以檢測(cè)母線接頭處的溫度；取能線圈，其副邊連接有采樣電阻，取能線圈檢測(cè)母線上的電流；控制模塊，其包括單片機(jī)，該單片機(jī)包括AD采樣模塊和主控CPU，AD采樣模塊與第一溫度探頭、第二溫度探頭分別連接，以根據(jù)第一溫度探頭和第二溫度探頭傳輸?shù)臏囟刃盘?hào)確定母線接頭處的溫升，AD采樣模塊還通過信號(hào)調(diào)理模塊與采樣電阻連接，并根據(jù)采樣電阻傳輸?shù)臄?shù)據(jù)獲得母線上的電流值，信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)采樣電阻輸出的信號(hào)進(jìn)行抬壓和濾波；供電裝置，其與控制模塊連接，以為輸電線路測(cè)量裝置供電；無(wú)線傳輸模塊，其與控制模塊連接，以將控制模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)近距離發(fā)送出去；遠(yuǎn)程傳輸模塊，其集成于控制模塊內(nèi)，以將控制模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)送出去。
[0046]具體地，在本實(shí)施例中，信號(hào)調(diào)理電路包括雙運(yùn)放芯片和與其連接的低通濾波器。該雙運(yùn)放芯片用于抬壓和有源濾波，低通濾波器用于抗混疊濾波。在選擇運(yùn)放時(shí)，一個(gè)比較重要的指標(biāo)是增益帶寬積，要保證在一定放大倍數(shù)的情況下信號(hào)不受帶寬的影響。同時(shí)，在選擇運(yùn)放時(shí)還應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)要求，盡量選擇本體噪聲系數(shù)小的芯片，這樣可以最大程度地保證信號(hào)質(zhì)量。在滿足要求的前提下，考慮到成本問題，選用雙運(yùn)放芯片LM358來(lái)實(shí)現(xiàn)抬壓和有源濾波電路。抬壓電路實(shí)際就是一個(gè)加法運(yùn)算電路，在交流信號(hào)上疊加一個(gè)1.25V的穩(wěn)定電平。該1.25V的穩(wěn)定電平由穩(wěn)壓源芯片AD1580BRT來(lái)提供。根據(jù)采樣定律，在模擬信號(hào)進(jìn)AD采樣模塊前，需要進(jìn)行一次抗混疊濾波，其實(shí)就是低通濾波。本實(shí)施例中使用的是二階壓控電壓源低通濾波器。
[0047]具體地，本實(shí)施例中，供電裝置如圖2所示，包括:供電模塊，其包括感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈設(shè)于輸電線路上，以從輸電線路感應(yīng)取電；限流漏斗，其與所述供電模塊的輸出端連接；溢出開關(guān)，其與所述限流漏斗連接；整流穩(wěn)壓?jiǎn)卧?，其與限流漏斗連接；蓄電池，其通過二極管與整流穩(wěn)壓?jiǎn)卧涂刂颇K連接；充電控制單元，其與溢出開關(guān)、蓄電池和控制模塊分別連接，以根據(jù)控制模塊的控制信號(hào)控制蓄電池的充放電。由于整流穩(wěn)壓后的電壓還是較高的(7V?70V)，因此需要選擇一個(gè)輸入耐壓比較高的DC/DC開關(guān)電源進(jìn)行降壓，本實(shí)施例中選擇芯片LM5576，輸出5V電壓，最大3A電流。本實(shí)施例中還需要產(chǎn)生3.3V電壓，使用線性穩(wěn)壓芯片TPS7333，從LM5576產(chǎn)生的5V電壓穩(wěn)壓得到3.3V電壓。
[0048]具體地，本實(shí)施例中，無(wú)線傳輸模塊與控制模塊單片機(jī)選用MICROCHIP公司的ZigBeeRF模塊MRF24J40和單片機(jī)PIC18LF4620，其接口相互連接關(guān)系如圖3所示，控制模塊單片機(jī)的SCK、SDO、SD1、PHY_CS幾個(gè)信號(hào)引腳組成的SPI接口向無(wú)線傳輸模塊發(fā)出控制指令以及收發(fā)數(shù)據(jù)；外部中斷O接無(wú)線傳輸模塊的中斷，利用兩個(gè)數(shù)字1 口與無(wú)線傳輸模塊的PHY_RESETn、PHY_WAKE相接，控制芯片的工作狀態(tài)。原理圖設(shè)計(jì):1.采用MICROCHIP公司提供的datasheet中給出的參考電路圖設(shè)計(jì)，尤其是與射頻相關(guān)部分，在數(shù)字部分根據(jù)實(shí)際情況做一些變動(dòng)；2.射頻部分所涉及到的元器件(電容、電感、電阻等)均采用高頻器件，盡可能的減少損耗；3.根據(jù)系統(tǒng)需要，使用帶SMA頭的非平衡單端天線，而MRF24J40的輸入是平衡式的雙端天線，因此，需要附加一個(gè)巴倫電路將非平衡的單端信號(hào)與平衡的雙端信號(hào)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，本實(shí)施例采用MICROCHIP公司推薦的LC組成的巴倫電路。
[0049]具體地，本實(shí)施例中，遠(yuǎn)程傳輸模塊選用Motorola公司的G24芯片，其與控制模塊單片機(jī)及SM卡接口相互連接關(guān)系如圖4所示。遠(yuǎn)程傳輸模塊工作外接SM卡后可實(shí)現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)和向手機(jī)用戶發(fā)送短消息功能，控制模塊單片機(jī)通過UART 口向遠(yuǎn)程傳輸模塊發(fā)送AT命令和數(shù)據(jù)。GPRS_0N/0FF是遠(yuǎn)程傳輸模塊的電源開關(guān)控制信號(hào)，其持續(xù)0.5-1.5s的低電平可開啟遠(yuǎn)程傳輸模塊模塊，本實(shí)施例中利用此引腳完成遠(yuǎn)程傳輸模塊的重啟功能。GPRS_nRI是語(yǔ)音呼叫指示信號(hào)，當(dāng)遠(yuǎn)程傳輸模塊模塊接受到語(yǔ)音呼叫時(shí)，此引腳上會(huì)出現(xiàn)4s高電平Is低電平的方波，控制模塊單片機(jī)可根據(jù)此信號(hào)作為后臺(tái)服務(wù)器召喚數(shù)據(jù)指令，來(lái)啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集任務(wù)。GPRS_PwrEN控制遠(yuǎn)程傳輸模塊進(jìn)入或退出休眠模式，遠(yuǎn)程傳輸模塊在空閑模式下電流消耗為18mA，而在休眠模式下的電流消耗僅為3mA左右。本實(shí)施例僅在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候需要開啟遠(yuǎn)程傳輸模塊，其他時(shí)間遠(yuǎn)程傳輸模塊都處在待機(jī)狀態(tài)，并且遠(yuǎn)程傳輸模塊在休眠過程中網(wǎng)絡(luò)連接并不斷開，仍然監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)，不會(huì)丟失在休眠期間由服務(wù)器發(fā)送過來(lái)的數(shù)。故本實(shí)施例中遠(yuǎn)程傳輸模塊僅發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候處于全速運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢立刻進(jìn)入休眠模式，最大程度降低此模塊的功耗。
[0050]圖5顯示了本實(shí)用新型在一種實(shí)施方式下的系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)。
[0051]如圖5所示，本實(shí)施例的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的輸電線路測(cè)量裝置應(yīng)用時(shí)，分別被安裝在輸電線路桿塔測(cè)量集群的回路I?回路N的I?3N的各個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)本實(shí)施例以測(cè)量所述測(cè)量節(jié)點(diǎn)處的母線的溫度、母線接頭處的溫度以及母線上的電流。測(cè)量節(jié)點(diǎn)3為中心節(jié)點(diǎn)，其余測(cè)量節(jié)點(diǎn)統(tǒng)稱為從節(jié)點(diǎn)。位于測(cè)量節(jié)點(diǎn)3的本實(shí)施例裝置相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，負(fù)責(zé)開啟網(wǎng)絡(luò)，組織從節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)工作，其包含遠(yuǎn)程傳輸模塊，以完成接收后臺(tái)任務(wù)命令、各從節(jié)點(diǎn)信息搜集和遠(yuǎn)程傳輸?shù)裙δ堋墓?jié)點(diǎn)的本實(shí)施例裝置間實(shí)際組網(wǎng)關(guān)系可根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際空間位置動(dòng)態(tài)組織，擔(dān)任路由節(jié)點(diǎn)或者只作為終端節(jié)點(diǎn)，本實(shí)施例中，測(cè)量節(jié)點(diǎn)I?2和3N-2?3N為終端節(jié)點(diǎn)，其余為路由節(jié)點(diǎn)。本實(shí)施例利用ZigBee技術(shù)，通過節(jié)點(diǎn)方式組織分布式無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)時(shí)感知、測(cè)量、采集各個(gè)分布對(duì)象的信息，并對(duì)其數(shù)據(jù)做出即時(shí)處理。
[0052]本實(shí)施例工作時(shí)，從節(jié)點(diǎn)的本實(shí)施例裝置測(cè)量數(shù)據(jù)被即時(shí)處理后與中心節(jié)點(diǎn)的本實(shí)施例裝置近距離無(wú)線交互，中心節(jié)點(diǎn)的本實(shí)施例裝置將測(cè)量數(shù)據(jù)即時(shí)處理后與后臺(tái)監(jiān)控遠(yuǎn)程交互。即時(shí)處理是對(duì)異常情況的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，包括溫升過高、電流異常等。后臺(tái)監(jiān)控遠(yuǎn)程交互的對(duì)象是相互連接的數(shù)據(jù)接收終端、監(jiān)控主站以及數(shù)據(jù)庫(kù)；后臺(tái)監(jiān)控遠(yuǎn)程交互的手段是GSM/GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)。
[0053]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的輸電線路測(cè)量裝置，其特征在于，包括: 第一溫度探頭，其設(shè)置在輸電線路的母線上，以檢測(cè)母線的溫度； 第二溫度探頭，其設(shè)置在輸電線路的母線接頭處，以檢測(cè)母線接頭處的溫度； 取能線圈，其副邊連接有采樣電阻，所述取能線圈檢測(cè)母線上的電流； 控制模塊，其與所述第一溫度探頭、第二溫度探頭分別連接，以根據(jù)第一溫度探頭和第二溫度探頭傳輸?shù)臏囟刃盘?hào)確定母線接頭處的溫升，所述控制模塊還與采樣電阻連接，并根據(jù)采樣電阻傳輸?shù)臄?shù)據(jù)獲得母線上的電流值； 供電裝置，其與所述控制模塊連接，以為所述輸電線路測(cè)量裝置供電； 無(wú)線傳輸模塊，其與所述控制模塊連接，以將控制模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)近距離發(fā)送出去，以及接收近距離傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的輸電線路測(cè)量裝置，其特征在于，所述控制模塊包括單片機(jī)。
3.如權(quán)利要求2所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的輸電線路測(cè)量裝置，其特征在于，所述單片機(jī)包括AD采樣模塊和主控CPU。
4.如權(quán)利要求3所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的輸電線路測(cè)量裝置，其特征在于，所述采樣電阻與AD采樣模塊之間連接有信號(hào)調(diào)理模塊，所述信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)采樣電阻輸出的信號(hào)進(jìn)行抬壓和濾波。
5.如權(quán)利要求4所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的輸電線路測(cè)量裝置，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理電路包括雙運(yùn)放芯片和與其連接的低通濾波器。
6.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的輸電線路測(cè)量裝置，其特征在于，所述供電裝置包括: 供電模塊，其包括感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈設(shè)于輸電線路上，以從輸電線路感應(yīng)取電； 限流漏斗，其與所述供電模塊的輸出端連接； 溢出開關(guān)，其與所述限流漏斗連接； 整流穩(wěn)壓?jiǎn)卧渑c所述限流漏斗連接； 儲(chǔ)能元件，其與所述整流穩(wěn)壓?jiǎn)卧B接，所述儲(chǔ)能單元還與控制模塊連接； 充電控制單元，其與所述溢出開關(guān)、儲(chǔ)能單元和控制模塊分別連接，以根據(jù)控制模塊的控制信號(hào)控制儲(chǔ)能單元的充放電。
7.如權(quán)利要求6所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的輸電線路測(cè)量裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)能元件包括蓄電池。
8.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的輸電線路測(cè)量裝置，其特征在于，所述無(wú)線傳輸模塊為ZigBee射頻模塊。
9.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的輸電線路測(cè)量裝置，其特征在于，還包括遠(yuǎn)程傳輸模塊，其與所述控制模塊連接，以將控制模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)送出去。
10.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的輸電線路測(cè)量裝置，其特征在于，還包括遠(yuǎn)程傳輸模塊，其集成于控制模塊內(nèi)，以將控制模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)送出去。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的輸電線路測(cè)量裝置，其包括：第一溫度探頭，設(shè)置在輸電線路的母線上，以檢測(cè)母線的溫度；第二溫度探頭，設(shè)置在輸電線路的母線接頭處，以檢測(cè)母線接頭處的溫度；取能線圈，其副邊連接有采樣電阻，所述取能線圈檢測(cè)母線上的電流；控制模塊，其與所述第一溫度探頭、第二溫度探頭分別連接，以根據(jù)第一溫度探頭和第二溫度探頭傳輸?shù)臏囟刃盘?hào)確定母線接頭處的溫升，控制模塊還與采樣電阻連接，并根據(jù)采樣電阻傳輸?shù)臄?shù)據(jù)獲得母線上的電流值；供電裝置，其與所述控制模塊連接，以為輸電線路測(cè)量裝置供電；無(wú)線傳輸模塊，其與所述控制模塊連接，以將控制模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)近距離發(fā)送出去以及接收近距離傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
【IPC分類】H02J7-02, G01K1-02, G01R31-02, G01R31-00, H02J17-00
【公開號(hào)】CN204405762
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520032595
【發(fā)明人】徐國(guó)強(qiáng), 趙臣, 仵宗生, 粱紅軍, 劉仰安, 周強(qiáng), 孫傳蒙, 李國(guó)昌, 陳碩, 陶連富
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)寧供電公司
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年1月16日