一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括能量供應(yīng)模塊、傳感器檢測(cè)模塊、處理器模塊、無線通信模塊、控制終端。能量供應(yīng)模塊分別連接傳感器檢測(cè)模塊、處理器模塊、無線通信模塊。傳感器檢測(cè)模塊連接處理器模塊，處理器模塊連接無線通信模塊。處理器模塊連接控制終端。本實(shí)用新型一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用自適應(yīng)門限控制算法進(jìn)行處理，可以更準(zhǔn)確的對(duì)電纜中間接頭及其周圍運(yùn)行環(huán)境變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，指導(dǎo)電力部門巡檢工作。
【專利說明】
一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，特別是一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市化進(jìn)程加劇和農(nóng)村電網(wǎng)改造，電力電纜使用率呈逐年增高趨勢(shì)，但是，由于電纜制造工藝本身的特點(diǎn)，實(shí)際敷設(shè)的電纜線路存在較多的中間接頭，這直接導(dǎo)致電纜線路相抵架空線路而言對(duì)電力正常供應(yīng)提出了更高的要求。據(jù)電力部門統(tǒng)計(jì)，中間接頭過熱問題及其運(yùn)行環(huán)境均在影響電力正常供應(yīng)的因素中占到較大比重。并且，目前缺少將電力電纜中間接頭溫度及其周圍土壤環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)結(jié)合起來的在線監(jiān)測(cè)裝置。因此，對(duì)電力電纜中間接頭溫度及其周圍土壤環(huán)境的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，依據(jù)數(shù)據(jù)繪制的相關(guān)曲線對(duì)指導(dǎo)電力電纜日常巡檢和長期規(guī)劃具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用自適應(yīng)門限控制算法進(jìn)行處理，可以更準(zhǔn)確的對(duì)電纜中間接頭及其周圍運(yùn)行環(huán)境變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，指導(dǎo)電力部門巡檢工作。
[0004]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括能量供應(yīng)模塊、傳感器檢測(cè)模塊、處理器模塊、無線通信模塊、控制終端。能量供應(yīng)模塊分別連接傳感器檢測(cè)模塊、處理器模塊、無線通信模塊。傳感器檢測(cè)模塊連接處理器模塊，處理器模塊連接無線通信模塊。處理器模塊連接控制終端。
[0006]所述能量供應(yīng)模塊包括太陽能光伏板單元、充放電電路單元、蓄電池單元;太陽能光伏板單元連接充放電電路單元，充放電電路單元連接蓄電池單元。
[0007]所述傳感器檢測(cè)模塊包括溫濕度傳感器單元、光纖光柵測(cè)溫單元。
[0008]所述處理器模塊包括A/D轉(zhuǎn)換單元、I/O通用接口單元、控制器單元、射頻發(fā)射器單元、高增益天線單元;A/D轉(zhuǎn)換單元連接I/O通用接口單元，I/O通用接口單元連接控制器單元，控制器單元連接射頻發(fā)射器單元，射頻發(fā)射器單元連接高增益天線單元。
[0009]所述無線通信模塊包括射頻功率放大單元、ZigBee無線通信單元。
[0010]所述控制終端為PC上位機(jī)。
[0011]所述蓄電池單元為閥控鉛酸蓄電池。
[0012]所述溫濕度傳感器單元為SHTll型號(hào)溫濕度傳感器。
[0013]所述光纖光柵測(cè)溫單元為S12無源傳感器，用來測(cè)量電力電纜中間接頭各個(gè)不同部分的溫度。
[0014]所述控制器單元為JN5139控制模塊。
[0015]所述射頻功率放大單元包括CC2591射頻放大器芯片。
[0016]所述ZigBee無線通信單元為F8913型ZigBee模塊。
[0017]在中間接頭周圍不同位置的土壤中埋設(shè)溫濕度傳感器單元2.1，監(jiān)測(cè)離中間接頭不同位置的土壤溫濕度；中間接頭內(nèi)部不同位置安置光纖光柵測(cè)溫單元2.2，測(cè)量中間接頭溫度。
[0018]本實(shí)用新型一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)搭建了電纜接頭溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，并對(duì)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、路由器和協(xié)調(diào)器的硬件電路分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中電路設(shè)計(jì)主要以微處理器CC2530為控制芯片、CC2591為功率放大芯片，絕緣型光纖光柵溫度傳感器YT-PL-01-3000、SHT11溫濕度傳感器為溫度數(shù)據(jù)采集器件、12位并行輸出的ADS801為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，并對(duì)電流、電壓轉(zhuǎn)換電路部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件方面，分別對(duì)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、路由器、協(xié)調(diào)器以及上位機(jī)的工作流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，并利用虛擬儀器LABVIEW對(duì)上位機(jī)界面進(jìn)行設(shè)計(jì)。在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，對(duì)獲取的電纜接頭溫度數(shù)據(jù)及其周圍環(huán)境的溫濕度數(shù)據(jù)，采用自適應(yīng)門限控制算法進(jìn)行運(yùn)算處理，并且以不同的級(jí)別判斷監(jiān)測(cè)區(qū)域的電纜中間接頭的運(yùn)行狀態(tài)。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)的硬件連接框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括能量供應(yīng)模塊1、傳感器檢測(cè)模塊2、處理器模塊3、無線通信模塊4、控制終端5。
[0021]能量供應(yīng)模塊I分別連接傳感器檢測(cè)模塊2、處理器模塊3、無線通信模塊4。
[0022]傳感器檢測(cè)模塊2連接處理器模塊3，處理器模塊3連接無線通信模塊4。
[0023]處理器模塊3連接控制終端5。
[0024]所述能量供應(yīng)模塊I包括太陽能光伏板單元1.1、充放電電路單元1.2、蓄電池單元1.3;太陽能光伏板單元1.1連接充放電電路單元1.2，充放電電路單元1.2連接蓄電池單元1.3；
[0025]所述傳感器檢測(cè)模塊2包括溫濕度傳感器單元2.1、光纖光柵測(cè)溫單元2.2。
[0026]所述溫濕度傳感器單元2.1為SHTll型號(hào)溫濕度傳感器。所述光纖光柵測(cè)溫單元2.2為S12無源傳感器，用來測(cè)量電力電纜中間接頭各個(gè)不同部分的溫度。
[0027]太陽能光伏板單元1.1由對(duì)多晶硅太陽能板組成;太充放電電路單元1.2為內(nèi)置充放電電路模塊的太陽能控制器，用于對(duì)蓄電池單元1.3控制；蓄電池單元1.3為閥控鉛酸蓄電池構(gòu)成。
[0028]所述處理器模塊3包括A/D轉(zhuǎn)換單元3.1、I/O通用接口單元3.2、控制器單元3.3、射頻發(fā)射器單元3.4、高增益天線單元3.5; A/D轉(zhuǎn)換單元3.1連接I/O通用接口單元3.2，I/O通用接口單元3.2連接控制器單元3.3，控制器單元3.3連接射頻發(fā)射器單元3.4，射頻發(fā)射器單元3.4連接高增益天線單元3.5。
[0029]所述控制器單元3.3為JN5139控制模塊。該模塊內(nèi)置一款32位精簡指令集處理器，并集成2.4GHz頻段的IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線收發(fā)器，而存儲(chǔ)器單元采用內(nèi)置64K的只讀存儲(chǔ)器和96K的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的微控制器。[°03°]所述無線通信模塊4包括射頻功率放大單元4.l、ZigBee無線通信單元4.2，所述射頻功率放大單元4.1包括CC2591射頻放大器芯片，集成了功率放大器、低噪聲放大器、平衡轉(zhuǎn)換器、交換機(jī)、電感器和RF匹配網(wǎng)絡(luò)等，與高增益天線單元3.5配合使用，提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。ZigBee無線通信單元4.2采用ZigBee模塊F8913系列產(chǎn)品。
[0031 ]所述控制終端5為PC上位機(jī)，PC上位機(jī)安裝有上位機(jī)軟件，具有如下功能:及即時(shí)數(shù)據(jù)采集、閾值設(shè)置、傳感器標(biāo)定、歷史數(shù)據(jù)圖表顯示、語音報(bào)警。
[0032]工作原理:
[0033]白天通過太陽能光伏板單元1.1給傳感器檢測(cè)模塊2、處理器模塊3、無線通信模塊4供電，晚上則通過蓄電池單元1.3供電。在中間接頭周圍不同位置的土壤中埋設(shè)溫濕度傳感器單元2.1，監(jiān)測(cè)離中間接頭不同位置的土壤溫濕度；中間接頭內(nèi)部不同位置安置光纖光柵測(cè)溫單元2.2，測(cè)量中間接頭溫度。將溫濕度傳感器單元2.1和光纖光柵測(cè)溫單元2.2測(cè)量的溫濕度信號(hào)傳遞給處理器模塊3，經(jīng)過處理器模塊3中A/D轉(zhuǎn)換單元3.1、I/O通用接口單元
3.2、控制器單元3.3、射頻發(fā)射器單元3.4將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并由射頻發(fā)射器單元3.4配合高增益天線單元3.5將該數(shù)字信號(hào)以電磁波的形式發(fā)射出去，最后通過無線通信模塊4中的射頻功率放大單元4.1和ZigBee無線通信單元4.2傳輸該電磁波，并將信號(hào)傳輸?shù)娇刂平K端5，利用控制終端5采用自適應(yīng)門限控制算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括能量供應(yīng)模塊(I)、傳感器檢測(cè)模塊(2)、處理器模塊(3)、無線通信模塊(4)、控制終端(5)，其特征在于， 能量供應(yīng)模塊(I)分別連接傳感器檢測(cè)模塊(2)、處理器模塊(3)、無線通信模塊(4); 傳感器檢測(cè)模塊(2)連接處理器模塊(3)，處理器模塊(3)連接無線通信模塊(4); 處理器模塊(3 )連接控制終端(5 ); 所述能量供應(yīng)模塊(I)包括太陽能光伏板單元(1.1)、充放電電路單元(1.2)、蓄電池單元(1.3);太陽能光伏板單元(1.1)連接充放電電路單元(1.2)，充放電電路單元(1.2)連接蓄電池單元(1.3); 所述傳感器檢測(cè)模塊(2)包括溫濕度傳感器單元(2.1)、光纖光柵測(cè)溫單元(2.2); 所述處理器模塊(3)包括A/D轉(zhuǎn)換單元(3.1)、I/O通用接口單元(3.2)、控制器單元(3.3)、射頻發(fā)射器單元(3.4)、高增益天線單元(3.5) ;A/D轉(zhuǎn)換單元(3.1)連接I/O通用接口單元(3.2)，1/0通用接口單元(3.2)連接控制器單元(3.3)，控制器單元(3.3)連接射頻發(fā)射器單元(3.4)，射頻發(fā)射器單元(3.4)連接高增益天線單元(3.5)； 所述無線通信模塊(4)包括射頻功率放大單元(4.1)、ZigBee無線通信單元(4.2)， 所述控制終端(5 )為PC上位機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池單元(1.3)為閥控鉛酸蓄電池。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述溫濕度傳感器單元(2.DSshti I型號(hào)溫濕度傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖光柵測(cè)溫單元(2.2)為S12無源傳感器，用來測(cè)量電力電纜中間接頭各個(gè)不同部分的溫度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器單元(3.3 )為JN5139控制模塊。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻功率放大單元(4.1)包括CC2591射頻放大器芯片。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述ZigBee無線通信單元(4.2)為F8913型ZigBee模塊。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，在中間接頭周圍不同位置的土壤中埋設(shè)溫濕度傳感器單元(2.1)，監(jiān)測(cè)離中間接頭不同位置的土壤溫濕度；中間接頭內(nèi)部不同位置安置光纖光柵測(cè)溫單元(2.2)，測(cè)量中間接頭溫度。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK205483066SQ201620209843
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】方春華, 湯世祥, 潘明龍, 潘弘, 劉楊, 黃立
【申請(qǐng)人】三峽大學(xué)