发明内容
本发明克服了上述存在的缺陷,目的是提供一种温度测量无接触、信息传输无导线、又能于internet网相联,也可是后台机、局域网或公网相联的安全、可靠的自动化信息管理平台的热故障预警***装置。
本发明热故障预警***装置内容简述:
本发明热故障预警***装置,其特征在于:在热故障预警***装置中设置了***数字温度采集器和***数据接收机两部分,在***数字温度采集器和***数据接收机之间采用2.4GHZ数传模块进行无线数据通讯;
***数字温度采集器由:单片微型计算机IC1、数字温度控测器IC2、数传发射模块IC3、程序下载端口CXK、电阻R1、电容C1、C2组成,其中:单片微型计算机IC1与数字温度探测器IC2相连,单片微型计算机IC1与数传发射模块IC3相连,单片微型计算机IC1与程序下载器端口CXK相连,单片微型计算机IC1与电阻R1相连,单片微型计算机IC1与电容C1、C2相连。
单片微型计算机IC1的P1.0口与温度探测器IC2的第二脚相接,IC1的P1.7口与数传发射模块IC3的PWR脚连接,IC1的P1.1口与数传发射模块IC3的CS脚连接,IC1的P1.2口与数传发射模块IC3的CE脚连接,IC1的P1.4口与数传发射模块IC3的CLK1脚连接,IC1的P1.5口与数传发射模块IC3的DATA脚连接,IC1的P1.6口与数传发射模块IC3的DR1脚连接,IC1的TEST与程序下载口CXK的第二脚连接,IC1的RST与电阻R1、程序下载口CXK的第三脚连接,IC1的Vcc与电容C1、C2相连,Vcc、Vdd与Vss、GND分别为供电电源的正负极。
单片微型计算机IC1采用内部晶振、定时器和内部地址、频率设置,以单片微型计算机IC1为核心,实现温度信息采集和无线发射,共同嵌装在一个耐高温并且阻燃的防爆盒内。
***数据接收机由:单片微型计算机IC4、差动总线转换器IC12、CPU复位器IC13、整流器IC14、DC-DC电压转换器IC5、电阻排IC6、数传接收模块IC7、液晶显示屏IC8、温度传感器IC9、音乐芯片IC10、DC-DC电压转换器IC11和三极管Q1、Q2、Q3、Q4组成,其中:单片微型计算机IC4与差动总线转换器IC12相连;单片微型计算机IC4与复位器IC13相连;单片微型计算机IC4与电阻排IC6相连;单片微型计算机IC4与数传接收模块IC7相连;单片微型计算机IC4与液晶显示屏IC8相连;单片微型计算机IC4与温度传感器IC9相连;单片微型计算机IC4分别与三极管Q1、Q2、Q3、Q4相连;DC-DC电压转换器IC5与单片微型计算机IC4相连,构成以单片微型计算机IC4为核心,实现接收采集器信息、单片微型计算机与后台计算机数据信息通讯、单片微型计算机自动复位、室温采集、超温预警、温升预警和数据实际显示等各种功能。
***数字温度采集器的外壳分上壳、下壳两部分,两壳之间有上凹、下凸止口自然固定,中间用自攻螺丝紧固,在下壳上设置元件仓、电池仓和传感器仓三部分。
本发明热故障预警***装置是一种高压输配电设备热故障预警无线在线温度监测***,实时监测难以观测的各被测点温度,在达到一定温度时,声光报警,提醒值班人员,避免事故发生,在高压设备带电情况下,实现实时在线温度监测、升温预警并能与计算机联网的一种数字化、智能化设备。可广泛应用于钢铁、矿山、石化、铁路及电力行业的发电厂、供电局、电业局、变电所等各类高压开关柜触头及接点、变压器一、二次套管、箱式变电站、高压母线接头、封闭母线、穿墙套管、高压电缆接头、户外羊角开关、刀闸开关等运行时易发热而不易检测的部位进行温度实时监测,且特别适用于无人执守的变电站实现远距离监测和数据化管理。
具体实施方式
本发明热故障预警***装置是这样实现的,在热故障预警***装置中设置了***数据接收机和***无线数字温度采集器两部分,在它们之间采用2.4GHZ数传模块进行无线数据通讯。在每个变电站都有数个高压开关柜,每个开关柜又有多个监测点。本产品是以每个开关柜做为基础单位,设为***(即一个独立的数据接收机),每个开关柜内的若干个监测点都设为***(即采集器),***与被测点之间通过无线温度传感器将被测点的温度变化采集到***中来(无接触),***与***之间是通过无线数据模块将信息传到高压柜外面的***内,***可通过液晶显示屏进入实时显示,超温报警,***再通过协议接口将信息传送给后台计算机,后台计算机也可实现温度实时显示,历史数据纪录和预警功能;从而实现了无接触在线实时监测的目的。
***与***之间的通讯是非常严格的,***与后台计算机之间都设有唯一的地址,***与***之间也都设有唯一的地址,无线通讯采用了跳频方式,***与***之间还通过各自的CPU保持时序一致,并与其他***时序错开,所以每个***无线通讯通过上述三种方法保证了数据的正确性,并排出了相互之间干扰的问题。
下面结合附图做具体说明,见图1,***数字温度采集器由:单片微型计算机IC1、数字温度控测器IC2、数传发射模块IC3、程序下载端口CXK、电阻R1、电容C1、C2组成,其中:单片微型计算机IC1与数字温度探测器IC2相连,单片微型计算机IC1与数传发射模块IC3相连,单片微型计算机IC1与程序下载器端口CXK相连,单片微型计算机IC1与电阻R1相连,单片微型计算机IC1与电容C1、C2相连,单片微型计算机IC1使用内部晶振、定时器和内部地址、频率设置,产生以单片微型计算机IC1为核心,实现温度信息采集和无线发射功能,它们共同嵌装在一个耐高温并且阻燃的防爆盒内。
单片微型计算机IC1的P1.0口与温度探测器IC2的第二脚相接,完成被测物体温度信息传递至单片微型计算机。
单片微型计算机IC1的P1.7口与数传发射模块IC3的PWR脚连接,完成单片机对数传发射模块从休眠状态到工作状态进行激活。
单片微型计算机IC1的P1.1口与数传发射模块IC3的CS脚连接,完成单片机对数传发射模块的片选配置。
单片微型计算机IC1的P1.2口与数传发射模块IC3的CE脚连接,完成单片机对数传模块的发射状态配置。
单片微型计算机IC1的P1.4口与数传发射模块IC3的CLK1脚连接,完成单片机对数传发射模块的时钟信号配置。
单片微型计算机IC1的P1.5口与数传发射模块IC3的DATA脚连接,完成单片机对数传模块的信息传递功能。
单片微型计算机IC1的P1.6口与数传发射模块IC3的DR1脚连接,完成单片机对数传模块的发射功能控制。
单片微型计算机IC1的TEST与程序下载口CXK的第二脚连接,完成计算机向单片微型计算机IC1程序下载功能。
单片微型计算机IC1的RST与电阻R1、程序下载口CXK的第三脚连接,完成计算机上电自动复位功能。
单片微型计算机IC1的Vcc与电容C1、C2相连,完成对电源低频、高频滤波功能。
Vcc(Vdd)、Vss(GND)分别为供电电源的正负极。
数字温度探测器IC2是将被测物体温度转换为数字电信号的元件,被测物体温度升高,转换的数字电信号增强,转换的数字电信号与被测物体温度变化成线性变化。
首先由温度探测器IC2将被测物体温度采集进来,并转换成数字电信号由IC2的第二脚将信息送到单片微型计算机IC1的P1.0口读进,由内部程序进行分析处理。平时单片微型计算机IC1处于休眠状态,由微型计算机IC1程序控制内部定时器进行唤醒,当定时时间一到,微型计算机IC1由休眠状态转换到唤醒状态,这时微型计算机IC1通过内部程序向数传模块IC3进行配置,将数传发射模块IC3配置成发射状态:首先,由IC1的P1.7口输出高电平至IC3的PWR口将数传发射模块芯片激活,IC1的P1.1口输出低电平至IC3的CS口给数传发射模块一个片选信号,IC1的P1.2口输出高电平至IC3的CE口将数传发射模块配置成发射状态。这时通过内部程序控制IC1的P1.4至IC3的CLK1、IC1的P1.5至IC3的DATA、IC1的P1.6至IC3的DR1将微型计算机IC1中的数据信息送到数传发射模块IC3的CPU中去,再通过IC1的P1.2口改变数传发射模块IC3的CE口电平,由高电平变为低电平,数传模块IC3将CPU中的数据发射出去,通过内部程序控制使微型计算机IC1和数传发射模块IC3恢复上述起始状态,完成了一次数据发射全过程。
微型计算机IC1与电阻R1相连,完成上电复位功能。
微型计算机IC1与电容C1、C2相连,完成电源低频、高频滤波功能。
微型计算机IC1与程序下载端口CXK相连,完成编程器给微型计算机IC1,下载程序功能。
见图2,***数据接收机由:单片微型计算机IC4、差动总线转换器IC12、CPU复位器IC13、整流器IC14、DC-DC电压转换器IC5、电阻排IC6、数传接收模块IC7、液晶显示屏IC8、温度传感器IC9、音乐芯片IC10、DC-DC电压转换器IC11和三极管Q1、Q2、Q3、Q4组成。其中:单片微型计算机IC4与差动总线转换器IC12相连;单片微型计算机IC4与复位器IC13相连;单片微型计算机IC4与电阻排IC6相连;单片微型计算机IC4与数传接收模块IC7相连;单片微型计算机IC4与液晶显示屏IC8相连;单片微型计算机IC4与温度传感器IC9相连;单片微型计算机IC4分别与三极管Q1、Q2、Q3、Q4相连;DC-DC电压转换器IC5与单片微型计算机IC1相连。产生以单片微型计算机IC4为核心,实现接收采集器信息、单片微型计算机与后台计算机数据信息通讯、单片微型计算机自动复位、室温采集、超温预警、温升预警和数据实际显示等各种功能。
数据接收模块IC7处于被动式工作状态,受单片微型计算机IC4控制,上电后自动配置成接收状态,当接收到***温度采集器发来信息时,由接收模块IC7的DATA端输出送至单片微型计算机IC4的P0.6端口读进,经内部程序分析处理后的数据,一路由单片微型计算机IC4的P2口输出至液晶显示屏IC8进行数据实时显示。
单片微型计算机IC4的P1.1~P1.7口分别为液晶显示屏的命令线,每帧显示三个被测点温度,每隔5秒钟翻屏一次,连续动作,数据每隔5分钟刷新一次;三级管Q3为显示屏电源屏保护开关,由单片微型计算机IC4的P3.5口对其基极进行控制。另一路由单片微型计算机IC4的P3.0、P3.1、P3.2口输出分别至差动总线转换器IC12的第1脚、第4脚、第2、3脚,将数据由RS-232总线形式转换成RS-485总线形式,再由差动总线转换器IC12的第6、7脚输出送至总线上与上位机进行数据通讯。
接收机设有预警电路,如有测温点温度超限、温升超限时,单片微型计算机IC4的P3.7口输出低电平至三极管Q1的基极,使Q1导通,继电器J1吸合,启动值班室报警声源发出声预警,同时单片微型计算机IC4的P3.6口也输出低电平至三极管Q2的基极,使Q2导通,使音乐芯片IC10得电,启动现场数据接收机内部的报警声源发出预警,同时也通过RS-485总线将数据传至上位机,在上位机界面上也显示出超温点的确切位置。
接收机设有自动复位电路,由单片微型计算机IC4控制CPU复位器IC13完成。
接收机的频点、地址由单片微型计算机IC4内部程序设置,设置本接收机唯一地址与上位机通讯。
本发明热故障预警***装置,设置了包括:***数字温度采集器、***数据接收机和上位计算机三部分,见图3,***数字温度采集器的壳体设计人性化,为椭圆柱形,体积小,仅为57.5×Φ17mm,造型新颖,安装方便,温度采集实际,壳体做到充分防温度辐射,并且适用范围广,可适用圆柱体、平面体安装;并可适用于直径为Φ30~Φ80mm的圆柱体,材质选用耐高温250℃的聚苯硫醚材料。外壳分上壳1、下壳2两部分,两壳之间有上凹、下凸止口自然固定,中间用一个Φ3×10mm自攻螺丝3紧固,下壳2分为元件仓4、电池仓5、传感器仓6三部分。
***数字温度采集器壳体形状充分防温度辐射,适用范围广范,平面体、圆柱体,圆柱体不分直径大小均可安装。
***控制器的设计,温度采集采用了先进的18B20数字感温元件,CPU采用国际先进的MSP430F2013芯片作为控制核心,元件少、体积小、功能强大,低成本,低功耗。
数传模块的设计,采用挪威nRF2401型芯片,工作在2.4G自由频段,它采用SOC方法设计,只需少量***元件便可组成射频发射电路,是国际体积最小、功耗最少、功能最好数传模块,相当于业界数传模块PCB板缩小了近70%。