CN105651398A - 一种基于红外测温的穿墙套管故障监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于红外测温的穿墙套管故障监测装置，该装置用于对穿墙套管的实时监测，包括：温度采集模块、信号处理模块、无线收发模块、定时唤醒模块和PC终端上位机软件。温度采集模块和信号处理模块间采用IIC协议通信，无线收发模块采用CC110L射频无线通信，所测数据最终传输至PC终端通过上位机软件实时显示，该***具有超低功耗，快速响应，精确测量，组网方便，操作简单的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于红外测温的穿墙套管故障监测装置。
背景技术
牵引变电所是电气化铁道的核心，担负着变电和配电的双重任务。穿墙套管是变电所中使导线穿过接地的隔板、墙壁或者电器设备外壳的设备，起到绝缘支撑及外部导线间固定和连接作用。高压穿墙套管由瓷件、金属附件、安装法兰和导电排组成。瓷件属于易碎物品，在运输和安装过程中常发生碎裂或产生裂纹，据变电所检修部门统计调查结果显示，线路穿墙套管事故频发，缺陷率呈逐年上升趋势。由于高压设备故障的随机性、阶段性和隐蔽性三个特点使得故障的发现或维修总是滞后，所以，提供一种对穿墙套管故障实时监测的装置，对保障安全就显得尤为重要。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种基于红外测温的穿墙套管故障监测装置，通过对高压穿墙套管的搭接头进行实时监控，及时准确的找出发生故障的高压穿墙套管，解决了高压穿墙套管故障后不易发现的隐患，大大提高了高压穿墙套管的可靠性和安全性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明是一种基于红外测温的穿墙套管故障监测装置，它包括温度采集模块、信号处理模块、无线收发模块、定时唤醒模块和PC终端上位机软件。
所述温度采集模块包括红外线温度感应芯片，所述红外线温度感应芯片为一MLX90614型芯片，精度0.02℃，内部包含红外热电堆和DSP处理单元，通过EEPROM设定温度范围，其RAM单元可以存储采集的环境和被测物体温度信号，通过数据线SDA和时钟线SCL与分节点处理模块相连，采用SMBUS通信协议传输采集的数字温度参数信号至分节点处理模块。
所述信号处理模块包括STC15W408AS-SOP28芯片。所述信号处理模块将输出温度值经无线RF射频模块传输至PC终端上位机程序显示，所述无线收发模块包括CC110L处理器芯片。
所述PC终端上位机软件可以通过定时间断显示温度值对穿墙套管进行实时监控。
与已有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明选用MLX90614红外测温芯片直接输出数字温度信号进行非接触测温，选用CC110L高性能、超低功耗、可编程型收发芯片作为无线收发模块的处理器芯片，运用C#语言编写的上位机程序实时显示所监测的温度值，由于采用上述方案，本发明将红外测温和RF无线传输技术结合为一体，使得整个***无需布线且具有超低功耗，快速响应，精确测量,组网方便，操作简单的优点。
附图说明
附图1是本发明红外温度测量装置组成及结构。
附图2是本发明温度采集模块电路图。
附图3是本发明上位机主程序框图。
附图4是本发明定时唤醒模块框图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
参照附图1，本发明涉及一种基于红外测温的穿墙套管故障监测装置，分布式结构中的上位机计算机完成***的管理、数据的采集与处理、信息的存储与打印、人机交互等功能。
下位机是各个无线节点，与上位机之间是星形结构，使用短距离无线数据通信技术将数据传送到无线基站，基站通过有线线路将数据传送到上位机。
测温单元采用锂电池供电，为了延长更换电池的周期，在模块中设计定时单元，每个周期***唤醒一次，收发一次数据。***的主要技术指标为：温度测量范围：-20℃～100℃，精度±1.0℃；工作温度范围：-20℃～60℃；安全距离：1m；无线数据传输速度：1200bps；最大传输距离为100m。供电电池为容量2400mAh的锂电子电池。
所述基于红外测温的穿墙套管故障监测装置包括温度采集模块、信号处理模块、无线收发模块、定时唤醒模块和PC终端上位机软件。所述温度采集模块包括一MLX90614芯片，所述信号处理模块包括STC15W408AS-SOP28芯片，所述无线收发模块选用CC110L高性能、超低功耗、可编程型收发芯片作为无线收发模块的处理器芯片，所述PC终端可以运行Windows7环境下由C#语言编写的上位机监测程序。通过温度采集模块与信号处理模块连接，将采集所述环境和关键点温度参数信号传输至所述信号处理模块，由所述信号处理模块处理后，通过所述信号处理模块通过无线收发模块将处理后温度值传输至PC终端，通过上位机软件显示所述环境温度和物体温度值，实现了温度数据的采集、处理和传输显示的功能。
所述信号处理模块和温度采集模块为整个***的核心。参照附图2，所述温度采集模块内部包括一MLX90614芯片，所述MLX90614芯片为四端口器件，内部集成热电堆和DSP处理单元，工作电压3.3V。所述端口1为SCL端口，实现时钟信号的传输，所述端口2为SDA端口，实现温度数据的传输，所述端口3为电源VDD端口，所述端口4为接地VSS端口；所述SDA端口和SCL端口经上拉电阻R1、R2接电源VDD，所述VDD端口和VSS端口接C1电容。上电工作时，所述MLX90614芯片将输出数字温度电压信号。
所述温度采集模块SCL端口和SDA端口分别与分节点处理模块P1_2端口和P1_3端口连接，所述温度采集模块和信号处理模块通过IIC协议进行通信。所述信号处理模块和温度采集模块电气连接后，具有体积小，功耗低，无线传输抗干扰能力强的特点。
所述信号处理模块内部包括为一STC15W408AS-SOP28芯片，所述STC15W408AS-SOP28芯片将设备温度和环境温度数据进行A/D转换，传给无线收发模块并控制整个***的运行。所述两路电压信号经放大后分别输入STC15W的ADC3、ADC1和ADC2的输入端。所述STC15W408AS-SOP28芯片的AD参考电压电路由电压基准源TLV431BIDBZ构成。所述信号处理模块由大容量可充电锂离子电池供电。
所述无线收发模块包括CC110L处理器芯片，所述CC110L芯片是TI生产的高性能、超低功耗、可编程收发芯片。所述CC110L芯片可以工作在315/433/868/915MHz频段，有低至200nA电流的睡眠模式，与主控芯片的接口简单。
参考附图3、4，所述***定时唤醒模块在电源持续供电情况下工作，定时周期为60次/h，以中断触发方式使MCU上电复位，进入工作状态。
本发明中涉及的未说明部份与已有技术相同或采用已有技术加以实现。
Claims (4)
1.一种基于红外测温的穿墙套管故障监测装置，其特征在于，包括：
温度采集模块、信号处理模块、无线收发模块、定时提醒模块和PC终端上位机软件，其中：
所述温度采集模块通过端口SDA和端口SCL与分节点处理模块IO口P1_3和P1_2相连，温度采集模块输出采集的数字温度参数至信号处理模块；所述信号处理模块将输出温度值经无线RF射频模块传输至PC终端上位机程序显示；所述PC终端上位机软件具有实时监测的功能。
2.根据权利要求1所述一种基于红外测温的穿墙套管故障监测装置，其特征在于，所述温度采集模块包括：MLX90614传感器，精度0.02℃，内部包含红外热电堆和DSP处理单元，通过EEPROM设定温度范围。
3.根据权利要求1所述一种基于红外测温的穿墙套管故障监测装置，其特征在于，所述信号处理模块包括STC15W408AS-SOP28芯片。
4.根据权利要求1所述一种基于红外测温的穿墙套管故障监测装置，其特征在于：所述PC终端上位机软件可以通过定时显示温度值对穿墙套管进行实时监控。
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