本发明涉及一种无线测温装置及其测量方法，特别是涉及一种基于无线通讯的多点测温装置及其测温方法，实现远程监测及设备的健康管理。
背景技术：
随着用电负荷的不断增长，高压隔离开关在长期运行过程中，经常发生开关触点、母线连接等部位因老化、接触不良或接触电阻过大导致出现温度异常升高的现象，如果不能及时发现并进行维护，将会造成严重的设备事故。因此，解决开关过热问题是杜绝此类事故发生的关键，实现温度实时监测是保证高压设备安全运行的重要手段。而高压隔离开关，由于自身处于高电压工作原因的限制，接触点发热部分难以实现普通在线式测温进行监测。
针对上述情况，目前，市场上一般采用光纤测温和红外测温技术进行监测，不足之处是，光纤测温的造假率较高，而红外测温易受环境因素的影响，在危险场所测温应用上仍有很大限制和困扰，市场迫切需求一种在危险场所能够实施监测，成本低、可靠性高的无线测温装置。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种成本低、可靠性高的无线测温装置及测温方法。
本发明所采用的技术方案是，一种多点无线测温装置，包括设置在低压侧安全区域的协调器和至少一个设置在高压侧的温度采集终端；所述的协调器与温度采集终端无线电连接。
在所述的协调器与温度采集终端之间的低压侧安全区域，当协调器与温度采集终端的距离过远不能满足两者直接通信时，能够在两者之间设置最多两级、每级一个路由器用于扩展通信距离；协调器与温度采集终端相互无线电连接或者协调器通过路由器与温度采集终端相互无线电连接。
所述协调器能够承载八个温度采集终端。
所述的温度采集终端，包括温度采集单片机、温度传感器、信号处理电路、温度采集巴伦天线、基准源和独立电源；所述温度传感器通过信号处理电路与温度采集单片机电连接，温度采集巴伦天线与温度采集单片机相互电连接，独立电源分别为上述各单元提供电力；所述的温度传感器采用NTC热敏电阻采集温度；所述独立电源采用年放电率非常低的锂亚电池；温度采集单片机采用内置RF收发器和支持超低低功耗休眠单片机作为可控制芯片，型号是CC2530F32，芯片内部RF射频模块配合外围巴伦天线来实现无线通讯，采用SimpleTI通信协议，通信频率位于ISM中的2.4G频段。
所述的协调器，包括协调器单片机、隔离电源、协调器巴伦天线、配置按键、OLED显示、485通讯接口和信号输出；所述的配置按键和OLED显示分别与协调器单片机连接，485通讯接口和协调器巴伦天线分别与协调器单片机相互电连接，协调器单片机通过信号输出输出电信号，隔离电源为协调器单片机提供电力；隔离电源将输入24V供电电源通过隔离转换电路供给485通信电路，与主电路完全隔离；所述的协调器单片机24采用内置RF收发器和支持超低低功耗休眠单片机作为可控制芯片，型号是CC2530F256，芯片内部RF射频模块配合外围巴伦天线来实现无线通讯，采用485通信协议，通信频率位于ISM中的2.4G频段。
多点无线测温装置的测温方法，包括以下步骤：
A.至少一个温度采集终端设置在高压电气隔离开关的高压侧，采集温度数据信号并无线传送至设置在低压侧安全区域的协调器；
B.协调器接受到温度数据信号后，在OLED显示上显示各个监测终端的温度，筛选出最高温度，与该位置的温度设定值比较；
C.协调器作为Modbus从机与其他设备进行通信，提供温度数据信号寄存，供其他设备扫描调用；当接受到某一高压隔离开关接触点温度达到报警值时，协调器输出继电器报警信号，同时置位相应内置寄存器；
D.协调器实时检测用户在人机交互接口的输入，并解析输入配置相关设置；
E.通信距离难以满足协调器与温度采集终端直接通信时，设置最多两级，每级一个路由器，将接收温度采集终端传送的温度数据信号转发至协调器。
本发明的有益效果是：
1.对高压隔离开关接触位置无线测温，温度数据无线发送至协调器，完全对高压侧温度采集强弱电进行隔离，克服高压开关难以在线测量及红外光纤测量受限的难题，同时保证了采集设备和通信设备的安全。
2.温度采集终端测温范围达到-60-300度，满足常规高压隔离开关接触点测量要求。
3.可实时了解隔离开关接触点的温度数据，及时或预知性的发现和排除故障，有效预防电气及火灾等事故的发生。
4.1个协调器最多可承载八个温度采集终端，两则单独通信距离可达100米，经路由器扩展后可达到200米。
5.协调器可内置于操作机构箱，1对多的工作模式，可以节约空间约3％。
6.温度采集终端利用3.3V锂亚电池独立供电，可不间断工作3年。
附图说明
图1是本发明工作原理图；
图2是本发明温度采集终端内部组成框图；
图3是本发明协调器组成框图；
图4是本发明温度采集终端电路原理图；
图5是本发明协调器独立电源电路原理图；
图6是本发明协调器485通信电路原理图；
图7是本发明协调器信号输出电路原理图；
图8是本发明协调器、温度采集终端单片机电路原理图。
图中：
1、协调器 2、路由器 4、温度采集终端
12、温度传感器 13、信号处理电路 14、温度采集巴伦天线
15、温度采集单片机 16、基准源 17、独立电源
18、隔离电源 19、配置按键 20、485通讯接口
21、协调器巴伦天线 22、OLED显示 23、信号输出
24、协调器单片机 25、NTC传感器 26、精密电阻
27、信号处理电路 28、基准电源 29、滤波电路
30、锂亚电池 31、防反接二极管 32、第一滤波电容
33、保险 34、共模电感 35、第二滤波电容
36、开关电源芯片 37、5V转3.3V芯片
38、隔离电源模块 39、自动翻转电路 40、电平转换芯片
41、TVS防雷电路 42、驱动三极管 43、信号继电器
44、单片机芯片 45、单片机外围电路 46、巴伦匹配电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1所示，本发明多点无线测温装置，包括设置在低压侧安全区域的协调器1和至少一个设置在高压侧的温度采集终端4；所述的协调器1与温度采集终端4无线电连接，温度采集终端被分布安装在高压隔离开关的接触点位置上，温度采集终端4采集温度数据按照一定策略发送至协调器1，协调器1接收并处理，一个协调器能够承载八个温度采集终端4。温度采集终端在温度采集完毕后首先启动RSSI信道扫描，判断当前信道干扰信号强度，如果小于设定值则进行数据发送，如果大于设定值则将数据延缓发送，再次进行信号扫描，直到信道干扰达到要求或达到最大扫描次数，进行数据发送。在所述的协调器1与温度采集终端4之间的低压侧安全区域，当两者距离较远，信号难以满足通信时，还可设置延长无线信号传输路径的最多两级、每级一个路由器2；协调器1通过路由器2与温度采集终端4相互无线电连接，当两者距离较远难以完成通讯功能时，再加入一个路由器2转发信号，拓展通信距离。
如图3，图5至图8所示，协调器1包括协调器单片机24、隔离电源18、协调器巴伦天线21、配置按键19、OLED显示22、485通讯接口20和信号输出23；所述的配置按键19和OLED显示22分别与协调器单片机24电连接，三个配置按键负责检测用户输入，OLED屏幕负责反馈输入及温度信息展现，值得指出的是，一方面显示温度采集终端采集到的温度值，另一方面为用户提供一个人机交互的接口，用户可以在面板上通过操作配置按键19完成协调器1和温度采集终端的各项设置。485通讯接口20和协调器巴伦天线21分别与协调器单片机24相互电连接，协调器单片机24通过信号输出23输出电信号，隔离电源18为协调器单片机24提供电力；485通讯接口20TVS41是防雷措施，保证Modbus的正常通信，485转换芯片40配合自动转换电路39完成单片机24的TTL电平与485电平的相互转换。隔离电源18外部引入的24V电源经过保险33和共模电感34及一系列滤波电容35送入开关电源芯片36，转换为5V，利用隔离模块38生成另外一路完全隔离的5V电源供给485通讯20使用使用，防止电压波动或故障造成单片机15及其他外围核心芯片损坏。5V转3.3V芯片输出3.3V电压为单片机工作提供能量，与主电路完全隔离；信号输出23中的三极管42接受单片机24输出信号并驱动继电器43，常态常开，报警则输出常闭信号；所述的协调器单片机24由单片机芯片44及外围电路46组成，巴伦天线45为匹配电阻；采用内置RF收发器和支持超低低功耗休眠单片机作为可控制芯片，芯片内部RF射频模块配合外围巴伦天线来实现无线通讯，采用485通信协议，通信频率位于ISM中免申请开放的2.4G频段。
如图2和图4所示，温度采集终端4包括温度采集单片机15、温度传感器12、信号处理电路13、温度采集巴伦天线14、基准源16和独立电源17；所述温度传感器12通过信号处理电路13与温度采集单片机15电连接，温度采集巴伦天线14与温度采集单片机15相互电连接，独立电源17通过防反接电路送入单片机和温度采集电路分别为上述各单元提供电力，具体是由锂亚电池30、防反接电路31及稳压滤波电容32组成。锂亚电池具有出色的防钝化效应，其年自放电电流小于1％，保证温度采集终端长时间的正常工作；所述的温度传感器12采用NTC热敏电阻采集温度，具体是，NTC传感器25与精密电阻26串联组成，工作时NTC传感器探头紧贴被测开关接触位置，温度变化导致传感器电阻值改变，其两边电压也随之变化，经信号处理电路13中滤波电阻电容27的处理后送入单片机5ADC通道进行处理；所述独立电源17采用年放电率非常低的锂亚电池；温度采集单片机15采用内置RF收发器和支持超低低功耗休眠单片机作为可控制芯片，芯片内部RF射频模块配合外围巴伦天线来实现无线通讯，采用485通信协议，通信频率位于ISM中的2.4G频段，单片机15根据采集的温度传感器12机基准源16计算出具体温度值，将温度数据加密，利用内部的高频调制在2.4G通讯频段上将温度值从巴伦天线上无线发送至协调器。温度采集终端由锂亚电池独立供电，一次组装成型，使用中无须任何操作；基准源16选用基准源芯片28配合滤波稳压电容29将单片机5输出电平信号稳压至非常精确的1.25V送入单片机5的ADC外部基准引脚。
利用多点无线测温装置的测温方法，包括以下步骤：
A.至少一个温度采集终端设置在高压电气隔离开关的高压侧，采集温度数据信号并无线传送至设置在低压侧安全区域的协调器；温度采集终端的数量最多为八个；温度采集终端采用超低功耗设计，不止在硬件上由钝化效应缓慢的锂亚电池供电，在软件上也设置了功耗智能控制。温度采集终端4、多数时候处于休眠状态，每隔800ms唤醒进行温度检测，当实时检测的温度在与设定温度比较小于预先设定值时，温度采集4终端再次休眠；如果大于设定值时，立即向协调器发送温度数据。如果实时温度一直维持在设定温度的允许变化范围内，则每隔15分钟发送一次温度数据；
B.协调器内部单片机通过巴伦天线采集到无线温度数据后，解密校验，如果解密成功，进行数据存储和OLED显示，如果解密失败，丢弃此次通信数据包。等待下帧数据。当温度数据超过设定值时，协调器报警并进行继电器信号输出。所述协调器内置485通讯电路，作为从机可以与其他设备进行ModBus通信，将数据提供给其他设备进行分析处理。协调器接受到温度数据信号后，在OLED显示上显示各个监测终端的温度，筛选出最高温度，与该位置的温度设定值比较；
C.协调器作为Modbus从机与其他设备进行通信，提供温度数据信号寄存，供其他设备扫描调用；当接受到某一高压隔离开关接触点温度达到报警值时，协调器输出继电器报警信号，同时置位相应内置寄存器；当用户设定协调器1所监听的温度采集终端4的每个设备的设备地址后，一旦三次超过设定的时间没有接收到某个设备发来的无线信号则判定此终端设备掉线，在OLED屏幕和Modbus变量区输出报警信号；
D.协调器实时检测用户在人机交互接口的输入，并解析输入配置相关设置。