專(zhuān)利名稱(chēng)：一種智能遠(yuǎn)程溫度采集傳輸模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及到智能傳感、嵌入式系統(tǒng)、無(wú)線通信等技術(shù)，尤其是涉及一種智能遠(yuǎn)程溫度采集傳輸模塊。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)用電量日益增加，電力供應(yīng)量也隨之持續(xù)快速增長(zhǎng)，給高壓電網(wǎng)設(shè)備帶來(lái)了一系列的安全問(wèn)題，為了預(yù)防各類(lèi)電力事故，安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)的工作量快速加大，作為高壓電網(wǎng)設(shè)備安全運(yùn)行的主要參數(shù)一輸變線路接頭溫度的監(jiān)測(cè)工作更是日趨繁重。然而長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)電網(wǎng)設(shè)備的安全使用沒(méi)有得到足夠的重視，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比， 我國(guó)電網(wǎng)的平均故障率偏高，其中最主要的原因就是缺乏對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)有效的在線監(jiān)測(cè)手段，其中對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行溫度在線監(jiān)測(cè)是其中很重要的一個(gè)方面。我國(guó)的高壓輸電線路分布廣泛，且多位于野外，單獨(dú)構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)不僅費(fèi)用高，而且網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建好后利用率也很低。由于能源供給不方便，經(jīng)過(guò)思考，決定根據(jù)電磁感應(yīng)原理， 使用電流互感器從高壓輸電線路取得電能，但這樣的方案面臨兩個(gè)難題一是由于高壓輸電線路上的傳輸電流不穩(wěn)定，通常在數(shù)十安培至數(shù)百安培之間變化，如果用電流互感器從線路上取電，在電流互感器二次側(cè)獲得的電流也會(huì)隨線路電流的變化而變化，而電流互感器的特性決定了其工作時(shí)二次側(cè)不能開(kāi)路；二是由于高壓輸電線路帶有超高電壓，如果選用市售成品測(cè)溫模塊和GPRS DTU模塊配合進(jìn)行溫度采集傳輸，由于電流互感器取電方式取得的低壓電源無(wú)法與高電壓間實(shí)現(xiàn)有效絕緣隔離，會(huì)使后續(xù)連接的無(wú)線接收模塊和GPRS DTU模塊也成為高壓帶電體，這與原設(shè)計(jì)的工作環(huán)境發(fā)生了很大變化，會(huì)導(dǎo)致測(cè)溫模塊和 GPRS DTU模塊不能正常工作甚至損壞。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能自動(dòng)檢測(cè)高壓輸電線路連接點(diǎn)的溫度，并傳輸至internet公網(wǎng)的智能遠(yuǎn)程溫度采集傳輸模塊。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種智能遠(yuǎn)程溫度采集傳輸模塊，包括電流互感器、取電控制單元、溫度采集處理單元、GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元、溫度傳感器單元和微控制器智能故障自診斷單元，電流互感器接入取電控制單元，取電控制單元、 溫度傳感器單元和微控制器智能故障自診斷單元均接入溫度采集處理單元，溫度采集處理單元接入GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元，智能故障自診斷單元也接入GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元。其中取電控制單元從電流互感器取得電能并轉(zhuǎn)換為溫度采集處理系統(tǒng)所需的直流電源；溫度采集處理單元對(duì)溫度傳感器單元測(cè)得的溫度信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和存儲(chǔ)；微控制器和智能故障自診斷單元負(fù)責(zé)控制溫度采集單元對(duì)溫度的定期采集，并將溫度采集處理單元調(diào)理后的溫度信號(hào)匯總打包再通過(guò)GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元上傳至internet公網(wǎng)，同時(shí)還對(duì)整個(gè)溫度采集和傳輸過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)系統(tǒng)存在的故障實(shí)施智能故障自診斷。GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元是GPRS DTU的全稱(chēng)，在國(guó)內(nèi)目前實(shí)際上對(duì)GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元具有更加明確的約定是專(zhuān)門(mén)用于將串口數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的GPRS無(wú)線設(shè)備。 溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多，按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)，這里采用的是接觸式測(cè)量方式，測(cè)溫傳感器選用的是數(shù)字式溫度傳感器，它具有直接輸出數(shù)字信號(hào)，易于微控制器識(shí)別、測(cè)溫精度高、熱慣性小、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)；電流互感器原理依據(jù)的是電磁感應(yīng)原理。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測(cè)量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過(guò)，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時(shí)，它的2次回路始終是閉合的，因此測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。其中所述的取電控制單元包括電流互感器、整流濾波電路、儲(chǔ)能電路、DC/DC穩(wěn)壓電路和取電功率調(diào)節(jié)電路，電流互感器分別接入整流濾波電路和取電功率調(diào)節(jié)電路，整流濾波電路接入儲(chǔ)能電路，儲(chǔ)能電路接入DC/DC穩(wěn)壓電路。本實(shí)用新型一種智能遠(yuǎn)程溫度采集傳輸模塊集高壓取電、溫度采集匯總、GPRS網(wǎng)絡(luò)連接并發(fā)送溫度數(shù)據(jù)、自身故障智能診斷等功能于一體；每個(gè)模塊由一片高性能微控制器(MCU)集中控制，可自動(dòng)按預(yù)定的時(shí)間周期對(duì)附近的連接點(diǎn)溫度自動(dòng)采集匯總，并通過(guò) GPRS無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)上傳至internet公網(wǎng)，并隨時(shí)對(duì)各測(cè)溫傳感器和模塊自身工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常也會(huì)將故障代碼通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至internet公網(wǎng)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型一種智能遠(yuǎn)程溫度采集傳輸模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中的取電控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型一種智能遠(yuǎn)程溫度采集傳輸模塊，包括電流互感器、取電控制單元、溫度采集處理單元、GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元、溫度傳感器單元和微控制器智能故障自診斷單元，電流互感器接入取電控制單元，取電控制單元、溫度傳感器單元和微控制器智能故障自診斷單元均接入溫度采集處理單元，溫度采集處理單元接入GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元，智能故障自診斷單元也接入GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元。其中取電控制單元從電流互感器取得電能并轉(zhuǎn)換為溫度采集處理系統(tǒng)所需的直流電源；溫度采集處理單元對(duì)溫度傳感器單元測(cè)得的溫度信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和存儲(chǔ)；微控制器和智能故障自診斷單元負(fù)責(zé)控制溫度采集單元對(duì)溫度的定期采集，并將溫度采集處理單元調(diào)理后的溫度信號(hào)匯總打包再通過(guò)GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元上傳至internet公網(wǎng)，同時(shí)還對(duì)整個(gè)溫度采集和傳輸過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)系統(tǒng)存在的故障實(shí)施智能故障自診斷。GPRS數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程如下傳輸開(kāi)始，首先讀出內(nèi)部FLASH中保存的工作參數(shù)，包括GPRS撥號(hào)參數(shù)、數(shù)據(jù)中心IP地址等等，事先已經(jīng)配置好。GPRS DTU登陸GSM網(wǎng)絡(luò)，然后進(jìn)行GPRS PPP撥號(hào)。撥號(hào)成功后，本遠(yuǎn)程溫度采集模塊(以下簡(jiǎn)稱(chēng)模塊)將獲得一個(gè)由移動(dòng)隨機(jī)分配的內(nèi)部IP地址(一般是10. X. X. X)。也就是說(shuō)，模塊處于移動(dòng)內(nèi)網(wǎng)中，而且其內(nèi)網(wǎng)IP地址通常是不固定的，隨著每次撥號(hào)而變化。我們可以理解為這時(shí)模塊是一個(gè)移動(dòng)內(nèi)部局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)與外部hternet公網(wǎng)的通信。這與局域網(wǎng)內(nèi)的電腦通過(guò)網(wǎng)關(guān)訪問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)的方式相似。模塊主動(dòng)發(fā)起與數(shù)據(jù)中心的通信連接，由于模塊處于移動(dòng)內(nèi)網(wǎng)，而且IP地址不固定。因此，只能由模塊主動(dòng)連接數(shù)據(jù)中心，而不能由數(shù)據(jù)中心主動(dòng)連接模塊。這就要求數(shù)據(jù)中心具備固定的公網(wǎng)IP地址或固定的域名。數(shù)據(jù)中心的公網(wǎng)IP地址或固定的域名作為參數(shù)存儲(chǔ)在模塊內(nèi)，以便模塊一旦上電撥號(hào)成功，就可以主動(dòng)連接到數(shù)據(jù)中心。具體地講，模塊通過(guò)數(shù)據(jù)中心的IP地址(如果是采用中心域名的話(huà)，先通過(guò)中心域名解析出中心IP地址)以及端口號(hào)等參數(shù)，向數(shù)據(jù)中心發(fā)起TCP或UDP通信請(qǐng)求。在得到中心的響應(yīng)后，模塊即認(rèn)為與中心握手成功，然后就將需傳送的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳至internet公網(wǎng)。溫度數(shù)據(jù)傳輸完成后模塊自動(dòng)斷開(kāi)與中心的連接。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多，按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)，這里采用的是接觸式測(cè)量方式，測(cè)溫傳感器選用的是數(shù)字式溫度傳感器， 它具有直接輸出數(shù)字信號(hào)，易于微控制器識(shí)別、測(cè)溫精度高、熱慣性小、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)；電流互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測(cè)量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過(guò)， 二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時(shí)，它的2次回路始終是閉合的，因此測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。其中所述的取電控制單元包括電流互感器、整流濾波電路、儲(chǔ)能電路、DC/DC穩(wěn)壓電路和取電功率調(diào)節(jié)電路，電流互感器分別接入整流濾波電路和取電功率調(diào)節(jié)電路，整流濾波電路接入儲(chǔ)能電路，儲(chǔ)能電路接入DC/DC穩(wěn)壓電路。本實(shí)用新型的工作原理是取電控制單元先對(duì)電流互感器從高壓輸電線路上通過(guò)電磁耦合得到的能量進(jìn)行調(diào)節(jié)，將多余的能量通過(guò)取電功率調(diào)節(jié)電路泄放掉，然后將符合要求的部分能量送入整流濾波電路變成50V左右的直流電，再經(jīng)儲(chǔ)能電路進(jìn)一步增強(qiáng)該直流電的穩(wěn)定性，最后通過(guò)DC/DC電路穩(wěn)壓輸出12V直流電。其中的關(guān)鍵部分是取電功率調(diào)節(jié)電路，基本原理是檢測(cè)進(jìn)入整流濾波電路的電壓值，當(dāng)檢測(cè)到該電壓超過(guò)額定值時(shí)，將會(huì)控制可控硅導(dǎo)通，從而將多余的能量經(jīng)由可控硅泄放，以免過(guò)多的能量進(jìn)入后續(xù)電路而造成過(guò)電壓損壞。智能遠(yuǎn)程溫度采集傳輸模塊由一片高性能微控制器集中控制，協(xié)調(diào)有序地完成計(jì)時(shí)、溫度巡回檢測(cè)、溫度數(shù)據(jù)處理匯總、GPRS網(wǎng)絡(luò)連接、IP地址搜尋、數(shù)據(jù)傳輸、智能故障自診斷等工作過(guò)程。測(cè)溫間隔時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)端IP地址、網(wǎng)絡(luò)端口號(hào)、測(cè)溫點(diǎn)數(shù)等參數(shù)均可通過(guò)設(shè)置按鍵由用戶(hù)自由設(shè)定并在液晶屏幕上顯示。正常工作時(shí)，液晶屏幕上還將即時(shí)顯示各種工作狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)自診斷到存在故障時(shí)，也會(huì)在液晶屏上顯示相應(yīng)代碼，同時(shí)將故障代碼通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到終端。由于本溫度采集傳輸部分將和取電部分相連接而成為高壓帶電體，為避免高壓電磁場(chǎng)影響微控制器的正常工作，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，殼體使用了雙層金屬網(wǎng)進(jìn)行電磁場(chǎng)屏蔽、電路配置了硬件看門(mén)狗；軟件上也使用了軟件看門(mén)狗、軟件陷阱等多種防程序跑飛措施。本實(shí)用新型一種智能遠(yuǎn)程溫度采集傳輸模塊是一種適用于高壓輸電線路連接點(diǎn)溫度測(cè)量的智能遠(yuǎn)程溫度采集傳輸模塊。針對(duì)高壓輸電線上測(cè)溫點(diǎn)分散的特點(diǎn)，采用GPRS 數(shù)據(jù)傳輸模塊將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)的方案，使用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，直接進(jìn)行測(cè)點(diǎn)溫度采集，將溫度采集、數(shù)據(jù)處理匯總、GPRS數(shù)據(jù)傳送等功能集中到一個(gè)模塊中，由一片高性能微控制器統(tǒng)一指揮完成，同時(shí)增加了系統(tǒng)智能故障自診斷功能；針對(duì)高壓輸電線路地處野外環(huán)境，獲取模塊工作所需能源困難的實(shí)際情況，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了利用電流互感器從高壓輸電線路取得低壓直流電源的電路；本模塊因從高壓輸電線路取電，無(wú)法實(shí)現(xiàn)絕緣隔離，致使本模塊工作時(shí)將成為高壓帶電體。因此，在硬件設(shè)計(jì)和軟件編制上均采取了多種措施，以避免強(qiáng)烈的高壓電磁場(chǎng)對(duì)微控制器和其它電子元器件工作的影響。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種智能遠(yuǎn)程溫度采集傳輸模塊，其特征在于包括電流互感器、取電控制單元、溫度采集處理單元、GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元、溫度傳感器單元和微控制器智能故障自診斷單元，電流互感器接入取電控制單元，取電控制單元、溫度傳感器單元和微控制器智能故障自診斷單元均接入溫度采集處理單元，溫度采集處理單元接入GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元，智能故障自診斷單元也接入GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能遠(yuǎn)程溫度采集傳輸模塊，其特征在于所述取電控制單元包括電流互感器、整流濾波電路、儲(chǔ)能電路、DC/DC穩(wěn)壓電路和取電功率調(diào)節(jié)電路，電流互感器分別接入整流濾波電路和取電功率調(diào)節(jié)電路，整流濾波電路接入儲(chǔ)能電路，儲(chǔ)能電路接入DC/DC穩(wěn)壓電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種能自動(dòng)檢測(cè)高壓輸電線路連接點(diǎn)的溫度，并傳輸至internet公網(wǎng)的智能遠(yuǎn)程溫度采集傳輸模塊，其包括電流互感器、取電控制單元、溫度采集處理單元、GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元、溫度傳感器單元和微控制器智能故障自診斷單元，電流互感器接入取電控制單元，取電控制單元、溫度傳感器單元和微控制器智能故障自診斷單元均接入溫度采集處理單元，溫度采集處理單元接入GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元，智能故障自診斷單元也接入GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元，本實(shí)用新型一種智能遠(yuǎn)程溫度采集傳輸模塊集高壓取電、溫度采集匯總、GPRS網(wǎng)絡(luò)連接并發(fā)送溫度數(shù)據(jù)、自身故障智能診斷等功能于一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，工作穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)H04L29/12GK202057425SQ20112014133
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者何浪濤, 呂泳川 申請(qǐng)人:自貢市三人實(shí)業(yè)有限公司