一种无源无线实时温度监控系统的制作方法

技术领域

本发明涉及一种无源无线实时温度监控系统。

背景技术：

随着电力客户对电力供应的安全性、可靠性、连续性的不断提高，电力一次设备过负荷运行、超周期检修甚至于无法停电检修等现象普遍存在。运行过程中，电力一次设备局部过热、超温、绝缘损坏等现象时有发生，造成了设备烧坏甚至重大事故；导致系统停电、危及电网安全，对供用电双方造成重大经济损失。通过对大量电力事故的分析，引起供电设备故障的直接原因主要是电缆中间接头制作质量不良、压接头不紧、接触电阻过大，长期运行造成电缆头过热、烧穿绝缘等。如果能够在电力设备运行时对各种容易产生发热的部件（具体位置包括：导电母排接头、高压开关触头、刀闸开关、变压器的进出线路接头等）进行实时监测，将会事先发现故障隐患，及时采取检修措施，使电力设备的事故减少到最低。

在线温度监控系统适时掌握电力设备健康状况，及时发现、消除电力设备缺陷，保证电力设备的安全可靠运行，保障对用户安全可靠供电，对现今的电力系统安全运营迫切重要。

传统测温方案面临的问题有：

1) 常规的热电偶、热电阻、半导体温度传感器等测温方式，需要金属导线传输信号，绝缘 性能不能保证；

2)光纤温度传感器采用光导纤维传输温度信号，光导纤维具有优异的绝缘性能，能够隔离 开关柜内的高压，因此光纤温度传感器能够直接安装到开关柜内的高压触点上，准确测量高 压触点的运行温度，实现开关柜触点运行温度的在线监测。然而，光纤具有易折，易断、不耐高温等特性。积累灰尘后易导致光纤沿面放电从而使绝缘性降低，且受开关柜结构影响，在柜内布线难度较大。另外，光纤测温的成本也相对较高。

3) 红外测温为非接触式测温，易受环境及周围的电磁场干扰，另外开关柜内的空间非常狭小，无法安装红外测温探头（因为探头必须与被测物体保持一定的安全距离，并需要正对被 测物体的表面），要求被测量点能够在视野内并无遮掩，并且表面干净以确保准确性。

4) 有源的无线温度传感器尺寸通常相对较大并且需经常更换电池，系统维护成本较高。同时，电池不适于在高温状态下工作，特别是高于150摄氏度的工作环境。

技术实现要素：

为克服现有技术中的缺陷，本发明提出一种无源无线实时温度监控系统方案，目的在于实现无源、安全、安装方便灵活、环境适应性好且成本合理的温度监控方案，其具体技术内容如下：

本发明的无源无线实时温度监控系统方案之一，其包括数据监控中心及若干与该数据监控中心通过网络连接的监测子站，该些监测子站分布于各监测现场；该监测子站具有：

若干压电式温度传感器；该压电式温度传感器具有压电基层，和设于该压电基层上的电磁反射栅与叉指换能器，该叉指换能器连接有天线；

若干温度采集器；该温度采集器具有RS485总线接口与若干射频天线，该些射频天线向该压电式温度传感器发送射频脉冲及接收反馈；

若干温度预警终端；该温度预警终端具有显示屏，其通过RS485总线与该温度采集器连接以获取温度信息，在处理分析后进行显示或\和通过数据采集器向数据监控中心进行数据反馈。

于本发明的一个或多个实施例当中，该监测子站具有现场管理终端，用于对本地多个温度预警终端的温度数据进行统一管理与显示。

于本发明的一个或多个实施例当中，该温度采集器通过强磁方式吸附于待测设备的铁壳上。

于本发明的一个或多个实施例当中，该温度预警终端用于完成各压电式温度传感器、温度采集器的数据管理以及对反馈的温度数据进行解析，其还设有用于温度采集参数设定的操作键位及对外互联的数据接口。

于本发明的一个或多个实施例当中，该数据监控中心提供有供专用APP和WEB方式接入的数据接口。

本发明的无源无线实时温度监控系统方案之二，其包括

若干压电式温度传感器；该压电式温度传感器具有压电基层，和设于该压电基层上的电磁反射栅与叉指换能器，该叉指换能器连接有天线；

若干温度采集器；该温度采集器具有RS485总线接口与若干射频天线，该些射频天线向该压电式温度传感器发送射频脉冲及接收反馈；

若干温度预警终端；该温度预警终端具有显示屏，其通过RS485总线与该温度采集器连接以获取温度信息，在处理分析后进行显示或\和通过数据采集器向上位机进行数据反馈。

于本发明的一个或多个实施例当中，该温度采集器通过强磁方式吸附于待测设备的铁壳上。

于本发明的一个或多个实施例当中，该温度预警终端用于完成各压电式温度传感器、温度采集器的数据管理以及对反馈的温度数据进行解析，其还设有用于温度采集参数设定的操作键位及对外互联的数据接口。

本发明的无源无线实时温度监控系统方案之三，其包括

若干压电式温度传感器；该压电式温度传感器具有压电基层，和设于该压电基层上的电磁反射栅与叉指换能器，该叉指换能器连接有天线；

若干温度采集器；该温度采集器具有RS485总线接口与若干射频天线，该些射频天线向该压电式温度传感器发送射频脉冲及接收反馈；

若干温度预警终端；该温度预警终端具有显示屏，其通过RS485总线与该温度采集器连接以获取温度信息，在处理分析后进行显示或\和通过数据采集器向上位机进行数据反馈；以及

现场管理终端；该现场管理终端用于对本地多个温度预警终端的温度数据进行统一管理与显示。

于本发明的一个或多个实施例当中，该温度预警终端用于完成各压电式温度传感器、温度采集器的数据管理以及对反馈的温度数据进行解析，其还设有用于温度采集参数设定的操作键位及对外互联的数据接口。

本发明的有益效果是：

1、压电式温度传感器采用被动感应方式，无需电池驱动，减少了电池更换带来的维护成本，同时不会对生态环境造成影响。

2、无线的温度采样方式无需在被测点或相关支撑结构上连线，传感器与接收设备之间无电气联系，从而实现了高压隔离，保障设备安全运行。

3、压电式温度传感器体积小且与采集器之间数据无线传输，安装方便灵活，不受开关柜结构和空间影响。

4、压电式温度传感器可通过匹配软件进行校正后以补偿了传感器制作过程中的偏差。压电式温度传感器可在任何工作温度范围内的温度进行调试，不会受季节因素影响。通常情况下，压电式温度传感器只在安装后调试一次，并保持多年不需再校正。同时，灰尘堆积等环境因素不会对压电式温度传感器测温产生影响。

5、压电式温度传感器的价格较其他传统测温方式较低，同时，无源无线的工作方式令本系统的安装、维护成本大大降低。

附图说明

图1为本发明实施例一的系统框架示意图。

图2为本发明实施例二的系统框架示意图。

图3为本发明实施例三的系统框架示意图。

图4为本发明的温度预警终端的结构示意图。

图5为本发明的温度采集器的结构示意图。

图6为本发明的压电式温度传感器的内部功能构造示意图。

图7为本发明的压电式温度传感器的整体结构示意图（音叉型）。

图8为本发明的压电式温度传感器的整体结构示意图（卡扣型）。

具体实施方式

如下结合附图，对本申请方案作进一步描述。

参见附图1、附图4至8，本发明的实施例一：

一种无源无线实时温度监控系统，其包括数据监控中心1及若干与该数据监控中心1通过网络连接的监测子站2，该些监测子站2分布于各监测现场；所述网络可以是局域网LAN，或是广域WAN，该监测子站2具有：

若干压电式温度传感器21；该压电式温度传感器21具有压电基层2101，和设于该压电基层2101上的电磁反射栅2102与叉指换能器2103，该叉指换能器2103连接有天线，具体参见附图6

若干温度采集器22；该温度采集器22具有RS485总线接口221与若干射频天线222，该些射频天线222向该压电式温度传感器21发送射频脉冲及接收反馈；

若干温度预警终端23；该温度预警终端23具有显示屏231，其通过RS485总线与该温度采集器22连接以获取温度信息，在处理分析后进行显示或\和通过数据采集器24向数据监控中心1进行数据反馈；以及

现场管理终端25，用于对本地多个温度预警终端23的温度数据进行统一管理与显示。

所述数据监控中心1实现对现场设备温度信息的采集、存储和管理，并提供实现任意地点、任意接入互联网的设备远程在线温度监控、分析以及预警。

该温度采集器22通过强磁方式吸附于待测设备的铁壳上，具体地，可于温度采集器22的安装面上设置有强磁块223，参见附图5，温度采集器22放置在设备铁壳内的任意允许位置，这种安装方式优点在于无需停电即可方便检修和维护，方便管理人员进行操作；而且，温度采集器置2于铁壳内可以屏蔽外部的电波干扰。

具体地，本实施例中的温度采集器22设置为：当其发出的射频脉冲频率与压电式温度传感器21预设的频率相同时，压电式温度传感器21就能响应同频的射频信号而通过叉指换能器2103在压电基层2101的表面激活一个表面波，该表面波的频率受到了传感器自身温度的影响因而发生变化（被电磁反身栅2102反射），从而被传感器天线反馈射出后已携带了传感器的温度信息；正是由于频率受温度变化的机制,使得温度数据测量得以实现。

该温度预警终端23用于完成各压电式温度传感器21、温度采集器22的数据管理以及对反馈的温度数据进行解析，其还设有用于温度采集参数设定的操作键位232、指示装置运行状态的指示灯233及对外互联的数据接口。

该数据监控中心1提供有供专用APP和WEB方式接入的数据接口，专用APP可装载于智能手机、平板电脑和电脑设备上。

根据不同设备的构造特点和温度检测需求，可以采用如附图7所示的音叉型压电式温度传感器21a，其具有安装基板211，该安装基板212上开设有U型口，通过螺丝上紧于指定安装位置；或是可采如附图8所示的卡扣型压电式温度传感器21b，其具有安装卡扣213；以及具有相同压电功能构造的其它安装形式的传感器。

参见附图2、附图4至8，本发明的实施例二：

一种无源无线实时温度监控系统，其包括

若干压电式温度传感器21；该压电式温度传感器21具有压电基层2101，和设于该压电基层2101上的电磁反射栅2102与叉指换能器2103，该叉指换能器2103连接有天线；

若干温度采集器22；该温度采集器22具有RS485总线接口221与若干射频天线222，该些射频天线222向该压电式温度传感器21发送射频脉冲及接收反馈；

若干温度预警终端23；该温度预警终端23具有显示屏231，其通过RS485总线与该温度采集器22连接以获取温度信息，在处理分析后进行显示。

该温度采集器22通过强磁方式吸附于待测设备的铁壳上，具体地，可于温度采集器22的安装面上设置有强磁块223，参见附图5，温度采集器22放置在设备铁壳内的任意允许位置，这种安装方式优点在于无需停电即可方便检修和维护，方便管理人员进行操作；而且，温度采集器置2于铁壳内可以屏蔽外部的电波干扰。

具体地，本实施例中的温度采集器22设置为：当其发出的射频脉冲频率与压电式温度传感器21预设的频率相同时，压电式温度传感器21就能响应同频的射频信号而通过叉指换能器2103在压电基层2101的表面激活一个表面波，该表面波的频率受到了传感器自身温度的影响因而发生变化（被电磁反身栅2102反射），从而被传感器天线反馈射出后已携带了传感器的温度信息；正是由于频率受温度变化的机制,使得温度数据测量得以实现。

该温度预警终端23用于完成各压电式温度传感器21、温度采集器22的数据管理以及对反馈的温度数据进行解析，其还设有用于温度采集参数设定的操作键位232、指示装置运行状态的指示灯233及对外互联的数据接口。

参见附图3、附图4至8，本发明的实施例三：

一种无源无线实时温度监控系统方案，其包括

若干压电式温度传感器21；该压电式温度传感器21具有压电基层2101，和设于该压电基层2101上的电磁反射栅2102与叉指换能器2103，该叉指换能器2103连接有天线；

若干温度采集器22；该温度采集器22具有RS485总线接口221与若干射频天线222，该些射频天线向该压电式温度传感器发送射频脉冲及接收反馈；

若干温度预警终端23；该温度预警终端具有显示屏，其通过RS485总线与该温度采集器连接以获取温度信息，在处理分析后进行显示或\和通过数据采集器24向现场管理终端25进行数据反馈；以及

现场管理终端25；该现场管理终端25用于对本地多个温度预警终端23的温度数据进行统一管理与显示。

具体地，本实施例中的温度采集器22设置为：当其发出的射频脉冲频率与压电式温度传感器21预设的频率相同时，压电式温度传感器21就能响应同频的射频信号而通过叉指换能器2103在压电基层2101的表面激活一个表面波，该表面波的频率受到了传感器自身温度的影响因而发生变化（被电磁反身栅2102反射），从而被传感器天线反馈射出后已携带了传感器的温度信息；正是由于频率受温度变化的机制,使得温度数据测量得以实现。

该温度预警终端23用于完成各压电式温度传感器21、温度采集器22的数据管理以及对反馈的温度数据进行解析，其还设有用于温度采集参数设定的操作键位232、指示装置运行状态的指示灯233及对外互联的数据接口。

上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。