一种带有无线组网功能的光纤点式测温系统的制作方法
【专利摘要】一种带有无线组网功能的光纤点式测温系统，其包括测温模块、光信号采集处理模块与无线发射模块；所述测温模块与所述光信号采集处理模块连接，所述测温模块将测得的光信号传送给所述光信号采集处理模块，所述光信号采集处理模块通过对所述光信号进行转换处理后得到温度数据发送至所述无线发射模块，所述无线发射模块将所述温度数据发送出去。本发明提供的测温模块采用光纤作为主要结构，具有抗电磁干扰、抗腐蚀、防爆、放雷击的优点，同时本发明采用无线发射机将采集到的温度数据用无线的方式进行发射，不但省去了铺设电线的麻烦，也方便进行无线组网。
【专利说明】一种带有无线组网功能的光纤点式测温系统
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤传感【技术领域】，特别是一种带有无线组网功能的光纤点式测温系统。
【背景技术】
[0002]电力开关柜、断路器、变频器、GIS等高压电力设备内部金属连接头是很容易出现接触不良、插接偏心不正常等情况。这将导致接触电阻过大，在大电流下该处发热严重，其结果是接头温度异常，加剧接触面氧化，使得接触电阻进一步增大，形成恶性循环，发展到一定阶段后，则会造成严重故障，破坏供电的安全可靠。因此对接触头进行实时温度监测，及时发现开关柜内的发热点，实现故障的早期预测与报警对于保障生命财产安全极为重要。
[0003]目前高压电力设备中测温技术主要有两种:有源测温技术(典型的例子是无线测温技术与红外测温技术)、无源测温技术(典型的例子是光纤测温)。两者都有其缺陷。其中有源测温技术均采用电子式传感器作为现场传感单元，现场传感器带电，容易受到强磁场与高压的影响，且长期工作容易老化，给设备带来安全隐患；无源测温技术，也就是单纯的光纤测温技术，抗电磁干扰，不易老化，但是传输的时候因为采用光纤构造，需要地埋，铺设光缆，无疑增加了人力成本。
【发明内容】
[0004]一种带有无线组网功能的光纤点式测温系统，其包括测温模块、光信号采集处理模块与无线发射模块；
所述测温模块与所述光信号采集处理模块连接，所述测温模块将测得的光信号传送给所述光信号采集处理模块，所述光信号采集处理模块通过对所述光信号进行转换处理后得到温度数据发送至所述无线发射模块，所述无线发射模块将所述温度数据发送出去。
[0005]较佳地，所述测温模块包括一测温探头，所述测温探头包括一光纤，所述光纤通过镀膜技术将半导体材料均匀镀在其轴向的横截端面上。
[0006]较佳地，所述镀好半导体膜的光纤经陶瓷管和航空胶封装。
[0007]较佳地，所述光信号采集处理模块包括光信号采集板、跨阻放大电路、程控放大电路、AD转换器以及第一 ARM处理器，所述程控放大电路通过一数字电位器与所述第一 ARM处理器连接，所述第一 ARM处理器同时与所述AD转换器连接，所述光信号采集板、跨阻放大电路、程控放大电路、AD转换器依次连接。
[0008]较佳地，所述跨阻放大电路包括PIN接收管与放大器，所述程控放大器包括一运算放大器，所述运算放大器采用同相比例输入的方式，所述数字电位器具有TWI接口，所述第一 ARM处理器通过TWI接口连接所述数字电位器，并通过所述数字电位器对所述运算放大器的放大倍数进行控制。
[0009]较佳地，所述程控放大器输出信号至所述AD转换器，并通过所述第一 ARM处理器的通信接口发送至所述无线发射模块。
[0010]较佳地，所述第一 ARM处理器为STM32，所述通信接口为RS485。
[0011 ] 较佳地，所述无线发射模块包括RS485接口、第二 ARM处理器以及无线发射接口，所述RS485接口接收光信号采集处理模块发送的温度数据，交由所述第二 ARM处理器将温度数据缓存后发送至所述无线发射接口。
[0012]较佳地，其还包括一无线接收机，所述无线接收机包括一 Zigbee与一智能终端，所述Zigbee与所述智能终端通信连接。
[0013]本发明提供的测温模块采用光纤作为主要结构，并采用半导体材料的镀膜技术与光纤陶瓷管和航空胶封装技术，具有抗电磁干扰、抗腐蚀、防爆、放雷击的优点，同时能在高压电力设备等恶劣的坏境下稳定工作；并且本发明采用无线发射机将采集到的温度数据用无线的方式进行发射，不但省去了铺设电线的麻烦，也方便进行无线组网，大大提高了系统的灵活性，也方便施工。
[0014]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例提供的无线组网功能的光纤点式测温系统结构图；
图2为本发明实施例提供的光信号采集处理模块结构示意图。
具体实施例
[0016]本发明实施例提供了一种带有无线组网功能的光纤点式测温系统，其包括测温模块、光信号采集处理模块与无线发射模块；
所述测温模块与所述光信号采集处理模块连接，所述测温模块将测得的光信号传送给所述光信号采集处理模块，所述光信号采集处理模块通过对所述光信号进行转换处理后得到温度数据发送至所述无线发射模块，所述无线发射模块将所述温度数据发送出去。
[0017]所述测温模块包括一测温探头，所述测温探头是通过镀膜技术将半导体材料均匀镀在光纤轴向的横截端面上，再通过陶瓷管和航空胶将镀好半导体膜的光纤封装成形成的，测温探头与光信号采集板之间通过光纤进行连接，该连接用的光纤采用耐高温的聚四氟乙烯材料，光纤的一头为LC接头，连接探头;另一端为SC接头，插接到光信号采集板上。
[0018]如图2所示，所述光信号采集处理模块包括光信号采集板、跨阻放大电路、程控放大电路、AD转换器以及第一 ARM处理器，所述程控放大电路通过一数字电位器与所述第一ARM处理器连接，所述第一 ARM处理器同时与所述AD转换器连接，所述光信号采集板、跨阻放大电路、程控放大电路、AD转换器依次连接。
[0019]所述光信号采集板用于接收测温探头传来的光信号，所述跨阻放大电路包括PIN接收管与放大器，所述程控放大器包括一高精度运算放大器，所述高精度运算放大器采用同相比例输入的方式，所述数字电位器具有TWI接口，所述第一 ARM处理器通过TWI接口连接所述数字电位器，并通过所述数字电位器对所述运算放大器的放大倍数进行控制，本实施例中放大倍数在I一 256倍之间变化，。
[0020]本实施例中所述程控放大器输出信号至所述AD转换器，并通过所述第一 ARM处理器通过通信接口发送至所述无线发射模块；所述第一 ARM处理器为STM32，所述通信接口为RS485。
[0021]所述无线发射模块包括RS485接口、第二 ARM处理器以及无线发射接口，所述RS485接口接收光信号采集处理模块发送的温度数据，交由所述第二 ARM处理器将温度数据缓存后发送至所述无线发射接口，本力中第二 ARM处理器为STM32。
[0022]所述无线发射接口上连接有无线发射器件Zigbee。
[0023]实施例二
如图1所示，本发明实施例提供了一种带有无线组网功能的光纤点式测温系统，其包括测温模块、光信号采集处理模块与无线发射模块；
所述测温模块与所述光信号采集处理模块连接，所述测温模块将测得的光信号传送给所述光信号采集处理模块，所述光信号采集处理模块通过对所述光信号进行转换处理后得到温度数据发送至所述无线发射模块，所述无线发射模块将所述温度数据发送出去；
其还包括一无线接收机，所述无线接收机包括一 Zigbee与一智能终端,所述Zigbee与所述智能终端通信连接。
[0024]实施例二提供的一种带有无线组网功能的光纤点式测温系统具体工作过程为: 将测温探头一端贴在金属接头处，一端通过光纤SC接头插接在光信号采集板上，根据
测量的点数确定探头的数量与光信号采集板的数量，一块采集板上连接有三个测温探头。
[0025]测温探头的半导体材料遇到温度其折射率会发生变化，这些变化与温度建立起一一映射的关系。激光器发射的光通过半导体材料后返回的光信号携带有温度信息。光信号接收板接收到光信号，首先经过PIN接收管将光信号转化为电信号，然后经过跨阻放大电路将信号放大，同时做阻抗变换。经过第一次放大的信号再经过程控放大器将信号进一步放大，以达到AD转换所需要的电压。程控放大电路有一片高精度运算放大器，采用同相比例输入的方式，增益电阻固定，反馈电阻通过数字电位器进行控制，数字电位器具有TWI接口，与ARM处理器进行连接。ARM处理器通过TWI接口控制数字电位器，使其放大倍数为I一256倍之间变化，调整合适的电压，输入到下一级的AD转换器中。AD采集到的温度数据交由ARM，ARM通过通信接口将温度数据传给无线发射模块。
[0026]无线发射模块中的ARM处理器通过RS485接口接收到光信号采集板采集到的温度数据，然后进行缓存，然后等待无线接收机中PC机发射来的请求上传信号。当接收到上传信号后，ARM处理器将缓存中的温度数据通过Zigbee无线发射模块发射出去，同时无线接收端接收到Zigbee发射来的无线温度数据，通过串口的通信方式发送给上位机，也就是PC机。同时，光信号采集部分采集到的温度数据，还有报警数据，当PC机发送请求的时候一并上传。其中报警数据存储在下位机的铁电存储器中。
[0027]本发明提供的测温模块采用光纤作为主要结构，并采用半导体材料的镀膜技术与光纤陶瓷管和航空胶封装技术，具有抗电磁干扰、抗腐蚀、防爆、放雷击的优点，同时能在高压电力设备等恶劣的坏境下稳定工作；并且本发明采用无线发射机将采集到的温度数据用无线的方式进行发射，不但省去了铺设电线的麻烦，也方便进行无线组网，大大提高了系统的灵活性，也方便施工。
[0028]以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属【技术领域】技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【权利要求】
1.一种带有无线组网功能的光纤点式测温系统，其特征在于，包括测温模块、光信号采集处理模块与无线发射模块； 所述测温模块与所述光信号采集处理模块连接，所述测温模块将测得的光信号传送给所述光信号采集处理模块，所述光信号采集处理模块通过对所述光信号进行转换处理后得到温度数据并将所述温度数据发送至所述无线发射模块，所述无线发射模块将所述温度数据发送出去。
2.如权利要求1所述的带有无线组网的光纤点式测温系统，其特征在于，所述测温模块包括一测温探头，所述测温探头包括一光纤，所述光纤通过镀膜技术将半导体材料均匀镀在其轴向的横截端面上。
3.如权利要求2所述的带有无线组网的光纤点式测温系统，其特征在于，所述镀好半导体膜的光纤经陶瓷管和航空胶封装。
4.如权利要求1所述的带有无线组网的光纤点式测温系统，其特征在于，所述光信号采集处理模块包括光信号采集板、跨阻放大电路、程控放大电路、AD转换器以及第一 ARM处理器，所述程控放大电路通过一数字电位器与所述第一 ARM处理器连接，所述第一 ARM处理器同时与所述AD转换器连接，所述光信号采集板、跨阻放大电路、程控放大电路、AD转换器依次连接。
5.如权利要求4所述的带有无线组网的光纤点式测温系统，其特征在于，所述跨阻放大电路包括PIN接收管与放大器，所述程控放大器包括一运算放大器，所述运算放大器采用同相比例输入的方式，所述数字电位器具有TWI接口，所述第一 ARM处理器通过TWI接口连接所述数字电位器，并通过所述数字电位器对所述运算放大器的放大倍数进行控制。
6.如权利要求5所述的带有无线组网的光纤点式测温系统，其特征在于，所述程控放大器输出信号至所述AD转换器，并通过所述第一 ARM处理器的通信接口发送至所述无线发射模块。
7.如权利要求6所述的带有无线组网的光纤点式测温系统，其特征在于，所述第一ARM处理器为STM32，所述通信接口为RS485。
8.如权利要求7所述的带有无线组网的光纤点式测温系统，其特征在于，所述无线发射模块包括RS485接口、第二 ARM处理器以及无线发射接口，所述RS485接口接收光信号采集处理模块发送的温度数据，交由所述第二 ARM处理器将温度数据缓存后发送至所述无线发射接口。
9.如权利要求8所述的带有无线组网的光纤点式测温系统，其特征在于，所述无线发射接口上连接有无线发射器件Zigbee。
10.如权利要求1-9中的任一项所述的带有无线组网的光纤点式测温系统，其特征在于，其还包括一无线接收机，所述无线接收机包括一 Zigbee与一智能终端,所述Zigbee与所述智能终端通信连接。
【文档编号】G08C17/02GK103776563SQ201310599737
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】王同志, 夏泳, 王玲 申请人:上海华魏光纤传感技术有限公司, 国网辽宁省电力有限公司本溪供电公司