抗電磁幹擾智能無線測溫器的製作方法

2023-11-07 17:41:27

專利名稱：抗電磁幹擾智能無線測溫器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電子測量領域。
背景技術：
電力行業經常發生電力電纜和設備因過熱而引起火災，通過事故的分析，其直接原因是電纜中間接頭製作質量不良、接觸電阻過大、用電負荷過大等因素造成。統計表明建設10年後的變電站，基建時製作的電纜頭90%以上均因質量不良引發故障而更換。因此， 測量和監視高壓開關櫃內接頭的溫度，是避免重大事故發生及控制故障惡化的有力手段， 對於保證高壓開關櫃的正常運行，提高電力系統的運行可靠性和自動化程度具有非常重要的意義。

實用新型內容本實用新型的目的是通過對高壓開關櫃內各個結構溫度來達到檢測高壓開關櫃安全性的抗電磁幹擾的智能無線測溫器。本實用新型溫度傳感器接收到被測物體的信號後，傳輸給處理器A處理後通過雷射器和光敏元件發射，再通過光信號傳輸給下一個雷射器和光敏元件，然後送入處理器B 進行處理，最後將數據發送給工業控制計算機，溫度傳感器和處理器A外有屏蔽外殼。本實用新型由高能電池供電，輸入端的用光電耦合電路可有效減小幹擾信號的影響。測溫器採用全數字方式工作，溫度傳感器附著在發熱點上(高壓母線或高壓開關)，並由一段屏蔽數據線和雷射數據變換器相連接(溫度傳感器和數據變換器一起稱為無線測溫器)，線測溫器最終把溫度信號通過無線方式發送給控制中心，該測溫器附著在高壓母線或高壓開關上並長期工作在高壓環境中。系統採用短程無線網絡的方式，多個測溫終端分布在無線匯聚終端的周圍，在有效的通訊範圍內可以隨意添加、刪除、移動測溫終端。無線匯集終端則安裝在控制中心，控制中心計算機軟體實時監控每個點溫度的變化，實現足不出戶掌握整個高壓系統的發熱狀況，進而做出正確的決策。

圖I是本實用新型示意圖。
具體實施方式
本實用新型溫度傳感器8接收到被測物體9的信號後，傳輸給處理器A7處理後通過雷射器5和光敏元件3發射，再通過光信號4傳輸給下一個雷射器和光敏元件，然後送入處理器B2進行處理，最後將數據發送給工業控制計算機I，溫度傳感器8和處理器A7外有屏蔽外殼6。本實用新型的操作過程是[0010]a、系統上電，開機啟動；b、系統自我檢測各個部件工作狀態，並將檢測狀態標示在各個對應數據位上，檢測正常標示為I，不正常標示為0 ;C、利用溫度傳感器獲得被測物表面的溫度數據，該數據為模擬信號；d、電壓變化量被處理器A採集並轉換為數位訊號；e、數位化的溫度信號通過雷射器的亮或者滅發射並由遠端的光敏元件接收；f、處理器B將光敏元件傳遞來的高低電平的變化量還原為對應的的溫度信號；g、將獲得的溫度信號通過連接到處理器B上的雷射器發射，並由連接在處理器A 上的光敏元件接收；h、處理器A將從溫度傳感器採集到的數據與處理器B反饋回來的數據進行對比， 如果數據相同，則表示傳輸過程中沒有出現錯誤；i.此時處理器A可給處理器B發出命令，令處理器B將溫度數據上傳到工業控制計算機。
以下結合附圖做具體的描述(I)系統上電，開機啟動。(2)系統自我檢測各個部件工作狀態，並將檢測狀態標示在各個對應數據位上。檢測正常標示為1，不正常標示為O。如11111110,標示為其中最後一個檢測的功能部件工作不正常。如果有啟動不正常的部件，則要求系統重新啟動。(3)DS18B20型溫度傳感器。測量溫度範圍為-55° C +125° C。(4)TMS2407型dsp處理晶片，高抗幹擾及穩定性的工業用數據處理晶片。將採集到的溫度數據轉換為0和I代表的2進位數據。如25度表示為10011100。(5)DFB_LD型雷射器。利用雷射的抗幹擾和可無線遠程傳輸特性來解決電磁幹擾問題。(6)光電二極體矽光電池KDP6004A。(7) TMS2407型dsp處理晶片。將採集到的10011100 二進位數據轉換為25度。(8)如對應溫度25度編碼為10011100，通過光學部件發射給信號處理晶片B並反饋回來的信號相對比，如果反饋回來的信號為10011100則表示數據相等，信號處理晶片B 收到的信號正確。如果反饋回來的信號不是10011100，則表示數據不等。此時要求信號處理晶片A重新發送收據。(9)遠方監控中心的計算機。監控人員用此計算機監測被測物體溫度變化。如果有異常此計算機報警提示相關人員。I、啟動系統。2、系統自我檢測，如檢測錯誤則重新啟動。(系統檢測是為了保證各個功能部件工作正常。)系統自我檢測各個部件工作狀態，並將檢測狀態標示在各個對應數據位上。檢測正常標示為I，不正常標示為O。例如11111110,標示為其中最後一個檢測的功能部件工作不正常。如果有啟動不正常的部件，則要求系統重新啟動。各個部件包括溫度傳感器，信號處理晶片A、B。3、利用溫度傳感器獲得被測物表面的溫度數據，該數據為模擬信號。(模擬信號是連續的電壓變化量。)溫度傳感器測量的是物體的表面溫度，溫度傳感器的數據線輸出的是一個0-5伏特的電壓值，不同的電壓值代表的是不同的溫度。由於電壓值是連續的，所以說該數據為模擬信號。4、電壓變化量被處理器A採集並轉換為數位訊號。(數位訊號是高、低電平的變化，可用0、1來表示。)該過程是為了產生能夠便於雷射器傳輸數據的光源亮或者滅來代表的溫度值。這樣是為了利用雷射的抗幹擾性和遠距離無線傳輸的特性來傳遞信息。由於各種信號處理晶片只能處理數位訊號，換句話說就是各種信號處理晶片工作時是用0和I不同組合來表示各種操作與運算，所以必須將「3」中提到的模擬信號轉換為以0和I來表示的數位訊號，例如3伏特的電壓值表示為1100 0000。所謂的I就是5伏特的電壓，0就是 0伏特的電壓。以此方式傳遞數據不容易受到外界幹擾的影響。因為外界幹擾很難將5伏特的電壓與0伏特的電壓值混合在一起，只要是高於2. 7伏特的電壓，處理器就默認為是5V 用I表示，低於2.7伏特的電壓，處理器就默認為OV用0表示。如果用模擬量表示溫度，則外界的幹擾使傳感器輸出的電壓值略微有變化，則電壓值所代表的溫度值就變化了。5、數位化的溫度信號通過雷射器的亮或者滅發射並由遠端的光敏元件接收。(光敏元件可以將光的變化轉換為電壓的變化。)雷射器傳輸數據利用雷射器的發光和不發光的方式代表I和0更為簡單也更加穩定，進一步提升了抗幹擾的能力。這樣就可以利用雷射的高穩定性將數據傳遞到更遠的地方。6、處理器B將光敏元件傳遞來的高低電平的變化量還原為對應的的溫度信號。 (4、5、6步驟是數據傳遞過程。)由於利用數字方式以及雷射來傳遞數據，因此極大的提高了抗幹擾能力。7、將獲得的溫度信號通過連接到處理器B上的雷射器發射，並由連接在處理器A 上的光敏元件接收。(此為數據反饋過程。)由於是在非實驗室工作環境中運行，工作環境有各種不確定性。所以信號傳遞的過程有微小的機率會出現誤差，為了避免出現誤差，要將發射出去的信號傳回到接收信號的處理晶片中進行比較，以便判斷傳遞過程中數據是否發生了變化。此過程是為了提高無線測溫器的穩定性。8、處理器A將從溫度傳感器採集到的數據與處理器B反饋回來的數據進行對比。 如果數據相同，則表示傳輸過程中沒有出現錯誤。此時處理器A可給處理器B發出命令，令處理器B將溫度數據上傳到上位機(或者可以說是在遠方各種監控儀器數據匯總、處理和顯示的計算機。一般是中央控制機房值班員的計算機)上。如果處理器A從溫度傳感器中獲得的數據與處理器B反饋回來的數據對比的結果不相等。則重新從溫度傳感器採集數據並順序執行4、5、6、7、8步驟重新發射並效驗數據。安裝要求I、溫度數據採集端應緊貼被測物表面，不能留有間隙。以保證獲得數據的準確性。2、數據採集部分與數據接收部分之間是通過光信號傳遞。所以應避免安裝在經常有人員或物體經過的地方。防止光信號被遮擋。3、數據採集端的金屬屏蔽外殼是為了防止外界電場或磁場對數據採集過程的幹擾，因此應保證外殼的良好接地並避免帶電體的直接接觸。
權利要求1.一種抗電磁幹擾的智能無線測溫器，其特徵在於溫度傳感器(8)接收到被測物體 (9 )的信號後，傳輸給處理器A (7 )處理後通過雷射器(5 )和光敏元件(3 )發射，再通過光信號(4)傳輸給下一個雷射器和光敏元件，然後送入處理器B (2)進行處理，最後將數據發送給工業控制計算機(I)，溫度傳感器(8 )和處理器A (7 )外有屏蔽外殼(6 )。
專利摘要本實用新型涉及一種抗電磁幹擾智能無線測溫器，溫度傳感器接收到被測物體的信號後，傳輸給處理器A處理後通過雷射器和光敏元件發射，再通過光信號傳輸給下一個雷射器和光敏元件，然後送入處理器B進行處理，最後將數據發送給工業控制計算機，溫度傳感器和處理器A外有屏蔽外殼。無線匯集終端則安裝在控制中心，控制中心計算機軟體實時監控每個點溫度的變化，實現足不出戶掌握整個高壓系統的發熱狀況，進而做出正確的決策。
文檔編號G01K1/02GK202350928SQ20112042087
公開日2012年7月25日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者張仲先, 曾皓陽, 王偉文, 陽薇 申請人:東北電網有限公司哈爾濱超高壓局