一種帶有無線組網(wǎng)功能的光纖點式測溫系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種帶有無線組網(wǎng)功能的光纖點式測溫系統(tǒng)，其包括測溫模塊、光信號采集處理模塊與無線發(fā)射模塊；所述測溫模塊與所述光信號采集處理模塊連接，所述測溫模塊將測得的光信號傳送給所述光信號采集處理模塊，所述光信號采集處理模塊通過對所述光信號進行轉(zhuǎn)換處理后得到溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述無線發(fā)射模塊，所述無線發(fā)射模塊將所述溫度數(shù)據(jù)發(fā)送出去。本發(fā)明提供的測溫模塊采用光纖作為主要結(jié)構(gòu)，具有抗電磁干擾、抗腐蝕、防爆、放雷擊的優(yōu)點，同時本發(fā)明采用無線發(fā)射機將采集到的溫度數(shù)據(jù)用無線的方式進行發(fā)射，不但省去了鋪設(shè)電線的麻煩，也方便進行無線組網(wǎng)。
【專利說明】一種帶有無線組網(wǎng)功能的光纖點式測溫系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種帶有無線組網(wǎng)功能的光纖點式測溫系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電力開關(guān)柜、斷路器、變頻器、GIS等高壓電力設(shè)備內(nèi)部金屬連接頭是很容易出現(xiàn)接觸不良、插接偏心不正常等情況。這將導(dǎo)致接觸電阻過大，在大電流下該處發(fā)熱嚴(yán)重，其結(jié)果是接頭溫度異常，加劇接觸面氧化，使得接觸電阻進一步增大，形成惡性循環(huán)，發(fā)展到一定階段后，則會造成嚴(yán)重故障，破壞供電的安全可靠。因此對接觸頭進行實時溫度監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)的發(fā)熱點，實現(xiàn)故障的早期預(yù)測與報警對于保障生命財產(chǎn)安全極為重要。
[0003]目前高壓電力設(shè)備中測溫技術(shù)主要有兩種:有源測溫技術(shù)(典型的例子是無線測溫技術(shù)與紅外測溫技術(shù))、無源測溫技術(shù)(典型的例子是光纖測溫)。兩者都有其缺陷。其中有源測溫技術(shù)均采用電子式傳感器作為現(xiàn)場傳感單元，現(xiàn)場傳感器帶電，容易受到強磁場與高壓的影響，且長期工作容易老化，給設(shè)備帶來安全隱患；無源測溫技術(shù)，也就是單純的光纖測溫技術(shù)，抗電磁干擾，不易老化，但是傳輸?shù)臅r候因為采用光纖構(gòu)造，需要地埋，鋪設(shè)光纜，無疑增加了人力成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種帶有無線組網(wǎng)功能的光纖點式測溫系統(tǒng)，其包括測溫模塊、光信號采集處理模塊與無線發(fā)射模塊；
所述測溫模塊與所述光信號采集處理模塊連接，所述測溫模塊將測得的光信號傳送給所述光信號采集處理模塊，所述光信號采集處理模塊通過對所述光信號進行轉(zhuǎn)換處理后得到溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述無線發(fā)射模塊，所述無線發(fā)射模塊將所述溫度數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
[0005]較佳地，所述測溫模塊包括一測溫探頭，所述測溫探頭包括一光纖，所述光纖通過鍍膜技術(shù)將半導(dǎo)體材料均勻鍍在其軸向的橫截端面上。
[0006]較佳地，所述鍍好半導(dǎo)體膜的光纖經(jīng)陶瓷管和航空膠封裝。
[0007]較佳地，所述光信號采集處理模塊包括光信號采集板、跨阻放大電路、程控放大電路、AD轉(zhuǎn)換器以及第一 ARM處理器，所述程控放大電路通過一數(shù)字電位器與所述第一 ARM處理器連接，所述第一 ARM處理器同時與所述AD轉(zhuǎn)換器連接，所述光信號采集板、跨阻放大電路、程控放大電路、AD轉(zhuǎn)換器依次連接。
[0008]較佳地，所述跨阻放大電路包括PIN接收管與放大器，所述程控放大器包括一運算放大器，所述運算放大器采用同相比例輸入的方式，所述數(shù)字電位器具有TWI接口，所述第一 ARM處理器通過TWI接口連接所述數(shù)字電位器，并通過所述數(shù)字電位器對所述運算放大器的放大倍數(shù)進行控制。
[0009]較佳地，所述程控放大器輸出信號至所述AD轉(zhuǎn)換器，并通過所述第一 ARM處理器的通信接口發(fā)送至所述無線發(fā)射模塊。
[0010]較佳地，所述第一 ARM處理器為STM32，所述通信接口為RS485。
[0011 ] 較佳地，所述無線發(fā)射模塊包括RS485接口、第二 ARM處理器以及無線發(fā)射接口，所述RS485接口接收光信號采集處理模塊發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)，交由所述第二 ARM處理器將溫度數(shù)據(jù)緩存后發(fā)送至所述無線發(fā)射接口。
[0012]較佳地，其還包括一無線接收機，所述無線接收機包括一 Zigbee與一智能終端，所述Zigbee與所述智能終端通信連接。
[0013]本發(fā)明提供的測溫模塊采用光纖作為主要結(jié)構(gòu)，并采用半導(dǎo)體材料的鍍膜技術(shù)與光纖陶瓷管和航空膠封裝技術(shù)，具有抗電磁干擾、抗腐蝕、防爆、放雷擊的優(yōu)點，同時能在高壓電力設(shè)備等惡劣的壞境下穩(wěn)定工作；并且本發(fā)明采用無線發(fā)射機將采集到的溫度數(shù)據(jù)用無線的方式進行發(fā)射，不但省去了鋪設(shè)電線的麻煩，也方便進行無線組網(wǎng)，大大提高了系統(tǒng)的靈活性，也方便施工。
[0014]當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例提供的無線組網(wǎng)功能的光纖點式測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明實施例提供的光信號采集處理模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例
[0016]本發(fā)明實施例提供了一種帶有無線組網(wǎng)功能的光纖點式測溫系統(tǒng)，其包括測溫模塊、光信號采集處理模塊與無線發(fā)射模塊；
所述測溫模塊與所述光信號采集處理模塊連接，所述測溫模塊將測得的光信號傳送給所述光信號采集處理模塊，所述光信號采集處理模塊通過對所述光信號進行轉(zhuǎn)換處理后得到溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述無線發(fā)射模塊，所述無線發(fā)射模塊將所述溫度數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
[0017]所述測溫模塊包括一測溫探頭，所述測溫探頭是通過鍍膜技術(shù)將半導(dǎo)體材料均勻鍍在光纖軸向的橫截端面上，再通過陶瓷管和航空膠將鍍好半導(dǎo)體膜的光纖封裝成形成的，測溫探頭與光信號采集板之間通過光纖進行連接，該連接用的光纖采用耐高溫的聚四氟乙烯材料，光纖的一頭為LC接頭，連接探頭;另一端為SC接頭，插接到光信號采集板上。
[0018]如圖2所示，所述光信號采集處理模塊包括光信號采集板、跨阻放大電路、程控放大電路、AD轉(zhuǎn)換器以及第一 ARM處理器，所述程控放大電路通過一數(shù)字電位器與所述第一ARM處理器連接，所述第一 ARM處理器同時與所述AD轉(zhuǎn)換器連接，所述光信號采集板、跨阻放大電路、程控放大電路、AD轉(zhuǎn)換器依次連接。
[0019]所述光信號采集板用于接收測溫探頭傳來的光信號，所述跨阻放大電路包括PIN接收管與放大器，所述程控放大器包括一高精度運算放大器，所述高精度運算放大器采用同相比例輸入的方式，所述數(shù)字電位器具有TWI接口，所述第一 ARM處理器通過TWI接口連接所述數(shù)字電位器，并通過所述數(shù)字電位器對所述運算放大器的放大倍數(shù)進行控制，本實施例中放大倍數(shù)在I一 256倍之間變化，。
[0020]本實施例中所述程控放大器輸出信號至所述AD轉(zhuǎn)換器，并通過所述第一 ARM處理器通過通信接口發(fā)送至所述無線發(fā)射模塊；所述第一 ARM處理器為STM32，所述通信接口為RS485。
[0021]所述無線發(fā)射模塊包括RS485接口、第二 ARM處理器以及無線發(fā)射接口，所述RS485接口接收光信號采集處理模塊發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)，交由所述第二 ARM處理器將溫度數(shù)據(jù)緩存后發(fā)送至所述無線發(fā)射接口，本力中第二 ARM處理器為STM32。
[0022]所述無線發(fā)射接口上連接有無線發(fā)射器件Zigbee。
[0023]實施例二
如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種帶有無線組網(wǎng)功能的光纖點式測溫系統(tǒng)，其包括測溫模塊、光信號采集處理模塊與無線發(fā)射模塊；
所述測溫模塊與所述光信號采集處理模塊連接，所述測溫模塊將測得的光信號傳送給所述光信號采集處理模塊，所述光信號采集處理模塊通過對所述光信號進行轉(zhuǎn)換處理后得到溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述無線發(fā)射模塊，所述無線發(fā)射模塊將所述溫度數(shù)據(jù)發(fā)送出去；
其還包括一無線接收機，所述無線接收機包括一 Zigbee與一智能終端,所述Zigbee與所述智能終端通信連接。
[0024]實施例二提供的一種帶有無線組網(wǎng)功能的光纖點式測溫系統(tǒng)具體工作過程為: 將測溫探頭一端貼在金屬接頭處，一端通過光纖SC接頭插接在光信號采集板上，根據(jù)
測量的點數(shù)確定探頭的數(shù)量與光信號采集板的數(shù)量，一塊采集板上連接有三個測溫探頭。
[0025]測溫探頭的半導(dǎo)體材料遇到溫度其折射率會發(fā)生變化，這些變化與溫度建立起一一映射的關(guān)系。激光器發(fā)射的光通過半導(dǎo)體材料后返回的光信號攜帶有溫度信息。光信號接收板接收到光信號，首先經(jīng)過PIN接收管將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，然后經(jīng)過跨阻放大電路將信號放大，同時做阻抗變換。經(jīng)過第一次放大的信號再經(jīng)過程控放大器將信號進一步放大，以達到AD轉(zhuǎn)換所需要的電壓。程控放大電路有一片高精度運算放大器，采用同相比例輸入的方式，增益電阻固定，反饋電阻通過數(shù)字電位器進行控制，數(shù)字電位器具有TWI接口，與ARM處理器進行連接。ARM處理器通過TWI接口控制數(shù)字電位器，使其放大倍數(shù)為I一256倍之間變化，調(diào)整合適的電壓，輸入到下一級的AD轉(zhuǎn)換器中。AD采集到的溫度數(shù)據(jù)交由ARM，ARM通過通信接口將溫度數(shù)據(jù)傳給無線發(fā)射模塊。
[0026]無線發(fā)射模塊中的ARM處理器通過RS485接口接收到光信號采集板采集到的溫度數(shù)據(jù)，然后進行緩存，然后等待無線接收機中PC機發(fā)射來的請求上傳信號。當(dāng)接收到上傳信號后，ARM處理器將緩存中的溫度數(shù)據(jù)通過Zigbee無線發(fā)射模塊發(fā)射出去，同時無線接收端接收到Zigbee發(fā)射來的無線溫度數(shù)據(jù)，通過串口的通信方式發(fā)送給上位機，也就是PC機。同時，光信號采集部分采集到的溫度數(shù)據(jù)，還有報警數(shù)據(jù)，當(dāng)PC機發(fā)送請求的時候一并上傳。其中報警數(shù)據(jù)存儲在下位機的鐵電存儲器中。
[0027]本發(fā)明提供的測溫模塊采用光纖作為主要結(jié)構(gòu)，并采用半導(dǎo)體材料的鍍膜技術(shù)與光纖陶瓷管和航空膠封裝技術(shù)，具有抗電磁干擾、抗腐蝕、防爆、放雷擊的優(yōu)點，同時能在高壓電力設(shè)備等惡劣的壞境下穩(wěn)定工作；并且本發(fā)明采用無線發(fā)射機將采集到的溫度數(shù)據(jù)用無線的方式進行發(fā)射，不但省去了鋪設(shè)電線的麻煩，也方便進行無線組網(wǎng)，大大提高了系統(tǒng)的靈活性，也方便施工。
[0028]以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的【具體實施方式】。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有無線組網(wǎng)功能的光纖點式測溫系統(tǒng)，其特征在于，包括測溫模塊、光信號采集處理模塊與無線發(fā)射模塊； 所述測溫模塊與所述光信號采集處理模塊連接，所述測溫模塊將測得的光信號傳送給所述光信號采集處理模塊，所述光信號采集處理模塊通過對所述光信號進行轉(zhuǎn)換處理后得到溫度數(shù)據(jù)并將所述溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述無線發(fā)射模塊，所述無線發(fā)射模塊將所述溫度數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
2.如權(quán)利要求1所述的帶有無線組網(wǎng)的光纖點式測溫系統(tǒng)，其特征在于，所述測溫模塊包括一測溫探頭，所述測溫探頭包括一光纖，所述光纖通過鍍膜技術(shù)將半導(dǎo)體材料均勻鍍在其軸向的橫截端面上。
3.如權(quán)利要求2所述的帶有無線組網(wǎng)的光纖點式測溫系統(tǒng)，其特征在于，所述鍍好半導(dǎo)體膜的光纖經(jīng)陶瓷管和航空膠封裝。
4.如權(quán)利要求1所述的帶有無線組網(wǎng)的光纖點式測溫系統(tǒng)，其特征在于，所述光信號采集處理模塊包括光信號采集板、跨阻放大電路、程控放大電路、AD轉(zhuǎn)換器以及第一 ARM處理器，所述程控放大電路通過一數(shù)字電位器與所述第一 ARM處理器連接，所述第一 ARM處理器同時與所述AD轉(zhuǎn)換器連接，所述光信號采集板、跨阻放大電路、程控放大電路、AD轉(zhuǎn)換器依次連接。
5.如權(quán)利要求4所述的帶有無線組網(wǎng)的光纖點式測溫系統(tǒng)，其特征在于，所述跨阻放大電路包括PIN接收管與放大器，所述程控放大器包括一運算放大器，所述運算放大器采用同相比例輸入的方式，所述數(shù)字電位器具有TWI接口，所述第一 ARM處理器通過TWI接口連接所述數(shù)字電位器，并通過所述數(shù)字電位器對所述運算放大器的放大倍數(shù)進行控制。
6.如權(quán)利要求5所述的帶有無線組網(wǎng)的光纖點式測溫系統(tǒng)，其特征在于，所述程控放大器輸出信號至所述AD轉(zhuǎn)換器，并通過所述第一 ARM處理器的通信接口發(fā)送至所述無線發(fā)射模塊。
7.如權(quán)利要求6所述的帶有無線組網(wǎng)的光纖點式測溫系統(tǒng)，其特征在于，所述第一ARM處理器為STM32，所述通信接口為RS485。
8.如權(quán)利要求7所述的帶有無線組網(wǎng)的光纖點式測溫系統(tǒng)，其特征在于，所述無線發(fā)射模塊包括RS485接口、第二 ARM處理器以及無線發(fā)射接口，所述RS485接口接收光信號采集處理模塊發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)，交由所述第二 ARM處理器將溫度數(shù)據(jù)緩存后發(fā)送至所述無線發(fā)射接口。
9.如權(quán)利要求8所述的帶有無線組網(wǎng)的光纖點式測溫系統(tǒng)，其特征在于，所述無線發(fā)射接口上連接有無線發(fā)射器件Zigbee。
10.如權(quán)利要求1-9中的任一項所述的帶有無線組網(wǎng)的光纖點式測溫系統(tǒng)，其特征在于，其還包括一無線接收機，所述無線接收機包括一 Zigbee與一智能終端,所述Zigbee與所述智能終端通信連接。
【文檔編號】G08C17/02GK103776563SQ201310599737
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】王同志, 夏泳, 王玲 申請人:上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司本溪供電公司