专利名称：高压电缆温度在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测装置，特别是一种应用于高压电缆温度在线监测装置。
技术背景现在为了城市建设的需要，作为电力主线的输电电缆很多已经从电线杆上转而放入地下 管道中，由于电力是一个城市的重要能源，它的可靠、安全对于人民的生活及生产有着至关 重要的作用。而高压电缆在长期的运行中，可能因为绝缘老化形成局部放电，局部的放电进 而造成恶性循环酿成电缆爆炸和火灾。现在为了对运行中的髙压电缆进行安全运行的监测， 在一些重要的节点安装使用了红外线测温仪、红外线成像仪、感温电缆、温度采样点式测温 等设备，但是它们对于长距离的输电电缆也无法进行防患与未然。 一般是发生事故后才能报 警，在电缆的运行中无事故前的监测数据记录，无事故前的预报。目前已有的电缆温度在线监测很多是采用定温型感温电缆测温、分布式光纤测温或光纤 光栅式测温。定温型感温电缆测温测得温度不精确且电缆发热部位不能确定，受环境的影响， 发生误报的情况较多，对电缆的维护不方便。分布式光纤式测温或光纤光栅式测温属于国外 引进技术，测温精确但成本髙，维护费用大，不利于做大面积推广应用。 实用新型内容本实用新型的目的是提供一种可靠性高、价格低廉的髙压电缆温度在线产品，通过对电 缆接头或电缆本身的连续温度测量，能够预测电缆头或电缆本身的故障趋势，及时提供电缆 故障部位和检修指导，避免发生重大事故。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是髙压电缆温度在线监测装置，其特征 在于包括电源模块，显示模块，信号处理模块，传感器接收模块和通讯模块，信号处理模 块分别与电源模块、显示模块、传感器接收模块和通讯模块相连，通讯模块与信号处理模块 相连。工作原理温度监测器的传感器接收模块把温度传感器接收模块的信号转换成信号处理 模块可以接收的信号，信号处理模块把信息处理后，把处理结果传给显示模块，用于显示结 果，并通过通讯模块与监控计算机通讯，上传至安装监控软件的监控计算机，实现高压电缆
温度在线监测。显示模块用于显示监测点的序号、电缆温度和外部开关量接入的状态显示。信号处理模 块主要是将传感器接收模块的信号进行处理，通过显示模块在LED显示屏上显示，通过通 讯模块上传到计算机。传感器接收模块包括采集电缆的温度信号上传和外部开关量的接入两 部分，用于接收测试信号。电源模块釆用普通外接电源，它的功能是通过开关电源为电路供 电。所述的传感器接收模块由传感器信号接收部分和外部开关量接收部分组成，包括外部传 感器，可变电阻R1、 R2,电阻R3-R12， 二极管D1-D4，总线收发器U1、 U9，排阻RPl,光电 耦合器U5-U8和接口 XS1，传感器信号接收部分采用外部传感器连接接口 XS1，接口 XS1的1 脚、4脚接到总线收发器U1的15脚、14脚，并且在15， 14脚上通过两个可变电阻R1、 R2 分别连接2个VCC,总线收发器Ul的1脚、5脚和6脚分别接到信号处理模块的输入端，外 部开关量接收部分采用接口 XS1的16脚、13脚、12脚和9脚分别通过光电耦合器U5-U8连 接到总线收发器U9的18-15脚，总线收发器U9的18-15脚通过排阻RP1接+5V电压，总线 收发器U9的19脚接信号处理模块的控制端，2脚-5脚连接信号处理模块的输入端。传感器 接收模块的传感器信号接收部分和外部开关量接收部分，分别将外部信号输送至信号处理模 块。所述的信号处理模块包括单片机U2，看门狗电路U3，按钮AN1-AN3，通道设置接口 SN1， 接口XS2，晶振G1，电阻R3-R8和电容C1、 C2，单片机U2的13脚、12脚连接传感器接收 模块的总线收发器U1的6， 5脚，19脚和18脚连接由晶振G1和电容C1、 C2组成的时钟电 路，9脚连接看门狗电路U3的7脚，9脚还通过电阻R7连接VCC, 8脚连接接口SN1的DQ 端，5脚-7脚分别通过按钮AN1-AN3接地，5脚-7脚还分别通过电阻R3-R5连接VCC, 5脚 -7脚还分别连接接口XS2的1脚-3脚，31脚通过电阻R6连接VCC，看门狗电路U3的3脚 通过电阻R8连接VCC。看门口电路U3用于对当硬件和软件出错时进行重置。三个按钮AN1-AN3 分别设置为SEL是选择通道，ADD是加，ENT是确认通道，用于对传感器信号输入的通道进 行选择和设置。信号处理模块的功能主要是用来处理传感器接收模块传送的输入信号，然后 把处理结果传送给显示模块显示，或者通过通讯模块上传到计算机。所述的显示模块包括继电器JD1、 JD2，三极管Q1、 Q2，发光二极管LED1-LED4，驱动器 Ull，锁存器UIO,电阻R13-R19，接口XS4、 XS5和数码管VT1组成，锁存器U10的2脚-9 脚连接信号处理模块中的输出端，12脚连接驱动器Ull的12脚控制端，14脚通过电阻R14 连接由三极管Q2、继电器JD2和接口XS5组成的报瞀电路，15脚通过电阻R13连接由三极
管Q1、继电器JD1和接口 XS4组成的报警电路，16脚-19脚分别连接由电阻R15-R18和发光 二极管LED1-LED4组成的指示灯电路，驱动器Ull连接数码管VT1。驱动器U11为八位数码 管驱动器，可以同时连接8个数码管VT1，其与数码管的连接为现有常用普通技术。八位数 码管驱动器Ull通过锁存器U10接收来自单片机U2的信号，驱动数码管VT1显示监测的温 度。指示灯电路用于显示外部开关量的状态。所述的通讯模块包括总线收发器U4和接口 XS3，总线收发器U4的R端和D端分别连接 信号处理模块的单片机U2的RXD端和TXD端,总线收发器U4的A端和B端分别连接接口 XS3 的2脚和3脚。总线收发器U4采用差动总线收发器75176，把信号转变为差分模式使外部计 算机接收。所述的电源模块为普通现有技术。通过把温度传感器分布式嵌入电缆内，组成一条温度采集电缆，温度传感器与温度监测 器相连。与现有技术相比，本实用新型高压电缆温度在线监测装置所具有的有益效果是传感器 接收模块把温度传感器接收模块的信号转换成信号处理模块可以接收的信号，信号处理模块 把信息处理后，把处理结果传给显示模块，用于显示结果，并通过通讯模块与监控计算机通 讯，上传至安装监控软件的监控计算机，实现高压电缆温度在线监测。由于通过把温度传感 器分布式嵌入电缆内，组成温度采集电缆，温度采集电缆与温度监测器相连，及采用当今先 进的通讯技术、微处理器技术、数字化温度传感技术、离子感烟技术和低温、强电场、潮湿 环境运行技术，避免了电缆沟内强大电场的干扰，完整安全地把数据传送至监控计算机。监 控计算机上安装监控软件，界面模拟现场情况，可直观的、实时的显示各采集点的工作状态 及每个测点的历史曲线査询，并可设定报警温度值，通过声、光进行报警。温度采集电缆使 用单总线数据方式传输，及避免了强电磁场环境的干扰，又降低了单个测温点的成本，并且 测温点数扩展灵活。
图1是本实用新型的原理方框图，图2是本实用新型的温度监测器的原理方框图，图3是本实用新型的温度监测器的传感器接收模块、信号处理模块和通讯模块电路原理图，图4是本实用新型的温度监测器的显示模块电路原理图，其中，Rl、 R2、可变电阻R3-R19、电阻D1-D4、 二极管Ul、 U4、 U9、总线收发 器RP1、排阻U5-U8、光电耦合器XS1-XS5、接口 Gl晶振Cl、 C2、电容 U2、 单片机U3、看门狗电路AN1-AN3、按钮SN1通道设置接口 JD1、 JD2、继电器 Ql、 Q2、三极管LED1-LED4、发光二极管Ull、驱动器UIO、锁存器VT1、数码管。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步描述。如图l所示温度监测器由电源模块，显示模块，信号处理模块，传感器接收模块和通 讯模块组成，信号处理模块分别与电源模块、显示模块、传感器接收模块和通讯模块相连。工作原理温度监测器的传感器接收模块把温度传感器接收模块的信号转换成信号处理 模块可以接收的信号，信号处理模块把信息处理后，把处理结果传给显示模块，用于显示结 果，并通过通讯模块与监控计算机通讯，上传至安装监控软件的监控计算机，实现高压电缆 温度在线监测。显示模块用于显示监测点的序号、电缆温度和外部开关量接入的状态显示。信号处理模 块主要是将传感器接收模块的信号进行处理，通过显示模块在LED显示屏上显示，通过通 讯模块上传到计算机。传感器接收模块包括采集电缆的温度信号上传和外部开关量的接入两 部分，用于接收测试信号。电源模块采用普通外接电源，它的功能是通过开关电源为电路供 电。如图2-3所示温度监测器的电源模块，显示模块，信号处理模块，传感器接收模块和 通讯模块的电路原理图。传感器接收模块由传感器信号接收部分和外部开关量接收部分组成，包括外部传感器， 可变电阻R1、 R2,电阻R3-R12， 二极管D1-D4，总线收发器U1、 U9,排阻RPl,光电耦合器 U5-U8和接口XS1。传感器接收模块的传感器信号接收部分和外部开关量接收部分，分别将 外部信号输送至信号处理模块。传感器信号接收部分采用外部传感器连接接口XS1，接口XS1的1脚、4脚接到总线收 发器U1的15脚、14脚，并且在15， 14脚上通过两个可变电阻R1、 R2分别连接2个VCC， 总线收发器U1的1脚、5脚和6脚分别接到信号处理模块的输入端。从而把从温度传感器接 收到的信号传到信号处理模块中进行信号处理。外部开关量接收部分采用接口 XS1的16脚、13脚、12脚和9脚分别通过光电耦合器U5-U8 连接到总线收发器U9的18-15脚，总线收发器U9的18-15脚通过排阻RP1接+5V电压，总 线收发器U9的19脚接信号处理模块的控制端，2脚-5脚连接信号处理模块的输入端。信号处理模块的功能主要是用来处理传感器接收模块传送的输入信号，然后把处理结果
传送给显示模块显示，或者通过通讯模块上传到计算机。包括单片机U2，看门狗电路U3， 按钮ANl-AN3，通道设置接口SNl,接口XS2，晶振Gl,电阻R3-R8和电容Cl、 C2。单片机 U2的13脚、12脚连接传感器接收模块的总线收发器U1的6， 5脚，19脚和18脚连接由晶 振G1和电容C1、 C2组成的时钟电路，9脚连接看门狗电路U3的7脚，9脚还通过电阻R7 连接VCC, 8脚连接接口 SN1的DQ端，5脚-7脚分别通过按钮AN1-AN3接地，5脚-7脚还分 别通过电阻R3-R5连接VCC， 5脚-7脚还分别连接接口 XS2的1脚-3脚，31脚通过电阻R6 连接VCC。单片机U2采用AT89C55。看门狗电路U3的3脚通过电阻R8连接VCC。看门口电路U3用于对当硬件和软件出错时 进行重置。三个按钮AN1-AN3分别设置为SEL是选择通道，ADD是加，ENT是确认通道，用于对传 感器的序列号进行选择和设置，方便于多个传感器的信号接收而不会产生互相干扰。显示模块的作用是把CPU处理的数据通过数码管和指示灯显示出来；其中指示灯是外部 开关量接入的状态显示；而数码管则显示检测点的序号和温度。继电器则是当电缆出现异常 概况下进行报蒈。包括继电器JD1、 JD2，三极管Q1、 Q2，发光二极管LED1-LED4,驱动器 Ull，锁存器UIO，电阻R13-R19，接口XS4、 XS5和数码管VT1。锁存器U10的2脚-9脚连 接信号处理模块中的输出端，12脚连接驱动器U11的12脚控制端，14脚通过电阻R14连接 由三极管Q2、继电器JD2和接口XS5组成的报警电路，15脚通过电阻R13连接由三极管Q1、 继电器JD1和接口 XS4组成的报警电路，16脚-19脚分别连接由电阻R15-R18和发光二极管 LED1-LED4组成的指示灯电路。指示灯电路用于显示外部开关量的状态。驱动器U11为八位数码管驱动器MAX7219，可以同时连接8个数码管VT1，其与数码管 的连接为现有常用普通技术。八位数码管驱动器Ull通过锁存器U10接收来自单片机U2的 信号，驱动数码管VT1显示监测的温度。通讯模块包括总线收发器U4和接口 XS3，总线收发器U4的R端和D端分别连接信号处 理模块的单片机U2的RXD端和TXD端，总线收发器U4的A端和B端分别连接接口 XS3的2 脚和3脚。总线收发器U4采用差动总线收发器75176，把信号转变为差分模式使外部计算机 接收。电源模块为普通现有技术。工作过程把采集电缆温度的温度传感器探测到的电信号，通过三态输出八总线收发器 U1芯片传送到单片机U2进行处理，通过按键AN1-AN3 (分别代表SEL， ADD, ENT)来选择和 确认传感器序列号，外部开关量的接入可以监测外部环境的状况，如电缆沟的明火烟雾监测、
浸水监测、小动物的入侵监测等等。通过三态输出八总线收发器U9传到单片机U2，单片机 U2把处理后的结果通过八位数码管驱动器Ull驱动8个数码管和通过连接锁存器U10驱动指 示灯电路，把处理的结果显示出来。当出现异常情况时，三极管Q1、 Q2导通，驱动继电器 JD1、 JD2进行报警。单片机U2通过差动总线收发器芯片U4与监控计算机建立连接。如图4所示，通过把温度传感器分布式嵌入电缆内，组成一条温度采集电缆，采集电缆 与温度监测器相连。温度传感器的输出端连接温度监测器的输入端，温度监测器通过总线连 接监控计算机。温度传感器分布式嵌入温度采集电缆。温度监测器还可以通过光缆或其它通讯方式连接 监控计算机。多台温度监测器通过通讯网络连接监控计算机。监控计算机上安装监控软件， 界面模拟现场情况，可直观的、实时的显示各采集点的工作状态及每个测点的历史曲线査询， 并可设定报警温度值，通过声、光进行报瞀。温度采集电缆使用单总线数据方式传输，及避 免了强电磁场环境的干扰，又降低了单个测温点的成本，并且测温点数扩展灵活。
权利要求1、高压电缆温度在线监测装置，其特征在于包括电源模块，显示模块，信号处理模块，传感器接收模块和通讯模块，信号处理模块分别与电源模块、显示模块、传感器接收模块和通讯模块相连。
2、 根据权利要求l所述的高压电缆温度在线监测装置，其特征在于显示模块包括继电 器JD1、 JD2，三极管Ql、 Q2，发光二极管LED1-LED4，驱动器Ull，锁存器U10,电阻R13-R19, 接口XS4、 XS5和数码管VT1组成，锁存器U10的2脚-9脚连接信号处理模块中的输出端， 12脚连接驱动器Ull的12脚控制端，14脚通过电阻R14连接由三极管Q2、继电器JD2和接 口XS5组成的报瞀电路，15脚通过电阻R13连接由三极管Q1、继电器JD1和接口 XS4组成 的报蒈电路，16脚-19脚分别连接由电阻R15-R18和发光二极管LED1-LED4组成的指示灯电 路，驱动器U11连接数码管VT1。驱动器U11为八位数码管驱动器，可以同时连接8个数码 管VT1，其与数码管的连接为现有常用普通技术。八位数码管驱动器U11通过锁存器U10接 收来自单片机U2的信号，驱动数码管VT1显示监测的温度。指示灯电路用于显示外部开关 量的状态。
3、 根据权利要求1所述的高压电缆温度在线监测装置，其特征在于信号处理模块包括 单片机U2，看门狗电路U3，按钮AN1-AN3，通道设置接口 SN1，接口 XS2，晶振Gl,电 阻R3-R8和电容Cl、 C2，单片机U2的13脚、12脚连接传感器接收模块的总线收发器Ul 的6， 5脚，19脚和18脚连接由晶振G1和电容C1、 C2组成的时钟电路，9脚连接看门狗 电路U3的7脚，9脚还通过电阻R7连接VCC， 8脚连接接口 SN1的DQ端，5脚-7脚分别 通过按钮AN1-AN3接地，5脚-7脚还分别通过电阻R3-R5连接VCC， 5脚-7脚还分别连接 接口 XS2的1脚-3脚，31脚通过电阻R6连接VCC，看门狗电路U3的3脚通过电阻R8连 接VCC。看门口电路U3用于对当硬件和软件出错时进行重置。三个按钮AN1-AN3分别设 置为SEL是选择通道，ADD是加，ENT是确认通道，用于对传感器信号输入的通道进行选 择和设置。信号处理模块的功能主要是用来处理传感器接收模块传送的输入信号，然后把处 理结果传送给显示模块显示，或者通过通讯模块上传到计算机。
4、 根据权利要求1所述的髙压电缆温度在线监测装置，其特征在于传感器接收模块由 传感器信号接收部分和外部开关量接收部分组成，包括外部传感器，可变电阻R1、 R2,电阻 R3-R12， 二极管D1-D4，总线收发器U1、 U9,排阻RP1，光电耦合器U5-U8和接口 XS1,传 感器信号接收部分采用外部传感器连接接口XS1，接口XS1的1脚、4脚接到总线收发器U1 的15脚、14脚，并且在15， 14脚上通过两个可变电阻R1、 R2分别连接2个VCC,总线收 发器U1的1脚、5脚和6脚分别接到信号处理模块的输入端，外部开关量接收部分采用接口 XS1的16脚、13脚、12脚和9脚分别通过光电耦合器U5-U8连接到总线收发器U9的18-15 脚，总线收发器U9的18-15脚通过排阻RP1接+5V电压，总线收发器U9的19脚接信号处理 模块的控制端，2脚-5脚连接信号处理模块的输入端。传感器接收模块的传感器信号接收部 分和外部开关量接收部分，分别将外部信号输送至信号处理模块。
5、根据权利要求1所述的高压电缆温度在线监测装置，其特征在于通讯模块包括总线 收发器U4和接口 XS3，总线收发器U4的R端和D端分别连接信号处理模块的单片机U2的 RXD端和TXD端，总线收发器U4的A端和B端分别连接接口 XS3的2脚和3脚。总线收发器 U4采用差动总线收发器75176,把信号转变为差分模式使外部计算机接收。
专利摘要高压电缆温度在线监测装置，属于检测装置。包括电源模块，显示模块，信号处理模块，传感器接收模块和通讯模块，信号处理模块分别与电源模块、显示模块、传感器接收模块和通讯模块相连。传感器接收模块把温度传感器接收模块的信号转换成信号处理模块可以接收的信号，信号处理模块把信息处理后，把处理结果传给显示模块，用于显示结果，并通过通讯模块与监控计算机通讯，上传至安装监控软件的监控计算机，实现高压电缆温度在线监测。可直观的、实时的显示各采集点的工作状态及每个测点的历史曲线查询，并可设定报警温度值，通过声、光进行报警。
文档编号G01R31/08GK201035113SQ200720022228
公开日2008年3月12日 申请日期2007年5月15日 优先权日2007年5月15日
发明者张树闻, 王敏华 申请人:淄博正瑞电子有限公司