一种用于输电线路在线监测的蓄电池恒温控制系统的制作方法
【专利摘要】一种用于输电线路在线监测的蓄电池恒温控制系统，包括安装有蓄电池的箱体，所述箱体外侧设有隔热层，所述箱体内敷设有蛇形注水铜管，所述箱体设有通风口。微处理器模块固定安装在箱体前侧内壁，所述箱体设有风扇，风扇连接微处理器模块，所述微处理器模块连接温度采集模块。本实用新型一种用于输电线路在线监测的蓄电池恒温控制系统，改善蓄电池箱体中的温度条件，使其维持在一个合理范围内，提高蓄电池工作效率，延长其使用寿命。
【专利说明】一种用于输电线路在线监测的蓄电池恒温控制系统
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型一种用于输电线路在线监测的蓄电池恒温控制系统，涉及输电线路在线监测领域。
【背景技术】
[0002]随着电力系统状态检修工作的开展和智能电网的建设，在线远程监测技术得到迅速发展，相关监测设备也得到了一定的运用，发挥着重要作用。高压输电线路监测设备多采用太阳能电池板和蓄电池组成供电电源，蓄电池放置箱体中，再安装固定于输电杆塔横担位置，距离地面的平均高度在10米以上。为了保证杆塔和设备的安全，防止蓄电池在野外负责环境下发生爆炸等事故，蓄电池多采用铅酸式，箱体大多数采用金属结构，导热性强；为了防止飞虫等小动物进入，箱体多采用完全密闭设计。夏季高温天气，我国很多地区的杆塔上部温度极高，蓄电池箱体经太阳光的直射和与杆塔间热传递后温度可以达到60-80°C ；冬季低温天气，设备在降雪或覆冰情况下温度可以低至_20°C。铅酸蓄电池长时间处于这些不利环境下，充放电能力会相应降低，衰减速度加快，大大降低了监测设备的可靠性，增加了运行成本。
[0003]铅酸蓄电池工作环境温度对其寿命有着重要影响，当周围温度在0_40°C时，性能将完全发挥，效率最高。因此，在恶劣的野外环境中，工作环境的温度制约蓄电池效率和寿命问题是国内外远程视频监测系统的短板，始终没有得到很好地解决。故解决蓄电池工作环境温度恒定的问题，对提高输电线路监测设备的运行效率和可靠性，降低成本有着重要的意义。
[0004]现有的输电线路在线监测系统中蓄电池箱体大多数采用金属结构，导热性强。随着外界温度的变化，箱体内部蓄电池的工作环境温度在夏天可高至80°C，冬天低至-20°C，很不利于铅酸蓄电池的稳定高效工作，降低了监测设备的可靠性，且严重减少其寿命。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于输电线路在线监测的蓄电池恒温控制系统，改善蓄电池箱体中的温度条件，使其维持在一个合理范围内，提高蓄电池工作效率，延长其使用寿命。
[0006]本实用新型采取的技术方案为:一种用于输电线路在线监测的蓄电池恒温控制系统，
[0007]包括安装有蓄电池的箱体，所述箱体外侧设有隔热层，所述箱体内敷设有蛇形注水铜管，所述箱体设有通风口。微处理器模块固定安装在箱体前侧内壁，所述箱体设有风扇，风扇连接微处理器模块，所述微处理器模块连接温度采集模块。
[0008]所述箱体包括顶门、前门，顶门通过连接件与箱体连接，箱体设有顶门开关，用于控制顶门的展开与关闭；所述箱体设有前门开关，用于控制前门展开与关闭。
[0009]所述箱体内的底部放置有树脂板。
[0010]所述隔热层为ZS-211反射隔热保温涂料均匀涂抹在箱体2外侧构成。
[0011]所述通风口处设有铁丝网。
[0012]所述微处理器模块构成的平面与蓄电池的侧面平行。
[0013]所述风扇底部固定有磁铁，风扇通过磁铁吸附在箱体顶层内壁。
[0014]所述微处理器模块包括ATMEGA8单片机。
[0015]所述温度采集模块为DS18B20温度传感器。
[0016]所述风扇至少为一个。
[0017]本实用新型一种用于输电线路在线监测的蓄电池恒温控制系统，技术效果如下:
[0018]I)、可实现对监测系统中蓄电池工作环境箱体内温度的有效控制，使温度一直维持在利用蓄电池工作的范围内，且控制效果良好，功耗低，很大程度上提高了蓄电池的使用寿命，提高了监测设备的运行可靠性，降低了监测系统的成本。
[0019]2)、对现有的输电线路在线监测系统中蓄电池箱体进行结构上的改造，防止金属材质箱体的腐蚀，方便蓄电池的放置和内部电路的维护，节约操作时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型安装有蓄电池的箱体俯视结构示意图；
[0021]图2为本实用新型安装有蓄电池的箱体主视结构示意图；
[0022]图3为本实用新型安装有蓄电池的箱体内部结构示意图；
[0023]图4为本实用新型控制系统硬件模块连接图；
[0024]图5为本实用新型实施例中控制模块电路图；
[0025]图6为本实用新型实施例中继电器控制电路图。
[0026]图7为本实用新型实施例中电源变换电路。
【具体实施方式】
[0027]如图f图4所示，一种用于输电线路在线监测的蓄电池恒温控制系统，包括安装有蓄电池6的箱体2，箱体2为密封式的金属箱体。所述箱体2外侧设有隔热层1，所述箱体2内敷设有蛇形注水铜管3，蛇形注水铜管3设有注水口 4，通过注水口 4为铜管注水。
[0028]所述箱体2设有通风口 5，通风口 5用于外部太阳能板与传感器的线路进出；以及用于内部空气循环散热。微处理器模块7固定安装在箱体2前侧内壁，所述箱体2设有风扇8，风扇8连接微处理器模块7，所述微处理器模块7连接温度采集模块。所述箱体2包括顶门、前门，顶门通过连接件10与箱体2连接，连接件10采用合页。箱体2设有顶门开关9，用于控制顶门的展开与关闭；所述箱体2设有前门开关11，用于控制前门展开与关闭。
[0029]在所述箱体2外侧均匀涂抹隔热保温材料，构成隔热层I。本实用新型采用的是ZS-211反射隔热保温涂料，为单组分骨白色浆体，耐温幅度-30?120°C，具有高效、薄层、隔热保温、防水、防火、防腐、绝缘于一体的新型太空节能反射隔热保温涂料。涂料能在物体表面由封闭微珠将其连接在一起，构成三维网络陶瓷纤维状结构。涂料的绝热等级达到R-30.1，热反射率为90%，导热系数为0.04ff/m.K，能有效抑制太阳和红外线的辐射热和传导热，隔热抑制效率可达90%左右，能保持70%物体空间里的热量不流失。使蓄电池箱体即能够在夏季高温时隔绝大部分外界热量，又能够在冬季低温时减少箱体内热量的散失；同时,避免了金属材质的箱体2直接暴露于空气中，也起到了防止箱体腐蚀的功能。
[0030]箱体2内的底部放置有树脂板，避免蓄电池直接与金属箱体接触，潜在危险。然后在蓄电池箱体内，敷设直径1mm的蛇形铜管。再在该蛇形铜管中注入占铜管容积80%的纯净水，作为设备内部冷却剂和保温剂。因为水的比热容最大，相同质量的水温度升高1°C吸收的热量要比其他物质多得多，所以内部温度不会变化得很快，起到了很好的保温作用。蛇形敷设可增大表面积，增加效果。
[0031]在箱体2前、后侧角落处放置两处直径为Icm的通风口 5，以形成空气对流加强箱内散热，通风口 5处用交织极密的铁丝网封口，避免昆虫等异物进入。整个装置除这两处通风口外，均为封闭环境。
[0032]为了方便安装与维护，本实用新型采用开箱式结构设计，即箱体前侧和顶侧与主体间设置连接件10，可以灵活开闭。据以往经验，微处理器模块7往往横向朝上放置于箱体2内，这样既不便于整体安装与塔上维护，运行久后其表面还会覆盖大量灰尘，影响设备正常运行。本实用新型中将微处理器模块7竖直固定于前门内壁侧，使其与蓄电池6侧面处于平行架构。一是竖直结构能大大降低板面落灰程度，平行结构配合位于同一直线上的对侧通风口能在箱内创造良好的空气循环通道。二是能够在打开前门后放便对设备进行安装与维护。同时，箱体2顶侧面灵活开关设计，解决了蓄电池6重量大体积大导致入箱困难的问题，与前门结合使用，还能够方便检查箱内运行情况以及除灰操作，适应了塔上作业环境要求，减少了传统箱内操作的复杂性，节约了操作时间。
[0033]温度控制单元:
[0034]温度控制单元由温度采集模块、微处理器模块7和空气循环模块组成。其结构如图4所示。
[0035]空气循环模块:
[0036]该模块由4个微型电动机(马达)和扇叶制作而成的风扇8，分别安置在箱体2顶层，加强空气流通，以达到降温目的。这样做主要是考虑到降温效果和能耗影响，可在不同温度范围内，有顺序的开启风扇8。风扇8底部固定有磁铁，能使风扇8吸附在箱体2顶层内壁，不仅拆装方便，还能根据实际情况调节位置，具有一定灵活性。每个微型电动机的供电电压为5V，额定功率仅有0.2W，额定电流为0.04A。耗能少，符合该设计的要求，且外形尺寸较小，适合在箱体2内安装。
[0037]温度采集模块:该模块采用DS18B20传感器采集温度，该传感器具有体积小、精度高、测量范围广、适用电压更宽、采用一线总线，通信方式简单等优点。DS18B20传感器采用外部电源供电方式，是一种最佳的方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，可以充分发挥DS18B20宽电源电压范围的优点，即使电源电压VCC降到3V时，依然能够保证温度测量精度。DS18B20工作电源由VDD引脚接入，I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题。此时，DS18B20的GND引脚不能悬空，否则不能转换温度，读取的温度总是85°C。
[0038]微处理器模块:微处理器主要功能是通过单片机的引脚读取温度采集模块的数据，判断温度值决定是否开启空气循环模块中的风扇8。单片机选用英特梅尔公司生产的ATMEGA8，是一款采用低功耗CMOS工艺生产的基于AVR RISC结构的8位微处理器，可以达到接近lMIPS/MHz的性能，运行速度比普通CISC微处理器高出10倍。
[0039]控制模块电路如图5所示:微处理器电路功能主要是通过对采集到的数据进行判断，通过控制继电器的开合来控制空气循环模块中风扇的启停。不同温度下，开启风扇的数量不同:当箱内温度为25-28°C时，开启I个风扇8 ;当温度为29-32°C时，开启2个风扇8 ；当温度为33-35°C时，开启3个风扇8 ;当温度为36-38°C时，开启4个风扇。以此达到控制温度效率最高，效果最佳，耗能最小。
[0040]继电器控制电路如图6所示:
[0041 ] 温度控制单元中，温度传感器DS18B20、ATMEGA8单片机、继电器和风扇8供电电源均为5V，输电线路监测系统中的供电电源是由蓄电池提供的12V，因此需要一电源变换电路，将12V降为5V，如图7所示。12V电源由系统中的蓄电池提供，Dl为方向二极管，防止电池接反烧毁电路。该电路作为独立电路，用在采集模块、控制模块和空气循环模块中提供电能。该降压电路包括:稳压芯片7805，电容Cl、C2组成。7805的I号引脚接12V蓄电池，2号引脚接地、3号引脚为5V输出，电容Cl、C2为输入输出的电源滤波。
[0042]监测设备包括箱体2安装于输电杆塔上，位置极其有限，设计时的外加结构应尽量小且轻，防止跌落发生危险。另外，本实用新型系统的供电仅靠太阳能电池板，故温度控制单元应尽可能耗能低，不影响主体系统供电。
【权利要求】
1.一种用于输电线路在线监测的蓄电池恒温控制系统，包括安装有蓄电池(6)的箱体(2)，其特征在于，所述箱体(2)外侧设有隔热层(1)，所述箱体(2)内敷设有蛇形注水铜管(3)，所述箱体(2)设有通风口(5);微处理器模块(7)固定安装在箱体(2)前侧内壁，所述箱体(2 )设有风扇(8 )，风扇(8 )连接微处理器模块(7 )，所述微处理器模块(7 )连接温度采集模块。
2.根据权利要求1所述的蓄电池恒温控制系统，其特征在于，所述箱体(2)包括顶门、前门，顶门通过连接件(10 )与箱体(2 )连接，箱体(2 )设有顶门开关(9 )，用于控制顶门的展开与关闭；所述箱体(2)设有前门开关(11)，用于控制前门展开与关闭。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电池恒温控制系统，其特征在于，所述箱体(2)内的底部放置有树脂板。
4.根据权利要求1所述的蓄电池恒温控制系统，其特征在于，所述隔热层(I)为ZS-211反射隔热保温涂料均匀涂抹在箱体(2)外侧构成。
5.根据权利要求1所述的蓄电池恒温控制系统，其特征在于，所述通风口(5)处设有铁丝网。
6.根据权利要求1所述的蓄电池恒温控制系统，其特征在于，所述微处理器模块(7)构成的平面与蓄电池(6)的侧面平行。
7.根据权利要求1所述的蓄电池恒温控制系统，其特征在于，所述风扇(8)底部固定有磁铁，风扇(8)通过磁铁吸附在箱体(2)顶层内壁。
8.根据权利要求1所述的蓄电池恒温控制系统，其特征在于，所述微处理器模块(7)包括ATMEGA8单片机。
9.根据权利要求1所述的蓄电池恒温控制系统，其特征在于，所述温度采集模块为DS18B20温度传感器。
10.根据权利要求1或7所述的蓄电池恒温控制系统，其特征在于，所述风扇(8)至少为一个。
【文档编号】G05D23/20GK204065870SQ201420523750
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】常俊晓, 向管腾, 卢姬, 周子恒, 徐浩 申请人:三峡大学