專利名稱：一種輸電線路非接觸測溫的在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于輸電線路非接觸測溫的在線監(jiān)測裝置，適用于電力輸電線路的在線監(jiān)測場合。
技術(shù)背景電力設(shè)施屬于國家基礎(chǔ)能源建設(shè)，具有舉足輕重的作用，電力建設(shè)和維護過程中， 輸電線路及電力設(shè)備的溫度監(jiān)測尤為重要，它反映了輸電線路及相關(guān)設(shè)備的工作狀態(tài)，過高的溫度會導致設(shè)備損壞引起電力中斷等事故，實時監(jiān)測輸電線路的溫度有利于及時發(fā)現(xiàn)及防止電力故障的出現(xiàn)。目前普遍應用的傳統(tǒng)的輸電線路發(fā)熱點(比如導線接頭、線夾) 檢測主要是通過人工的定向手動測試。具體的講，就是工作人員在地面通過手持式紅外測溫儀定期對所有的目標點或者疑似點進行測溫和數(shù)據(jù)統(tǒng)計。這樣存在如下幾點不足1、由于地理環(huán)境因素使得工作人員的測溫工作量非常大，監(jiān)測效率非常低下，有可能存在巡檢盲區(qū)，并且部分桿塔位于人跡罕至的高山峻嶺之中，不僅增加了檢修人員的勞動強度，而且山區(qū)蜂害、蛇害對員工的生命安全也構(gòu)成了嚴重威脅；2、無法實現(xiàn)高頻率、周期性、甚至實時性的目標點溫度監(jiān)測，對于保證電網(wǎng)的安全運行極為不利；3、由于工作人員是站在地面上遠距離測試線路發(fā)熱點的溫度，因此對手持式設(shè)備的工作距離要求很高，這也通常導致測量精度不夠高。同時，工作人員在測試時可能的晃動也會降低測量結(jié)果的參考價值。
發(fā)明內(nèi)容為了克服傳統(tǒng)的輸電線路測溫設(shè)備的缺陷，高效率的對輸電線路上的發(fā)熱點進行全方位的、實時的、高頻度的、系統(tǒng)性的準確的測試，特別對于高山、大川、江河等人工測試不方便地區(qū)的線路也能實現(xiàn)精確測溫，本發(fā)明提供一種輸電線路無線遠程實時紅外測溫裝置，該裝置通過非接觸方式測量輸電線路的溫度，同時利用無線方式將測溫數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_集控中心，多個裝置之間還可通過Zigbee方式構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明的裝置可代替現(xiàn)在普遍的人工手持式定向測試，為輸電線路測溫市場提供一種方便、高效、精確的新興產(chǎn)品。本實用新型解決問題的方法是，該裝置包括紅外測溫單元(1)、綜合信號處理單元 O)、雙模無線傳輸單元(3)、太陽能電池及充放電管理單元G)，紅外測溫單元(1)、綜合信號處理單元( 及雙模無線傳輸單元C3)集成在一個金屬盒體內(nèi)，太陽能電池及充放電管理單元⑷外置，綜合信號處理單元⑵分別與紅外測溫單元⑴和雙模無線傳輸單元⑶ 連接，太陽能電池及充放電管理單元⑷分別與紅外測溫單元(1)、綜合信號處理單元⑵ 及雙模無線傳輸單元C3)連接，提供電源供應。而且，紅外測溫單元(1)由多塊紅外測溫模塊構(gòu)成，紅外測溫模塊的數(shù)量根據(jù)實際需要增加和減少，紅外測溫模塊采用SPI總線方式與綜合信號處理單元(2)連接。而且，雙模無線傳輸單元(3)包括3G無線傳輸模塊和Zigbee無線傳輸模塊，3G 無線傳輸模塊負責在線測溫監(jiān)測裝置與后臺集控中心的數(shù)據(jù)通信，通過USB接口與綜合信號處理單元(2)連接，Zigbee無線傳輸模塊負責多個在線測溫監(jiān)測裝置之間的無線數(shù)據(jù)通信，多個在線測溫監(jiān)測裝置通過Zigbee通信協(xié)議構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，完成信息共享， Zigbee無線傳輸模塊通過USB接口與綜合信號處理單元( 連接。本實用新型的有益效果是(1)采用非接觸方式的紅外測溫模塊，避免了測量過程中感溫元件與被測對象發(fā)生直接接觸從而導致的傳感器會受到腐蝕、氧化、污染和還原，有利于提高感溫元件的工作壽命和測量精度。(2)使用3G CDMA移動通信網(wǎng)絡(luò)作為無線通信載體，工作人員不必到達電力現(xiàn)場進行手動測量，只需通過遠程集控中心軟件讀取、顯示前端設(shè)備的測溫數(shù)據(jù)即可，保證了工作人員的人身安全，提高了工作效率，節(jié)約了成本。(3)前端設(shè)備支持Zigbee協(xié)議，通過該無線協(xié)議，多個監(jiān)測終端可以構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)信息共享和節(jié)能，延長系統(tǒng)工作時間。

圖1是本實用新型的外型及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實用新型的元器件連接圖。圖3是圖2中綜合信號處理單元O)內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施方式
圖1是本實用新型的外型及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。本實用新型總共可分4個部分，包括紅外測溫單元(1)、綜合信號處理單元O)、雙模無線傳輸單元(3)、太陽能電池及充放電管理單元(4)。紅外測溫單元(1)、綜合信號處理單元( 、雙模無線傳輸單元C3)、太陽能電池及充放電管理單元，通過鋼架及鐵箱形成一個整體使用螺絲固定在在所監(jiān)測的輸電線路桿塔上，其中太陽能電池單元固定在專用斜體鋼架上固定，該鋼架尺寸為，斜邊1200mm、 高650mm、底邊寬560mm，底邊四角有四個螺柱孔，用于鋼架的固定，鋼架的斜面安裝太陽能硅板，更好的吸收太陽能，為其他單元提供電源支持。紅外測溫單元(1)、數(shù)字綜合信號處理單元O)、雙模無線傳輸單元C3)被集中安裝在鋁合金封閉盒體內(nèi)，盒體長、寬、高分別為 18Cm、9Cm、2Cm。鋁合金盒體通過螺絲與太陽能硅板剛性連接，系統(tǒng)整體通過高強度螺絲固定在電力傳輸線路的鐵塔上，安裝位置要求系統(tǒng)距離監(jiān)測點小于30m，太陽能硅板以太陽照射時間最長的角度安裝最佳，一個監(jiān)測裝置可以連接多個紅外測溫模塊，最大支持16個紅外測溫模塊的同時連接。圖2是本實用新型元器件連接圖。紅外測溫單元⑴選用Melexis公司的 MLX9060IEZA-CAA紅外測溫模塊，該模塊以MLX90247熱電元件作為紅外感應部分，模塊的溫度測量范圍從巧5攝氏度至125攝氏度，精度+/-0. 5攝氏度，分辨率0. 5攝氏度，測量周期10 180攝氏度。紅外測溫單元通過SPI總線接口與綜合信號處理單元( 連接，將測得的輸電線路監(jiān)測點溫度傳輸?shù)骄C合信號處理單元( ，綜合信號處理單元( 選用ADI公司的Blackfin系列BF53處理器，主頻300MHZ，功耗僅為0. 15mff/MMAC,處理器運行RtLinux 操作系統(tǒng)和智能數(shù)據(jù)處理算法。無線通信單元(3)由3G無線通信模塊和Zigbee無線通信模塊構(gòu)成，其中3G無線通信模塊選用華為公司的EM700，該模塊支持GSM/GPRS以及UMTS多模通信，根據(jù)實際通信條件選擇合適的模式，通過USB總線與綜合信號處理單元( 連接， 將處理后的溫度數(shù)據(jù)通過3G無線通信信道傳輸?shù)胶笈_集控中心，Zigbee無線通信模塊選用美國MaxStream公司的XBee-PRO S2b,該模塊工作頻率2. 4GHz，功耗60mW，RF傳輸速率 250Kbps，通過UART接口與綜合信號處理單元( 連接，實現(xiàn)多個監(jiān)測裝置之間的無線通信連接，多個監(jiān)測裝置之間通過Zigbee無線通信模塊構(gòu)成無線局域網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)信息共享和節(jié)能。太陽能電池及充放電單元由太陽能電池和充放電單元構(gòu)成，充放電單元由51單片機及外圍電路實現(xiàn)，太陽能電池及充放電單元為紅外測溫單元(1)、綜合信號處理單元⑵ 及雙模無線傳輸單元(3)提供直流電源，分別為5V、3. 3V及9V電源。圖3是圖2中綜合信號處理單元(2)內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖，主要包括溫度數(shù)據(jù)處理單元和傳感器網(wǎng)絡(luò)處理單元，其中溫度數(shù)據(jù)處理單元主要由黑體標定模塊、濾波處理模塊、輻射溫度計算模塊以及真實溫度計算模塊構(gòu)成，黑體標定模塊負責高精度參考溫度，采用差值查表法實現(xiàn)。濾波處理模塊對采集到的紅外溫度信號進行噪聲去除及數(shù)據(jù)過濾，主要采用低通濾波算法，輻射溫度計算模塊和真實溫度計算模塊對溫度標定公式計算得到的輻射溫度進行換算的到目標物體的真實溫度值。傳感器網(wǎng)絡(luò)單元主要實現(xiàn)的匯聚節(jié)點的功能， 主要由數(shù)據(jù)匯聚模塊、數(shù)據(jù)濾波模塊以及數(shù)據(jù)融合模塊構(gòu)成。數(shù)據(jù)匯聚模塊負責收集和匯總各終端節(jié)點采集監(jiān)測裝置的監(jiān)測溫度，數(shù)據(jù)濾波模塊采用GRUBBS算法對數(shù)據(jù)匯聚模塊的數(shù)據(jù)進行濾波和檢測，剔除有誤差的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)融合模塊采用自適應加權(quán)融合算法，利用方差作為融合依據(jù)，使方差達到最小分配權(quán)數(shù)，各終端節(jié)點的測溫數(shù)據(jù)通過匯聚節(jié)點進行數(shù)融合傳輸?shù)胶笈_集控中心。本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型應不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
權(quán)利要求1.一種用于輸電線路非接觸測溫的在線監(jiān)測裝置，其特征在于該裝置包括紅外測溫單元(1)、綜合信號處理單元O)、雙模無線傳輸單元(3)、太陽能電池及充放電管理單元 G)，紅外測溫單元(1)、綜合信號處理單元( 及雙模無線傳輸單元C3)集成在一個金屬盒體內(nèi)，太陽能電池及充放電管理單元(4)外置，綜合信號處理單元( 分別與紅外測溫單元⑴和雙模無線傳輸單元⑶連接，太陽能電池及充放電管理單元⑷分別與紅外測溫單元(1)、綜合信號處理單元( 及雙模無線傳輸單元C3)連接，提供電源供應。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路非接觸測溫的在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述紅外測溫單元(1)由多塊紅外測溫模塊構(gòu)成，紅外測溫模塊的數(shù)量根據(jù)實際需要增加和減少，紅外測溫模塊采用SPI總線方式與綜合信號處理單元(2)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路非接觸測溫的在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述雙模無線傳輸單元(3)包括3G無線傳輸模塊和Zigbee無線傳輸模塊，3G無線傳輸模塊負責在線測溫監(jiān)測裝置與后臺集控中心的數(shù)據(jù)通信，通過USB接口與綜合信號處理單元(2)連接，Zigbee無線傳輸模塊負責多個在線測溫監(jiān)測裝置之間的無線數(shù)據(jù)通信，多個在線測溫監(jiān)測裝置通過Zigbee通信協(xié)議構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，完成信息共享，Zigbee無線傳輸模塊通過UART接口與綜合信號處理單元( 連接。
專利摘要本實用新型涉及一種輸電線路非接觸測溫的在線監(jiān)測裝置，集成在一個金屬盒體內(nèi)，包括紅外測溫單元(1)、綜合信號處理單元(2)、雙模無線傳輸單元(3)、太陽能電池及充放電管理單元(4)，綜合信號處理單元(2)分別與非接觸紅外測溫單元(1)和雙模無線傳輸單元(3)連接，太陽能電池及充放電管理單元(4)分別與紅外測溫單元(1)、綜合信號處理單元(2)及雙模無線傳輸單元(3)連接，提供電源供應。多個監(jiān)測裝置可通過內(nèi)置的Zigbee無線傳輸模塊構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息共享和節(jié)能。本實用新型的裝置可代替現(xiàn)在普遍的人工手持式定向測試，為輸電線路測溫市場提供一種方便、高效、精確的新興產(chǎn)品。
文檔編號H04W84/18GK202101761SQ20112018113
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者阮晴 申請人:阮晴