技术领域：

本实用新型涉及自动监测技术，特别涉及一种智能无线温度监测系统。

背景技术：

供电系统电力运行的过程中，必须对电力设备，特别是高压电力设备的各 连接点、各刀闸的动静触头、电缆连接头等部位的温度进行监测，以防因温度 的升高而引起设备故障、影响电网的安全运行。现行的测温方法是：由操作人 员手持“测温枪”对需要测量的测点进行巡回监测，然后上机汇总、统计分析， 以发现可能存在的的问题。这种监测方法不能达到任何时间的实时检测，不能 及时地发现故障隐患、而作出警告预报，况且消耗许多人力资源，每次巡测还 需要花费大量的时间。

发明内容：

本实用新型提出了一种智能无线温度监测系统，目的在于对电力设备、特 别是高压电力设备各连接部位的温度变化情况进行有效的全天候实时监测、调 控，实现对电网运行的自动化监控，保障电网运行的安全。

本实用新型的技术解决方案

本系统主要包括温度采集子系统，无线接收管理终端、监视调控分系统。 所述的温度采集子系统由若干个无线测温装置组成，该无线测温装置主要部件 至少包含有无线接收模块、A/D转换器、逻辑接口、电源管理模块的射频器， 以及与射频器相连的温度传感器、天线、可编程存储器、只读存储器、时钟信 号控制器、外电源。其中：射频器的A/D转换器连接温度传感器；无线接收模 块连接天线；逻辑接口连接可编程存储器、只读存储器、时钟信号控制器；外 电源同时连接射频器电源管理模块、温度传感器、可编程存储器、只读存储器、 时钟信号控制器。所述的无线测温装置中心处理芯片射频器的逻辑接口与可 编程存储器相连，逻辑接口为中心处理芯片提供了运行程序，时钟芯片与逻辑 接口和只读存储器相连，为中心处理芯片和只读存储器提供实时时钟，只读存 储器与逻辑接口相连，为中心处理芯片提供写控制信号；射频器的无线接收模 块与天线相连，能够进行无线发射；A/D转换器对温度信号进行转换，外电源 作为各个芯片的总供电源。本实用新型每一台无线测温装置通过温度传感器连 接每一处温度测量点。

所述的无线接收管理终端包括至少含有无线接收模块、逻辑接口、电源管 理模块的射频器，以及与射频器相连的天线、可编程存储器、地址开关、通信 串行接口、外电源等。其中：射频器的无线接收模块连接天线，逻辑接口连接 各通信串行接口，并连接地址开关，外电源同时连接射频器、电源管理模块，可 编程存储器及各通信串行接口。所述无线接收管理终端中心处理芯片射频器与 可编程存储器相连为中心处理芯片提供所需要的核心处理程序，串口能够将中 心处理芯片的数据信号与其他相同接口的设备进行通信，地址开关可设置无线 接收管理终端的地址，射频器与天线相连，能够进行无线接收，电源为各个部 件提供安全可靠的工作电源。

所述监视调控分系统包括本地站端监视子系统、调控端监测子系统，两者 的硬件组成为计算机及光纤通信设置。站端监测计算机通过通信串行接口连接 无线接收管理终端，调控端监测计算机经光纤通讯设备及另一通信串行接口与 无线接收管理终端相连接。

以上组成件及其相互连接关系构成了本系统的整体结构框架。

本实用新型的进一步技术解决方案：

(一)本实用新型的各组成器件经各种试验后，精选NRF9E5芯片为射频 器、25AA320芯片为可编程序存储器、PCF8563T芯片为时钟信号控制器、 AT24C256芯片为只读存储器、通信串行接口分别选用MAX232、MAX485芯片， 同时，无线选用单端50欧天线，地址开关选用数字开关，温度传感器选用 PT1000。

(二)本实用新型的无线测温装置总外电源设计为互感器/太阳能和电池联 合供电的方式，互感器/太阳能一边为系统供电，同时又给电池充电。

本实用新型的有益效果：

(一)能对电力设备，特别是高压电力设备各连接点的温度进行实时的全 面监控，当设备的运行温度超过预设告警温度值时，系统将自动告警，以便及 时采取措施，保证电网安全可靠运行。

(二)本系统不存在人工测温造成的误差，其无线测温装置的感温元件紧 贴在被测接点的表面，精度高，可靠性强。

(三)本系统结构简单，维护方便，智能化程度高。

附图说明：

附图1为本实用新型系统构成框图

附图2为本实用新型温度采集子系统包含的一个无线测温装置电路结构框 图

附图3为本实用新型无线接收管理终端电路结构框图

附图4A、4B、4C为本实用新型实施例中无线测温装置电路的连接示意图

其中：图4A为射频器NRF9E5芯片与温度传感器PT1000/PT100及恒流源 LM234芯片、可编程存储器25AA320芯片、晶体16M电路连接示意图

图4B为射频器NRF9E5芯片与只读存储器AT24C256芯片、时钟信号控制 器PCF8563T时钟芯片电路连接示意图

图4C为射频器NRF9E5芯片与外电源电路连接示意图

附图5A、5B为本实用新型实施例中无线接收管理终端的电路连接示意图

其中：图5A为射频器NRF9E5芯片与通信串口MAX232芯片、MAX485芯 片的电路连接示意图

图5B为射频器NRF9E5芯片与数字开关地址开关、可编程存储器25AA320 芯片电路连接示意图。

具体实施方式：

本系统的总体构成如图1所示，图中：I为温度采集子系统，其1、2、3、…… N为各独立的无线测温装置，11、12、13……1N为电网中的各被测温部位。本 系统的无线测温装置的外形为小型盒体，该盒体可串在被测处，而其感温元件 紧贴在被测物件的表面；II为一个无线接收管理终端，其中21为其组成件无线 发接收器、22为通信管理器。I与II之间采用无线通讯方式，无线接收管理终 端装置设置在地面可接收到温度采集子系统的无线通讯信号之处便可。III为监 视、调控子系统，图中，31为本地监控器、PCM为光纤通道、32为远程调度监 控、33为数据库服务器。

图2、图3分别进一步示出温度采集子系统中任一无线测温装置、无线接收 管理终端装置的电路结构框图。图中4均为同类功能的射频器，它们各自选用 所需要功能的模块内电路与所匹配的不同设计的外围电路，分别处理完成电压 信号的无线发送与接收。

图4A、B、C图5A、B为本实用新型具体实施例所选用芯片之间功能脚及 其所用电元器件的连接示图。

本系统实施例中所选用作为射频器NRF9E5芯片，为工作频433/868/915MHZ、 以1.9V-3.6V单电源供电，32脚QFN封装(5×5mm)、发射功率为10dBm，接 收灵敏度-100dBm的芯片。

图4A、B、C所示的无线测温装置的电路连接、即为中心处理芯片与其它 芯片连接关系图。在本实施例中，中心处理芯片选用NRF9E5芯片，其32只功 能脚中，P02第2脚、P06第8脚、P07第9脚、XTA12第15脚、VSS第18脚、 AREF第30脚为空置状态。而VSS第5、16、22、24脚接地，P01第1脚连接电 阻R41、串接发光二极管RUN1，以其闪烁指示测温装置运行情况，其余功能脚 根据NRF9E5射频芯片外围电路设计要求而匹配连接。

本实施例中，无线测温装置的NRF9E5射频芯片与下列外围阻件电路连接说 明如下：

如图4A所示，(一)温度传感器，本实施例采用PT1000/PT100芯片，作为 进行温度采集，它是根据金属铂在温度变化时自身电阻值将随之改变的特性而 应用于温度测量，PT1000芯片是采用LM234(ILM134/ILM334)芯片作为恒流源， 电流Iout＝0.134V/RI，而这种电阻信号需转换为电压信号，供芯片NRF9E5识别， 其与电压的转换关系公式为Vtep＝Iout×Ppt。因而，NRF9E5芯片的AIN3第 26脚(AD转换)接LM234的2路温度信号转换电压信号；AIN2第27脚(AD转 换)接LM234的1路温度信号转换电压信号。

(二)可编程存储器，本实施例采用25AA320芯片用于存储在NRF9E5上运 行的应用程序。NRF9E5芯片的MOSI模似信号的10脚与25AA320芯片的SI模拟 信号输入的5脚相连；NRF9E5芯片的MISO模拟信号输出的11脚与25AA320芯 片的S0模拟信号输入的2脚相连；NRF9E5芯片的SCK时钟模拟信号的12脚与 25AA320芯片的SCLK时钟模拟信号的6脚相连，NRF9E5芯片的EECSN片选信号 的13与25AA320芯片的CS片选信号1脚相连。25AA320芯片的其它功能脚WP 写信号3脚连接有电阻R14再接地(GND)以拉高电平，HOLD之7脚与电阻R13 再与外电源相连，电源管理模块内电源VCC之8脚也与外电源相连接。

(三)天线，本实施例采用单端50欧天线，NRF9E5芯片ANT2之21脚通过 电感L2和电容C3直接连接外天线，ANT1之20脚通过电感L3和电容C2直接接 地。NRF9E5芯片20号脚与21号脚之间通过L2相连。

如图4B所示，(四)时钟信号控制器，本实施例采用PCF8563T时钟芯片， 该芯片的串行时钟SCL、串行数据SDA为射频器和只读存储器提供时钟和串行数 据传输信号。NRF9E5芯片P03串行数据信号3脚与PCF8563T芯片SDA串行数据 传输5脚相连；NRF9E5芯片P04之6脚时钟控制信号与PCF8563T芯片的INT3 脚相连；NRF9E5芯片的P00串行时钟信号32脚与PCF8563T芯片的SCL串行时 钟信号6脚相连。PCF8563T芯片的X1-iut之1脚为时钟频率输入，X2-out之2 脚为时钟频率输出，外接晶振频率由X2晶体提供，其2脚与4脚之间并联有C31、 C32、C33、C34、C35多组电容，用以调节晶振频率的精度；其3脚与7脚之间 并联有R15、R16再连接外电源，7脚为CTKout时钟信号输出，8脚电源管理模 块VCC内电源接外电源。

(五)只读存储器，本实施例采用AT24C256芯片，主要为射频器提供写控 制信号。该芯片共有8个功能脚，其A0第1脚、A1第2脚、ASS第4脚接地， A2第3脚空置，SDA串行数据传输5脚与上述PCF8563T芯片5脚、NRF9E5芯片 之3脚相连；SCL串行时钟信号6脚与PCF8563T 6脚、NRF915之32脚相连， VCC电源8号脚接外电源。

如图4C所示，(六)外电源，本实用新型为保证系统能够持续性正常工 作，采用互感器/太阳能和电池联合供电方式，互感器交流电经整流限压为系统 的正常工作提供电源，又能同时对电池充电，以保证锂电池电量充足。互感器 和电池联合供电方式，是先对电流型互感器提供的电压电流进行初步处理，处理 后的电源进入本电路板。它一是为系统提供工作电源，由二极管D1、电阻R11、 R5、与AMS1117稳压源组成一个回路，稳压源输出的电压作为系统的工作电源； 二是为电池充电，由串联的二极管D2、电阻R51连接电池BT1的正极。太阳能和 电池联合供电方式，一由太阳能供电，是将电阻R5和R11串联后接地，直接为系 统供电，二为电池充电，需由锂电池充电管理芯片LTC4504L芯片6号脚与电阻 R6串联、3号脚与电池正极直接相连，完成对电池的充电。电池的控制回路由并 联的三极管9015、9013，三极管9015的发射极与三极管9013的基极之间连接 有电阻R22，三极管9015的基极与三极管9013的集电极之间连接有电阻R10， 三极管9015集电极与三极管9013的发射极之间串联电阻R12和R8并接地，同 时三极管9015集电极与二极管D5和电感L1串联，电感两端并联有电容C4、C7、 C8、C9、C10、C6、C21、C22和电解电容CT2接地，完成对电池充电管理，保证 系统工作电源的可靠性。

如图5A、B所示的为本实施例无线接收管理终端射频器与其它外围组件电 路连接关系图。

本实施例的无线接收管理终端射频器同样选用NRF9E5芯片作为射频器，， 但其功能脚与外围组件各芯片的连接方式有别。其中：XTAL2之15脚、VSS18 脚，AIN3之26脚、AIN2 27脚、AIN1 28脚、AIN029脚、AREF30脚为空置状态； VSS 5脚、VSS 16脚、VSS 24脚接地，P01之1脚与电阻R33、发光二极管RXDI 相连，以观察RXDI闪烁指示接收情况，P02之2脚与电阻34、发光二极管TXD1 相连，以观察TXD1闪烁指示发射情况，P03之3脚与电阻32和二极管RUN1相 连，以观察RUN1闪烁指示运行情况，其余功能脚根据NRF9E5射频芯片外围电 路设计要求匹配连接。其中：本NRF9E5芯片的10-25功能脚外连方法相同于 上述无线测温装置中NRF9E5的10-25功能脚。

本实施例中，无线接收管理终端的NRF9E5射频芯片与下列外围阻件电路连 接说明如下：

如图5B所示，(一)可编程存储器，本实施例选用25AA320，其与本NRF9E5 芯片的两者的脚连接方式相同于所述无线测温装置中的脚连接方式。

如图5A所示，(二)点对点传输通信串口，本实施例采用MAX232芯片，以 方便本地设备点对点之的间的通信，MAX232芯片共有16个功能脚，除接地、接 电源及空置外，其C1+之1脚与C1-之3脚之间设有电容C3；V+2脚与DSV电 源点之间设有C6，同时连接并联的电容C11、C12再接地，C2+之4脚与V2-之5 脚之间设有电容C3；V-之6脚通过电容CT接地，并与15脚相连，在与DSV电 源点之间设有电容C5；T20UT 7脚、R2IN 8脚相连接；R20UT 9脚与外电源之 间设有二极管D1、和电阻R1。

(三)差分传输通讯串口，本实施例采用MAX485芯片，该芯片共有8个功 能脚，除接地脚、电源脚之外，其余功能脚外连方式是，R接收输出1脚与3.3V 电源点之间串有二极管D2、电阻R1；RE接收输出2脚在与D5V电源之间设有 电阻R2；DE驱动输出3脚与2脚相连，而且2脚、3脚均于NRF9E5芯片32 脚相连；D驱动输入4脚与D5V电源之间设有电阻R3，同时设有二极管D4与 NRF9E5芯片2脚、MAX232芯片10脚相连；接收输入和驱动输出6脚和7脚 相连，并在6、7脚之间设有电阻R6，同时6脚与5V电源点之间还有R5，7 脚与接地之间设有电阻R4。

如图5B所示，(四)地址开关，本实施例采用数字开关，NRF9E5芯片P04 之6脚与地址开关SW-DIP2之2脚相连；NRF9E5芯片P05之7脚与地址开关 SW-DIP-2之1脚相连；NRF9E5芯片P06之8脚与地址开关SW-DIP-1之2脚相 连；NRF9E5芯片P07之9脚与地址开关SW-DIP-1之1脚相连。

(六)天线，其连接方式等相同与无线测温装置中的连接方式。

(七)外电源，外接220V交直流变5V直流的电源，与AMS1117稳压源器 件电压入口连接，经过稳压源器件后，输出的电压作为系统的工作电源。

以下简述本实用新型的工作过程

当系统处于工作状态下，无线测温装置的温度传感器，随温度变化阻值发 生变化，在温度传感器两端的电压也随温度变化而变化(温度传感器由电流源 提供的恒定电流)，中心处理芯片的A/D转换器对温度传感器两端的电压信号进 行处理，并将处理后的电压信号无线发射出去。无线接收管理终端接收无线信 号，并对灵敏数据进行处理，将信号转换为串行数据，通过串口将数据传输给 与无线接收管理终端相连的监视调控系统的各计算机，实现对电网的安全控制。

综上，本系统的构成达到了预期的发明目的。