温度传感器提供测温所需的能量，能够实现传感器触头无源测温。

进一步地，数据采集终端能够从各无源RFID温度传感器实时读取各测温点的温度数据，通过数据总线和无线数据传输终端及时上传给监视系统，无需人工巡检。并且，采用无线数据传输终端，可以减少布线与安装。

在进一步地，本实用新型实施例的测温系统，从测温设备安装维护、测温精度与实时性、人力资源利用等方面节省成本，可以预防高温异常而引起二次事故，为安全供电提供有力保障。

进一步地，将本实用新型实施例的测温系统应用在风电系统中，有利于在风电系统中发现温度异常时，及时控制风电机组叶片顺桨和制动，不需要人工攀爬上去检修，可以防止发生事故。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本实用新型的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。

图1示出根据本实用新型一实施例的基于RFID的测温系统的结构框图。

图2和图3示出根据本实用新型一实施例的基于RFID的测温系统中无源RFID温度传感器的结构示意图。

图4示出根据本实用新型一实施例的基于RFID的测温系统中无源RFID温度传感器的结构框图。

图5示出根据本实用新型一实施例的基于RFID的测温系统的工作原理的示意图。

图6示出根据本实用新型一实施例的基于RFID的测温方法的流程图。

图7示出根据本实用新型一实施例的基于RFID的测温方法的另一流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。

实施例1

图1示出根据本实用新型一实施例的基于RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）的测温系统的结构框图。如图1所示，该基于RFID的测温系统可以包括：无源RFID温度传感器100、射频增益天线200和数据采集终端300。

其中，所述无源RFID温度传感器100设置于测温点（或称为被测点）。所述数据采集终端300与所述射频增益天线200例如通过同轴线连接，所述数据采集终端300和所述射频增益天线200设置于与所述无源RFID温度传感器100具有设定距离的位置。

其中，所述数据采集终端300用于通过所述射频增益天线200向所述射频增益天线200覆盖范围内的各无源RFID温度传感器100发送测温命令；向各无源RFID温度传感器100发送射频信号，所述射频信号用于为所述各无源RFID温度传感器100提供测温所需的能量。各所述无源RFID温度传感器100，用于对各自所在的测温点进行测温，并将测温得到的温度数据通过所述射频增益天线200发送给所述数据采集终端300。

在一种可能的实现方式中，如图2和图3所示，所述无源RFID温度传感器100包括：测温与RFID集成电路101和无源被动RF（射频）天线102。

其中，所述测温与RFID集成电路101与所述无源被动RF天线102连接，所述测温与RFID集成电路101用于通过所述无源被动RF天线102从所述射频增益天线200接收所述测温命令和所述射频信号，对所述测温点进行测温得到所述温度数据；

所述测温与RFID集成电路101还用于通过所述无源被动RF天线102和所述射频增益天线200向所述数据采集终端300发送所述温度数据。

在一种可能的实现方式中，如图4所示，所述测温与RFID集成电路101包括：第一温度传感器111、第一测温电路112和无源RFID耦合电路113；

所述数据采集终端300还用于读取所述第一温度传感器111的RSSI，并通过所述射频增益天线200和所述无源被动RF天线102向所述第一测温电路112发送与所述RSSI相适应的射频信号；

所述第一测温电路112，用于在所述射频信号的驱动下，控制所述第一温度传感器111测量得到对应的测温点的温度数据；

所述无源RFID耦合电路113，用于从所述第一测温电路112读取所述温度数据，并通过所述无源被动RF天线102和所述射频增益天线200向所述数据采集终端300发送所述温度数据。

举例而言，测温与RFID集成电路101可以采用高精度测温与RFID集成电路芯片来实现。高精度测温与RFID集成电路芯片，内置高精度温度传感器（第一温度传感器111）、超低功耗测温电路（第一测温电路112）以及无源RFID耦合电路113。每个无源RFID温度传感器100具有全球唯一数字标识（identification，ID），可精确区分每个测温点。其中，无源RFID温度传感器100可以采用例如ISO18000-6C/EPC Gen II协议与数据采集终端200通信。

进一步地，无源被动RF天线102可以采用PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）印制天线。在PCB中，可灵活设计FPC（Flexible Printed Circuit，柔性电路板）的柔性，以适应各种安装结构。

在一种可能的实现方式中，如图2和图3所示，所述无源RFID温度传感器100还包括：母板103和外壳104；

所述母板103的上方可以设置有绝缘导热层105；

所述绝缘导热层105的上方设置有所述无源被动RF天线102；

所述无源被动RF天线102的上方设置有所述测温与RFID集成电路101；

所述外壳104围设于所述测温与RFID集成电路101、所述无源被动RF天线的外部，并且所述外壳104与所述母板103能够扣合为一体。

其中，母板103可以采用铜渡铬，能够进行温度采集，并起到固定作用。这样材质的母板103热传递性能，抗氧化能力与物理强度均能适应电力系统中的测温环境。外壳104优选高强度外壳，可起到防潮防静电作用，保护内部测温电路不受损坏，实现免维护。

在一种示例中，射频增益天线200可以采用标准EPC Gen II UHF RFID天线，可一对多读取多个无源RFID温度传感器100的数据。根据现场环境，可以选择安装各种规格的天线。例如，小型陶瓷天线0-3米，8dBi圆极化天线0-10米，12dBid线极化天线0-15米。

在一种示例中，数据采集终端300的工作频段可以采用840M-960M，兼容标准MODBUS总线，可接入相关监视终端。数据采集终端300可以内置天线分时控制检测电路，支持多路分时采集数据。支持ISO18000-6C/EPC Gen II协议RFID标签。此外，数据采集终端300可存储至少6个月的温度数据，在离线模式下可实现数据统计分析。可配备无线数据传输模块，实现无线远程数据监测。

在一种可能的实现方式中，如图5所示，该测温系统还包括：

无线数据传输终端400，与所述数据采集终端300相通信，从所述数据采集终端300接收处理后的温度数据，并向外部设备例如用户监视终端发送处理后的温度数据。

举例而言，无线数据传输终端400可以采用ISM（Industrial Scientific Medical，工业科学医学）频段无线数据传输，可实现远程预警，解决布线困难和成本问题。

在一种可能的实现方式中，该测温系统可以应用于对风电系统的检测。这种场景下，该测温系统的无源RFID温度传感器100安装于所述风电系统的大电流母排和/或开关柜接点，所述风电系统的大电流母排和/或开关柜接点为测温点。所述数据采集终端300和所述射频增益天线200安装于与所述风电系统的大电流母排和/或开关柜接点具有设定距离的位置。

本实用新型实施例的测温系统的具体工作实现过程如下：

如图5所示，数据采集终端300通过射频增益天线200发射磁场能量，扫描射频增益天线200范围内的无源RFID温度传感器100。检测到无源RFID温度传感器100之后，数据采集终端300通过射频增益天线200向无源RFID温度传感器100发送测温命令。通过读取无源RFID温度传感器100的高精度温度传感器（第一温度传感器111）的RSSI（Received Signal Strength Indication，接收信号强度指示）选择合适的发射功率。数据采集终端300通过射频增益天线200向无源RFID温度传感器100发送具有合适的发射功率的射频信号，给予第一测温电路112能量以完成测温。测温完成后，数据采集终端300通过RFID（无源RFID耦合电路113）读取第一测温电路112中的温度数据，数据采集终端300可以根据所读取的温度数据计算出实际温度。数据采集终端300自带的存储空间会保留当前的测试数据，并通过现场总线和无线数据传输终端400将温度数据传给用户监视终端500与相关保护设备。

在一种示例中，数据采集终端300可以采用例如以下公式，根据所读取的温度数据计算出实际温度。

在上式中，T表示实际温度，单位可以是摄氏度。C、CODE1、CODE2为无源RFID温度传感器100的校准参数，可以在无源RFID温度传感器100出厂时写入。TEMP1和TEMP2分别是无源RFID温度传感器100按照CODE1、CODE2测试出的温度数据。

本实用新型实施例的测温系统，将RFID与测温电路结合，可以实现强弱分离的数字测温，测温结果不易受到干扰。数据采集终端通过射频信号为各无源RFID温度传感器提供测温所需的能量，能够实现传感器触头无源测温。

进一步地，数据采集终端能够从各无源RFID温度传感器实时读取各测温点的温度数据，通过数据总线和无线数据传输终端及时上传给监视系统，无需人工巡检。并且，采用无线数据传输终端，可以减少布线与安装。

在进一步地，本实用新型实施例的测温系统，从测温设备安装维护、测温精度与实时性、人力资源利用等方面节省成本，可以预防高温异常而引起二次事故，为安全供电提供有力保障。

进一步地，将本实用新型实施例的测温系统应用在风电系统中，有利于在风电系统中发现温度异常时，及时控制风电机组叶片顺桨和制动，防止发生事故。

因此，本实用新型实施例解决了传统测温方案的易受干扰、需要电池、数据不实时、需要人工巡检等缺陷。

实施例2

图6示出根据本实用新型一实施例的基于RFID的测温方法的流程图。参见上述实施例1中的图1至图5，如图6所示，该基于RFID的测温方法可以包括：

步骤501、数据采集终端300通过射频增益天线200向所述射频增益天线200覆盖范围内的各无源RFID温度传感器100发送测温命令；

步骤502、数据采集终端300向各无源RFID温度传感器100发送射频信号，所述射频信号用于为所述各无源RFID温度传感器100提供测温所需的能量；

步骤503、接收到所述测温命令和所述射频信号的各无源RFID温度传感器100对各自所在的测温点进行测温，并将测温得到的温度数据通过所述射频增益天线200发送给所述数据采集终端300。

在一种可能的实现方式中，如图2和图3所示，所述无源RFID温度传感器100包括：测温与RFID集成电路101和无源被动RF天线102。

如图7所示，在步骤503中，接收到所述测温命令和所述射频信号的各无源RFID温度传感器对各自所在的测温点进行测温，可以包括：

步骤601、测温与RFID集成电路101通过所述无源被动RF天线102和所述射频增益天线200从所述数据采集终端300接收所述测温命令和所述射频信号；

步骤602、测温与RFID集成电路101在所述射频信号的驱动下测量得到对应的测温点的温度数据；

步骤603、测温与RFID集成电路101通过所述无源被动RF天线102和所述射频增益天线200向所述数据采集终端300发送所述温度数据。

在一种可能的实现方式中，如图4所示，所述测温与RFID集成电路101包括：第一温度传感器111、第一测温电路112和无源RFID耦合电路113。

在一种可能的实现方式中，步骤601可以包括：所述第一温度传感器111通过所述无源被动RF天线102和所述射频增益天线200，从所述数据采集终端300接收所述测温命令后，向所述数据采集终端300发送RSSI，并从所述数据采集终端300接收与所述RSSI相适应的射频信号。

步骤602可以包括：所述第一测温电路112在所述射频信号的触发下，控制所述第一温度传感器111测量得到对应的测温点的温度数据。

步骤603可以包括：所述无源RFID耦合电路113从所述第一测温电路112读取所述温度数据，并通过所述无源被动RF天线102和所述射频增益天线200向所述数据采集终端300发送所述温度数据。

在一种可能的实现方式中，如图7和图5所示，该测温方法还包括：

步骤504、无线数据传输终端400从所述数据采集终端300接收处理后的温度数据，并向外部设备例如用户监视设备500发送处理后的温度数据。

本方案高精度测温电路解决干扰与测温精度问题。无源RFID技术解决供电与强弱电分离问题。数据采集终端实时读取温度数据，及时上传，解决人工巡检问题。无线数据传输终端，减少布线与安装。从测温设备安装维护、测温精度与实时性、人力资源利用等方面节省成本，预防高温异常而引起二次事故，为安全供电提供有力保障。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。