电力系统红外温度监控及预警装置

1.一种电力系统红外温度监控及预警装置，其特征是：
红外测温探测器通过放大电路及带通滤波器与无线发射模块连接；
接收模块与数据处理集成电路连接，数据处理集成电路的I/O端口与主单片机的Pa0-Pa7端口连接，键盘显示电路并口与主单片机的Pb0—Pb7数据端口连接，与上位机的通信采用485通信接口，数据处理集成电路与主单片机TR2、TX2接口相连，与上位机采用Modbus规约，高速光耦与主单片机PC口连接，输出通过继电器驱动报警电路。

电力系统红外温度监控及预警装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型属于电力设备技术领域。\n背景技术\n[0002] 电力系统测温装置主要用在易发热部分,如高压母线、大变压器等，目前大部分温度测量还采用接触式温度测量，其优点是价格非常低。但接触式温度测量在安装调试方面要求非常严格，特别在带电安装、调试、更换时危险性非常大。在数据传输方面采用有线方式，在高电压环境里，在增加或更换传感器时非常困难，因为安装接触式测温传感器时必须重新配线。在网络管理方面，目前测温装置大都采用传统网络，其通信时间长，采集速度慢。\n[0003] 非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长。比起接触式测温方法，红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。但现在的红外测温装置存在如下缺点：1、易受环境因素影响(电磁电场干扰，环境温度，空气中的灰尘等)。2、对于光亮或者抛光的金属表面的测温读数影响较大。3、只限于测量物体外部温度，不方便测量物体内部和存在障碍物时的温度。\n发明内容\n[0004] 本实用新型的目的是：提供一种电力系统红外温度监控及预警装置，它采用红外非接触温度测量技术，可快速、准确地对电力系统装置进行测温。\n[0005] 本实用新型的技术方案是：\n[0006] 红外测温探测器通过放大电路及带通滤波器与无线发射模块连接；\n[0007] 接收模块与数据处理集成电路连接，数据处理集成电路的I/O端口与主单片机的Pa0-Pa7端口连接，键盘显示电路并口与主单片机的Pb0—Pb7数据端口连接，与上位机的通信采用485通信接口，数据处理集成电路与主单片机TR2、TX2接口相连，与上位机采用Modbus规约，高速光耦与主单片机PC口连接，输出通过继电器驱动报警电路。\n[0008] 本实用新型的有益效果是：\n[0009] 1、采用红外非接触测量响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长。\n[0010] 2、传感器到接收装置间数据传输采用无线传输，避免了现场配线走线难问题，使现场安装更方便。\n[0011] 3、在信号处理电路中加了补偿电路，大大减少了测量温度受环境因素影响。\n[0012] 4、为了能够准确测量被测点，我们在测量头上安装了激光准直装置，大大提高了被测点的精准性。\n[0013] 5、组网方面采用传感网技术增加了数据传输处理速度，特别在HRTS算法的时间同步技术应用上大大提高了系统的实用性及网络的鲁棒性。\n附图说明\n[0014] 图1是本实用新型红外测温原理图；\n[0015] 图2是本实用新型电路原理框图；\n[0016] 图3是本实用新型无线发射等效电路图；\n[0017] 图4是本实用新型无线接收等效电路；\n[0018] 图5是本实用新型CPU主控电路图。\n具体实施方式\n[0019] 下面结合附图对本实用新型做进一步描述：\n[0020] 如图1所示，光学系统采用聚光镜，探测器采用红外温度传感器。其测温原理如下：\n[0021] 根据斯特藩—玻耳兹曼定理黑体的辐出度 Pb(Τ)与温度Τ 的四次方成正比即物体的热辐射测温的数学描述：\n[0022] \n[0023] 由普朗克公式可推导出辐射体温度与检测电压之间的关系式：\n[0024] V=RaεσT4=KT4 （4）\n[0025] 式中K=Raεσ，由实验确定，定标时ε取1 　　\n[0026] T—被测物体的绝对温度 　　\n[0027] R——探测器的灵敏度 　　\n[0028] a——与大气衰减距离有关的常数 　　\n[0029] ε——辐射率 　　\n[0030] σ——斯蒂芬—玻耳兹曼常数\n[0031] 因此，可以通过检测电压而确定被测物体的温度，上式表明探测器输出信号与目标温度呈非线性关系，V与T的四次方成正比，所以要进行线性化处理。线性化处理后得到物体的表观温度，需进行辐射率修正为真实温度， \n[0032] 其校正式为：\n[0033] \n[0034] 式中Tr——辐射温度(表观温度) 　　\n[0035] ε(T)——辐射率，取0.1～0.9\n[0036] 由于调制片辐射信号的影响，辐射率修正后的真实温度为高于环境的温度，还必须作环温补偿，即真实温度加上环温才能最终得到被测物体的实际温度。\n[0037] 如图2、3、4、5所示，Q是开关管、C是电容、R是电阻、L是电感线圈。\n[0038] 通过红外测温探测器来采集温度信号,温度信号经过放大电路及带通滤波器LMS87对信号进行放大滤波,其中运用了高性能放大器Op37设计了温度补偿电路温度信号进行温度补偿。放大滤波后的温度信号通过CC2430无线发射模块传输出去,CC2430是集于单片机的高性能无线发射模块，温度信号数据线连接单片机通信接口。通过CC2431接收模块将采集装置的数据接收过来，通过数据处理集成电路EMP7812E将数据进行处理，把串行数据变成并行数据，通过数据处理集成电路EMP7812E的I/O端口把数据送到主单片机8位数据端口（Pa0-Pa7），主单片机选用ATMEGA128A其目的是可以大大提高信号处理及通信速度。时钟电路选用SD21201API模块，由它为装置提供准确时钟信息，接口方式为SPI接\n2\n口方式。存储电路芯片选用C2401，它有2KB的存储量，接口为IC接口方式。键盘显示电路选用7289BS芯片，采用并行方式，7289BS芯片的并口与主单片机的Pb0—Pb7数据端口连接。与上位机的通信采用485通信接口，MAX3535E芯片与主单片机TR2、TX2接口相连，与上位机采用Modbus规约。报警信号选用高速光耦PLC127与主单片机PC口连接作为报警信号输出，输出通过继电器HF115F-A驱动报警电路。