一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統的制作方法
【專利摘要】一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統，包括能量供應模塊、傳感器檢測模塊、處理器模塊、無線通信模塊、控制終端。能量供應模塊分別連接傳感器檢測模塊、處理器模塊、無線通信模塊。傳感器檢測模塊連接處理器模塊，處理器模塊連接無線通信模塊。處理器模塊連接控制終端。本實用新型一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統，通過對監測數據采用自適應門限控制算法進行處理，可以更準確的對電纜中間接頭及其周圍運行環境變化進行監測，指導電力部門巡檢工作。
【專利說明】
一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種在線監測系統，特別是一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統。
【背景技術】
[0002]隨著城市化進程加劇和農村電網改造，電力電纜使用率呈逐年增高趨勢，但是，由于電纜制造工藝本身的特點，實際敷設的電纜線路存在較多的中間接頭，這直接導致電纜線路相抵架空線路而言對電力正常供應提出了更高的要求。據電力部門統計，中間接頭過熱問題及其運行環境均在影響電力正常供應的因素中占到較大比重。并且，目前缺少將電力電纜中間接頭溫度及其周圍土壤環境溫濕度監測結合起來的在線監測裝置。因此，對電力電纜中間接頭溫度及其周圍土壤環境的溫濕度進行實時監測，依據數據繪制的相關曲線對指導電力電纜日常巡檢和長期規劃具有重要意義。
【發明內容】
[0003]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統，通過對監測數據采用自適應門限控制算法進行處理，可以更準確的對電纜中間接頭及其周圍運行環境變化進行監測，指導電力部門巡檢工作。
[0004]本實用新型所采用的技術方案是:
[0005]—種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統，包括能量供應模塊、傳感器檢測模塊、處理器模塊、無線通信模塊、控制終端。能量供應模塊分別連接傳感器檢測模塊、處理器模塊、無線通信模塊。傳感器檢測模塊連接處理器模塊，處理器模塊連接無線通信模塊。處理器模塊連接控制終端。
[0006]所述能量供應模塊包括太陽能光伏板單元、充放電電路單元、蓄電池單元;太陽能光伏板單元連接充放電電路單元，充放電電路單元連接蓄電池單元。
[0007]所述傳感器檢測模塊包括溫濕度傳感器單元、光纖光柵測溫單元。
[0008]所述處理器模塊包括A/D轉換單元、I/O通用接口單元、控制器單元、射頻發射器單元、高增益天線單元;A/D轉換單元連接I/O通用接口單元，I/O通用接口單元連接控制器單元，控制器單元連接射頻發射器單元，射頻發射器單元連接高增益天線單元。
[0009]所述無線通信模塊包括射頻功率放大單元、ZigBee無線通信單元。
[0010]所述控制終端為PC上位機。
[0011]所述蓄電池單元為閥控鉛酸蓄電池。
[0012]所述溫濕度傳感器單元為SHTll型號溫濕度傳感器。
[0013]所述光纖光柵測溫單元為S12無源傳感器，用來測量電力電纜中間接頭各個不同部分的溫度。
[0014]所述控制器單元為JN5139控制模塊。
[0015]所述射頻功率放大單元包括CC2591射頻放大器芯片。
[0016]所述ZigBee無線通信單元為F8913型ZigBee模塊。
[0017]在中間接頭周圍不同位置的土壤中埋設溫濕度傳感器單元2.1，監測離中間接頭不同位置的土壤溫濕度；中間接頭內部不同位置安置光纖光柵測溫單元2.2，測量中間接頭溫度。
[0018]本實用新型一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統，采用ZigBee網狀網絡拓撲結構搭建了電纜接頭溫度在線監測系統的硬件平臺，并對監測節點、路由器和協調器的硬件電路分別進行設計。其中電路設計主要以微處理器CC2530為控制芯片、CC2591為功率放大芯片，絕緣型光纖光柵溫度傳感器YT-PL-01-3000、SHT11溫濕度傳感器為溫度數據采集器件、12位并行輸出的ADS801為模數轉換芯片，并對電流、電壓轉換電路部分進行了設計。在監測系統軟件方面，分別對監測節點、路由器、協調器以及上位機的工作流程進行設計，并利用虛擬儀器LABVIEW對上位機界面進行設計。在監測系統硬件平臺的基礎上，對獲取的電纜接頭溫度數據及其周圍環境的溫濕度數據，采用自適應門限控制算法進行運算處理，并且以不同的級別判斷監測區域的電纜中間接頭的運行狀態。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型系統的硬件連接框圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統，包括能量供應模塊1、傳感器檢測模塊2、處理器模塊3、無線通信模塊4、控制終端5。
[0021]能量供應模塊I分別連接傳感器檢測模塊2、處理器模塊3、無線通信模塊4。
[0022]傳感器檢測模塊2連接處理器模塊3，處理器模塊3連接無線通信模塊4。
[0023]處理器模塊3連接控制終端5。
[0024]所述能量供應模塊I包括太陽能光伏板單元1.1、充放電電路單元1.2、蓄電池單元1.3;太陽能光伏板單元1.1連接充放電電路單元1.2，充放電電路單元1.2連接蓄電池單元1.3；
[0025]所述傳感器檢測模塊2包括溫濕度傳感器單元2.1、光纖光柵測溫單元2.2。
[0026]所述溫濕度傳感器單元2.1為SHTll型號溫濕度傳感器。所述光纖光柵測溫單元2.2為S12無源傳感器，用來測量電力電纜中間接頭各個不同部分的溫度。
[0027]太陽能光伏板單元1.1由對多晶硅太陽能板組成;太充放電電路單元1.2為內置充放電電路模塊的太陽能控制器，用于對蓄電池單元1.3控制；蓄電池單元1.3為閥控鉛酸蓄電池構成。
[0028]所述處理器模塊3包括A/D轉換單元3.1、I/O通用接口單元3.2、控制器單元3.3、射頻發射器單元3.4、高增益天線單元3.5; A/D轉換單元3.1連接I/O通用接口單元3.2，I/O通用接口單元3.2連接控制器單元3.3，控制器單元3.3連接射頻發射器單元3.4，射頻發射器單元3.4連接高增益天線單元3.5。
[0029]所述控制器單元3.3為JN5139控制模塊。該模塊內置一款32位精簡指令集處理器，并集成2.4GHz頻段的IEEE802.15.4標準的無線收發器，而存儲器單元采用內置64K的只讀存儲器和96K的隨機存取存儲器的微控制器。[°03°]所述無線通信模塊4包括射頻功率放大單元4.l、ZigBee無線通信單元4.2，所述射頻功率放大單元4.1包括CC2591射頻放大器芯片，集成了功率放大器、低噪聲放大器、平衡轉換器、交換機、電感器和RF匹配網絡等，與高增益天線單元3.5配合使用，提高無線傳感器網絡覆蓋范圍。ZigBee無線通信單元4.2采用ZigBee模塊F8913系列產品。
[0031 ]所述控制終端5為PC上位機，PC上位機安裝有上位機軟件，具有如下功能:及即時數據采集、閾值設置、傳感器標定、歷史數據圖表顯示、語音報警。
[0032]工作原理:
[0033]白天通過太陽能光伏板單元1.1給傳感器檢測模塊2、處理器模塊3、無線通信模塊4供電，晚上則通過蓄電池單元1.3供電。在中間接頭周圍不同位置的土壤中埋設溫濕度傳感器單元2.1，監測離中間接頭不同位置的土壤溫濕度；中間接頭內部不同位置安置光纖光柵測溫單元2.2，測量中間接頭溫度。將溫濕度傳感器單元2.1和光纖光柵測溫單元2.2測量的溫濕度信號傳遞給處理器模塊3，經過處理器模塊3中A/D轉換單元3.1、I/O通用接口單元
3.2、控制器單元3.3、射頻發射器單元3.4將電信號轉換為數字信號，并由射頻發射器單元3.4配合高增益天線單元3.5將該數字信號以電磁波的形式發射出去，最后通過無線通信模塊4中的射頻功率放大單元4.1和ZigBee無線通信單元4.2傳輸該電磁波，并將信號傳輸到控制終端5，利用控制終端5采用自適應門限控制算法對數據進行處理。
【主權項】
1.一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統，包括能量供應模塊(I)、傳感器檢測模塊(2)、處理器模塊(3)、無線通信模塊(4)、控制終端(5)，其特征在于， 能量供應模塊(I)分別連接傳感器檢測模塊(2)、處理器模塊(3)、無線通信模塊(4); 傳感器檢測模塊(2)連接處理器模塊(3)，處理器模塊(3)連接無線通信模塊(4); 處理器模塊(3 )連接控制終端(5 ); 所述能量供應模塊(I)包括太陽能光伏板單元(1.1)、充放電電路單元(1.2)、蓄電池單元(1.3);太陽能光伏板單元(1.1)連接充放電電路單元(1.2)，充放電電路單元(1.2)連接蓄電池單元(1.3); 所述傳感器檢測模塊(2)包括溫濕度傳感器單元(2.1)、光纖光柵測溫單元(2.2); 所述處理器模塊(3)包括A/D轉換單元(3.1)、I/O通用接口單元(3.2)、控制器單元(3.3)、射頻發射器單元(3.4)、高增益天線單元(3.5) ;A/D轉換單元(3.1)連接I/O通用接口單元(3.2)，1/0通用接口單元(3.2)連接控制器單元(3.3)，控制器單元(3.3)連接射頻發射器單元(3.4)，射頻發射器單元(3.4)連接高增益天線單元(3.5)； 所述無線通信模塊(4)包括射頻功率放大單元(4.1)、ZigBee無線通信單元(4.2)， 所述控制終端(5 )為PC上位機。2.根據權利要求1所述一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統，其特征在于，所述蓄電池單元(1.3)為閥控鉛酸蓄電池。3.根據權利要求1所述一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統，其特征在于，所述溫濕度傳感器單元(2.DSshti I型號溫濕度傳感器。4.根據權利要求1所述一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統，其特征在于，所述光纖光柵測溫單元(2.2)為S12無源傳感器，用來測量電力電纜中間接頭各個不同部分的溫度。5.根據權利要求1所述一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統，其特征在于，所述控制器單元(3.3 )為JN5139控制模塊。6.根據權利要求1所述一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統，其特征在于，所述射頻功率放大單元(4.1)包括CC2591射頻放大器芯片。7.根據權利要求1所述一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統，其特征在于，所述ZigBee無線通信單元(4.2)為F8913型ZigBee模塊。8.根據權利要求1所述一種電力電纜中間接頭溫濕度在線監測系統，其特征在于，在中間接頭周圍不同位置的土壤中埋設溫濕度傳感器單元(2.1)，監測離中間接頭不同位置的土壤溫濕度；中間接頭內部不同位置安置光纖光柵測溫單元(2.2)，測量中間接頭溫度。
【文檔編號】G01D21/02GK205483066SQ201620209843
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月18日
【發明人】方春華, 湯世祥, 潘明龍, 潘弘, 劉楊, 黃立
【申請人】三峽大學