无线温度在线监测预警系统的制作方法

本发明涉及电力温度测量技术领域，特别涉及一种无线温度在线监测预警系统。

背景技术：

根据电力事故分析，电力设备故障引起的火灾导致大面积电力设备烧损，造成被迫停机，短时间内无法恢复生产，造成重大经济损失。通过事故的分析，引起火灾发生的直接原因是电力设备中的中间头制作质量不良、压接头不紧、接触电阻过大，加上长期的大电流、触头老化等因素易致其接触电阻增大，从而导致长时间发热、触头温升过高甚至最终发生高压柜、电缆等烧毁事故。

电网设备中的触头和接头是电网安全的一个重要隐患.现有统计结果表明，故障主要发生在如下位置；

1)开关柜中动、静触头故障。开关柜在电力系统中被广泛应用，是输配电系统中的重要设备，承担着开断和关合电力线路、线路故障保护、监测运行电量数据的重要作用.开关设备因高压断路器动、静触头接触不良，加上长期的大电流、触头老化等因素易致其接触电阻增大，从而导致长时间发热、触头温升过高甚至最终发生高压柜烧毁事故。

2)电缆接头故障。随着运行时间的延长、压接头的松动、绝缘老化、以及局部放电、高压泄漏等，将引起发热和温度的升高，这将使运行状况进一步恶化，促使温度进一步提升，这一恶性循环的结果就引发短路放炮，甚至火灾。

3)配电台区的设备线夹、并沟线夹、耐张线夹等。

现有大部分在线监测产品所采用的测温模块技术水平低，无法满足电力行业的长期稳定安全的需求，而对于“无人值守”的目标来说，现有测温技术更不能达到远程、实时、在线监测的要求，其安全运行令人担忧.传统的红外、光纤和有源无线测温系统在安全性、可靠性、经济性、实时性等方面存在一定的技术缺陷。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种无线温度在线监测预警系统，能够克服现有产品的缺陷。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

该种无线温度在线监测预警系统，包括多个无线传感器、数据汇集终端、云服务平台以及数据控制中心；

所述无线传感器包括可拆卸连接的上盒体和下盒体，所述下盒体内设置感应取电模块、无线测温模块、微处理器模块和无线发射模块；

所述感应取电模块与无线测温模块电连接并向无线测温模块供电，所述无线测温模块用于测量被测量设备的表面温度并输出温度信号至微处理器模块，所述微处理器模块通过无线发射模块输出温度信号数据至数据汇集终端；

所述数据汇集终端用于汇集多个无线传感器测得的电力设备实时温度数据并通过有线或者无线的通信方式上传数据至云服务平台，所述数据控制中心通过有线或者无线的通信方式与云服务平台通信联接。

特别地，所述系统还包括移动终端，所述移动终端通过无线传输方式与云服务平台实现数据交互。

特别地，所述感应取电模块包括感应线圈、整流电路和稳压电路，所述感应线圈产生感应电压后，经整流电路和稳压电路处理后对外供电。

特别地，所述无线测温模块采用热敏电阻型、光纤及光纤光栅、红外和声表面波测温法中的一种作为测温方法。

特别地，所述无线测温模块采用高精度数字温度传感器，所述下盒体的底部设置有开孔，所述温度传感器的测温探头经开孔伸出盒体外部，用于紧贴被测物体表面。

特别地，所述无线发射模块与数据汇集终端的无线接收端之间可以通过rs232、rs485、4g、5g或wifi进行通信。

特别地，所述数据控制中心通过web界面展示温度信号数据。

特别地，所述移动终端包括智能平板电脑或智能手机。

本发明的有益效果是：

(1)安全性高：无线温度采样方式无需在被测点或相关支撑结构上连线，采集器与接收器之间无电气联系，从而实现高压隔离，通过采用先进的数字温度传感器，避免了传感器输出模拟信号的传输受到电场、磁场的干扰。

(2)可靠性高：通过采用先进的扩频通讯、数据纠错、自适应调频技术，有效地保证了数据无线传输的可靠性，不受震动以及外界灰尘的影响，测温精度高。

(3)智能化水平高：在常规模式下，温度值以分钟间隔进行采集并传输到控制中心，当发生突发事件导致温度升高到报警阈值或温度升速增快时，温度测量节点将进入快速反应状态，持续以秒为间隔密集采集温度并传输报警，从而避免错过任何可能的温升事故。

(4)安装方便：传感器体积小且与采集器之间无线传输，无需角度对准，测点无需在可视范围内，安装方便灵活，不受被测设备结构和空间影响。灵活的组网方式，有线或无线均可，方便监控点数量的增加；测量点和接收点无直接联系，无绝缘问题，不受外部环境影响。可以很方便地安装在开关触头、电缆接头等安装空间狭小的被测点上。

(5)免调试：通电即可使用，无需调试，特别适合停电时间短、安装工期紧的改造项目。

(6)环境适应性强：传感器可在任何工作环境下进行调试并长期稳定工作，不受季节因素，灰尘等影响，可应用于室内环境，亦可应用于室外环境。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的部件连接示意图；

图2为本发明的无线传感器下盒体内部部件装设示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“长度”、“周向”、前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

如图1和图2所示，本发明的无线温度在线监测预警系统，系统包括多个无线传感器、数据汇集终端、云服务平台以及数据控制中心；

本实施例中提供了一种无线传感器的实现方式，该无线传感器包括可拆卸连接的上盒体和下盒体1，上盒体采用卡接方式与下盒体相连接，图2中的附图标记7为上盒体与下盒体连接的卡槽，当然在实际应用中，上盒体还可以采用其他方式与下盒体相连接，比如将上盒体设计成滑盖方式或者掀盖方式等。对此本发明不做特别限定。本实施例中，下盒体1内设置感应取电模块2、无线测温模块3、微处理器模块4和无线发射模块5；感应取电模块与无线测温模块电连接并向无线测温模块供电，无线测温模块用于测量被测量设备的表面温度并输出温度信号至微处理器模块，微处理器模块通过无线发射模块输出温度信号数据至数据汇集终端；本实施例中，无线发射模块采用433mhz(ism)频段和无线扩频技术，抗干扰能力更强。通过智能无线组网技术，彻底消除同频干扰问题，通讯误码率大大降低。

本发明的感应取电模块包括感应线圈，可以从触头臂、母排上获取稳定的所需工作电源，使其能够持续、持久地保持工作，该感应线圈通过高性能导磁材料感应电流磁场，再运用磁电转换将磁场能量转换成电能，然后整流到符合传感器工作所需电源要求。作为进一步的改进，本实施例中，加入了整流电路和稳压电路，感应线圈产生感应电压后，经整流电路和稳压电路处理后对外供电。由于整流电路和稳压电路可以通过多种电路实现，对于本领域技术人员而言不存在技术障碍，故在此不再一一例举。

本实施例中，无线测温模块采用高精度数字温度传感器，具体而言是采用美国dallas高精度数字温度传感器，该系列传感器在设计和制造工艺上采用了全密封、屏蔽接地、采用等电位原理、高压吸收隔离等措施，能够确保数据的安全、稳定和高精度。本实施例在下盒体上设置有开孔，温度传感器的测量端6经开孔伸出盒体外部，使用时，将测量端抵近待测点即可。当然，在实际应用中，无线测温模块可以采用热敏电阻型、光纤及光纤光栅、红外和声表面波测温法中的一种作为测温方法，本发明对此不作限制。

本发明采用感应取电技术，可以从触头臂、母排上获取稳定的所需工作电源，使其能够持续、持久地保持工作。感应取电模块通过高性能导磁材料制成的感应线圈感应电流磁场，再运用磁电转换装置将磁场能量转换成电能，然后整理成符合传感器工作所需电源要求，为传感器工作提供稳定延续的能量供给。

数据汇集终端用于汇集多个无线传感器测得的电力设备实时温度数据并通过有线或者无线的通信方式上传数据至云服务平台，数据控制中心通过有线或者无线的通信方式与云服务平台通信联接。本实施例中，数据控制中心通过4g、5g或wifi通信方式接入云服务平台。

作为进一步的改进，系统还包括移动终端，移动终端通过无线传输方式与云服务平台实现数据交互。由于采用云平台技术，通过无线网络来进行通信，达到实现远距离监控。本实施例中，移动终端包括智能平板电脑或智能手机。

本发明的云服务平台能够实现以下功能：

(一)图形显示

采用当前web最流行的svg图形显示技术。svg为矢量图，不仅图形体积小加载快，而且可在任何分辨率下高质量无失真地展现，也可在图像质量不下降的情况下被任意地放大、缩小。通过一次接线图的形式直观地呈现，当有告警产生时，自动弹出故障厂站图，图形上会有醒目的闪烁提示，清晰直观。

(二)曲线分析

云平台支持查看每个测温点的任意一天的单日曲线、多日对比曲线、月曲线、年曲线；同一设备不同相间温度对比曲线等。通过曲线分析可以发现设备的潜在隐患。

尤其是设备的对比曲线，如果同一个设备的某相曲线明显高于其他相曲线，尽管没有达到报警的阀值，但是，仍然可以通过对比曲线及时发现此类安全隐患，为检修人员提供检修依据以便及时消缺。同时所有曲线都可输出报表打印。

(三)存储

云平台能够对历史数据进行10年的超长存储。采用sqlserver先进的数据库分区技术，对海量的历史数据进行分区操作，保障数据库读写操作能快速地响应。

(四)智能过滤

云平台通过数据滤波功能，实现智能判断和过滤干扰、突变量以及个别异常数据。能够对传输或者采集过程中产生的突变量、异常值进行智能判断修正，避免由于数据通道异常等因素导致出现的数据跳跃、误报数据等问题。

(五)权限

云平台采用多级别严格的用户管理。管理员可以对所有用户设定权限，如:管理员给某个用户设定了浏览城关站和北关站的权限，该用户登录云平台后只能查看这两个厂站的数据，发生的实时报警也只会弹出与这两个厂站相关的。

(六)支持多种阀值

支持多种、全方位报警阀值设置。每个点都可设置不同的一级、二级上限预警值、一级、二级下限预警值，告警值、有效阀值。

(七)实时报警

云平台有丰富的报警功能。包括：

1.相间不平衡预警，同一设备的不同相间偏差值过大时，对可能存在的潜在隐患，系统会进行预警；

2.短时间变化值过大预警，可以设定两次监测量的变化值，如果上次的监测值是20，这次采集到的值是50，而设定的变化值是20，此时，系统会进行预警，提示用户应该引起注意，可能会有潜在的隐患；

3.一级、二级预警功能；

4.告警。当达到设定的告警阀值时，通过与声光报警装置联动，可以实现声光告警。

所有的报警都会弹出实时报警框，并伴有警报提示音，直至监控人员确认了这些报警，警报提示音才会解除，防止监控人员漏掉报警。

(八)历史数据查询

可以查询任意一天某个站所有监测点的历史数据，以表格形式呈现。一页可以显示20个监测点的数据，多个监测点会有分页，历史数据支持数据导出excel到本地功能。

(九)历史报警检索

云平台有丰富的报警检索条件，可以按照厂站组、厂站、监测点、日期，甚至组合查询等，总之，能查询到想了解的任何一个报警。一页可以显示20条数据，多条报警会有分页，历史报警数据支持导出excel到本地功能。

本发明的云服务平台可以基于现有的成熟云服务器进行搭建，如阿里云服务器等，数据库和web应用程序都部署在云服务器中，减轻了系统的维护和升级成本，且在负载均衡，弹性伸缩和稳定性、安全性等方面都更加出色，另外也降低用户的硬件投资和维护成本。当然，用户也也可以根据自身需要自行搭建私有云平台。

本发明将无线无源传感技术与云平台技术进行融合，能够实现以下功能：

(一)实时性温度显示：基于带宽的优势，各类前端信号可做到实时的传输；各测点当前温度显示、历史温度曲线、温升曲线。温度信息可通过手机终端显示各台区设备接点温度情况。

(二)报警功能：提供温度绝对值越限、温升越限、三相不平衡等告警模式，在测温主控终端和远程监控系统中通过声音(蜂鸣)、指示灯、短信等方式告警。

(三)设备参数设定：传感器温度校准、各类预警阀值、温度采集频率、传感器发射功率、信号接受门限等参数设定、系统设备对时等功能。分析服务功能：系统能根据多个温度数据信息进行分析，准确地判断电气故障。系统配置服务器，完成各种设备监测子系统的上传信息处理，完成实时库和历史的维护。提供数据库记灵查询，报表，趋势分析及图表显示。

(四)远程维护：系统运行过程中各类异常事件(如设备掉电、主站异常关闭、实时数据物丢失)主动上报及预警，以便相关运行管理人员及时采取维护措施。提供初始化、重启、升级等远程维护操作，保证关系长期稳定运行。

(五)通讯功能：监测系统通过主控站总线集成与现场的各监测装置通讯。

(六)画面制作功能：设备安装地图，报警模式画面，参数设置画面等制作。

(七)web服务器功能：对一些能发布的信息提供发布，对特定用户提供远程维护和分析。提供网络接口，具备与企业计算机系统联网通讯接口。

(八)在线诊断修改功能：具有传感器在线诊断功能，方便系统维护，对监测点的预警值，报警值的修订都能在线修改，报警模式组态。

(九)扩展功能：无线采集组网灵活，安装施工简便宜行，系统预留相应的接口以便扩充之用；控制部件(软、硬件)采用模块式结构、内部总线化等技术措施，具有强大的扩展功能，当新的测点纳入监测范围时，仅接入增加的相应设备即可，原系统总线不受任何影响。

(十)具有独特的数据管理功能，严格控制数据丢失现象；管理、操作权限的分级实现，保障管理的统一、规范；强大的自我诊断、恢复功能。

(十一)系统采用分布式分层结构设计，拓扑结构灵活，即可融入自动化系统运行，亦可独立成系统。

本发明将无线无源传感技术与云平台技术进行融合，创造性的实现了对高低压设备的不间断实时在线监测，为监控人员监视电网的安全运行状态提供了科技的依据和手段。另外通过不间断的状态监测以及基于对温度数据的长期分析，就可以准确分析设备的劣化过程，实现由定期计划检修升级为状态检修，提高供电可靠性，减少停电时间，缩小停电范围，降低检修成本，提升经济效益和社会效益。

作为配电系统以及其他输配电重要控制点，系统可为用户提供大量的设备运行数据，可以利用这些信息来汇制报表、评估设备寿命、建立维修依据、提出检修计划.真正实现“状态检修”目标。节省了人力成本，符合“无人值守”目标。通过分析，该系统实施后，减少以往传统方法带来的繁琐操作及老的工作程序带来的不安全因素；同时又具有维护费用低、节能、节资等显著的经济性，有的放矢地开展设备维修，减少维护工作量；可以节省人员，提高工作效率，实现低成本高效益；减少事故；达到增产、增效、安全的效益，具有巨大的社会效益。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。