專利名稱：一種基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代社會(huì)對(duì)電能的依賴性極高，用電密度越大的地區(qū)對(duì)電的依賴性越高，因而對(duì)供電設(shè)備的可靠性提出了越來(lái)越高的要求。作為目前普遍使用的小車式開關(guān)柜，由于斷路器與開關(guān)柜之間采用插頭聯(lián)接，當(dāng)小車與開關(guān)柜因制造、運(yùn)輸及安裝不良等都將引起觸頭接觸不良，接觸電阻增大，出現(xiàn)觸頭溫升過(guò)高，甚至燒毀，造成停電，這些現(xiàn)象在大電流開關(guān)柜如進(jìn)線柜上尤為突出，且影響極大。因此，為避免此類事故的發(fā)生，對(duì)能即時(shí)監(jiān)測(cè)觸頭溫升的裝置的需求就顯得非常迫切了。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)開關(guān)柜觸頭溫度的檢測(cè)主要還停留在定期檢測(cè)上，主要采用遠(yuǎn)程紅外輻射溫度計(jì)進(jìn)行遠(yuǎn)距離觀測(cè)。但是定期檢測(cè)有其固有的不足，那就是觸頭故障有可能在兩次檢測(cè)之間發(fā)生。另外，這種溫度計(jì)價(jià)格較高，需要的維護(hù)人數(shù)較多，需要大量的人力、 物力和財(cái)力。鑒于定期檢測(cè)的種種不足，各地的電力部門開始嘗試采用在線監(jiān)測(cè)的方法對(duì)導(dǎo)線接頭狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的、在線的監(jiān)測(cè)。現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)均采用溫度傳感器采集觸頭的實(shí)時(shí)溫度，然后通過(guò)光纖將溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)送到數(shù)據(jù)管理終端，數(shù)據(jù)管理終端再將數(shù)據(jù)發(fā)送回監(jiān)控主站，監(jiān)控主站隨后通過(guò)專家系統(tǒng)即可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。這種方法能準(zhǔn)確判斷開關(guān)柜觸頭的當(dāng)前狀況，并可以對(duì)觸頭今后運(yùn)行趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。但是上述方法存在以下問(wèn)題1、采集終端與數(shù)據(jù)管理終端間采用的是光纖通信，雖然可靠，但是光纖布局容易造成的硬件故障較高，而且，光纖還具有成本較高的缺點(diǎn)。2、雖然傳感器安裝布置靈活，其測(cè)量點(diǎn)位置可以不受限制，但是必須解決傳感器在高溫、強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境條件下的工作可靠性、傳感器與主機(jī)之間的高電壓隔離以及傳感器自身的工作電源問(wèn)題。3、現(xiàn)有的數(shù)據(jù)管理終端大多通過(guò)有線方式與后臺(tái)管理服務(wù)器連接，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施時(shí)較為復(fù)雜。另外，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的開關(guān)柜觸頭在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)逐漸成為了研究熱點(diǎn)。由于這種需要采集的數(shù)據(jù)量很小，因此并不需要很高的傳輸帶寬；同時(shí)，由于一個(gè)開關(guān)柜中有多個(gè)觸頭，因此需要有較低的傳輸延時(shí)和極低的功率消耗，并且網(wǎng)絡(luò)需要盡量有靈活的自組織性，才能使用戶能擁有較長(zhǎng)的電池壽命和較靈活的接頭數(shù)量和布局。綜上所述，現(xiàn)有開關(guān)觸頭溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已不能滿足對(duì)開關(guān)觸頭溫度監(jiān)測(cè)的要求， 因此，迫切需要研發(fā)一種新的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以滿足使用需要。發(fā)明內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型旨在提供一種基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，在保證數(shù)據(jù)高可靠性傳輸?shù)那疤嵯卤苊忮e(cuò)綜復(fù)雜的光纖，同時(shí)降低成本，并達(dá)到不受采集點(diǎn)位置、環(huán)境條件限制的效果。本實(shí)用新型所述的一種基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)， 該系統(tǒng)包括設(shè)有數(shù)據(jù)接收終端的監(jiān)控主站，所述系統(tǒng)還包括若干個(gè)子節(jié)點(diǎn)和一中心節(jié)點(diǎn)， 所述中心節(jié)點(diǎn)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自所述子節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)包，并通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)向所述數(shù)據(jù)接收終端輸出所述數(shù)據(jù)包。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)接收終端還通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自所述中心節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)包。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述中心節(jié)點(diǎn)還通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自所述數(shù)據(jù)接收終端輸出的數(shù)據(jù)請(qǐng)求信號(hào)。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述子節(jié)點(diǎn)還通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自所述中心節(jié)點(diǎn)輸出的數(shù)據(jù)請(qǐng)求信號(hào)。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述子節(jié)點(diǎn)包括第一主控制器以及分別與該第一主控制器連接的第一電源模塊、一溫度探頭、一實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊和第一無(wú)線通訊模塊，其中，所述第一主控制器接收來(lái)自所述溫度探頭提供的溫度數(shù)據(jù)和所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供的實(shí)時(shí)時(shí)間信號(hào)，將該溫度數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)時(shí)間信號(hào)打包后的數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述第一無(wú)線通訊模塊；所述第一無(wú)線通訊模塊通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)向所述中心節(jié)點(diǎn)輸出所述數(shù)據(jù)包。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述第一主控制器包括與所述溫度探頭連接的第一 AD轉(zhuǎn)換模塊、與所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊連接的第一 I2C 接口和與所述第一無(wú)線通訊模塊連接的第一 SPI接口。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述第一電源模塊包括通過(guò)第一電壓轉(zhuǎn)換電路向所述第一主控制器供電的第一取能線圈。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述第一電源模塊還包括與所述第一主控制器連接的第一鋰電池，且所述第一電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述第一鋰電池連接。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述第一電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端還與所述第一 AD轉(zhuǎn)換模塊連接。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述第一無(wú)線通訊模塊包括依次連接的第一 RF芯片、第一 balim電路和第一天線，其中，所述第一 RF 芯片與所述第一 SPI接口連接。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述中心節(jié)點(diǎn)包括第二主控制器以及分別與該第二主控制器連接的第二電源模塊、第二無(wú)線通訊模塊和一數(shù)據(jù)傳輸模塊，其中，所述第二無(wú)線通訊模塊通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自所述子節(jié)點(diǎn)提供的數(shù)據(jù)包；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)向所述數(shù)據(jù)接收終端輸出所述數(shù)據(jù)包。[0027]在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述中心節(jié)點(diǎn)還包括分別與所述第二主控制器連接的一溫度探頭和一實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，其中，所述第二主控制器接收來(lái)自所述溫度探頭提供的溫度數(shù)據(jù)和所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供的實(shí)時(shí)時(shí)間信號(hào)，將該溫度數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)時(shí)間信號(hào)打包后的數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述數(shù)據(jù)傳輸模塊；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)向所述數(shù)據(jù)接收終端輸出所述第二主控制器提供的數(shù)據(jù)包。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述第二主控制器包括與所述溫度探頭連接的第二 AD轉(zhuǎn)換模塊、與所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊連接的第二 I2C 接口、與所述第二無(wú)線通訊模塊連接的第二 SPI接口和與所述數(shù)據(jù)傳輸模塊連接的USART接口。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述第二電源模塊包括通過(guò)第二電壓轉(zhuǎn)換電路向所述第二主控制器供電的第二取能線圈。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述第二電源模塊還包括與所述第二主控制器連接的第二鋰電池，且所述第二電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述第二鋰電池連接。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述第二電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端還與所述第二 AD轉(zhuǎn)換模塊連接。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述第二無(wú)線通訊模塊包括依次連接的第二 RF芯片、第二 balim電路和第二天線，其中，所述第二 RF 芯片與所述第二 SPI接口連接。在上述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊包括依次連接的一手機(jī)模塊和第三天線，其中，所述手機(jī)模塊與所述USART接口連
接。 由于采用了上述的技術(shù)解決方案，即本實(shí)用新型首先通過(guò)若干個(gè)靈活分布的子節(jié)點(diǎn)對(duì)開關(guān)柜觸頭的溫度和導(dǎo)線電流進(jìn)行測(cè)量，克服了傳統(tǒng)傳感器測(cè)量范圍小，對(duì)測(cè)量環(huán)境要求高等缺陷；然后通過(guò)具有高通信效率、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本、高安全性以及全數(shù)字化等諸多優(yōu)點(diǎn)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)(即基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò))與中心節(jié)點(diǎn)通信，從而將采集的數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸至中心節(jié)點(diǎn)，在保證可靠性的前提下避免了錯(cuò)綜復(fù)雜的光纖，同時(shí)降低了成本；最后中心節(jié)點(diǎn)通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)與設(shè)有數(shù)據(jù)接收終端的監(jiān)控主站進(jìn)行通信，從而將數(shù)據(jù)發(fā)送回監(jiān)控主站，使監(jiān)控主站可以通過(guò)專家系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)， 這就克服了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)受測(cè)量點(diǎn)地域位置限制的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的及時(shí)傳輸，具有適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。另外，本實(shí)用新型的中心節(jié)點(diǎn)通過(guò)設(shè)置一溫度探頭，在作為子節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控主站通信中介的同時(shí)也能進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集工作，從而充分利用了系統(tǒng)資源；本實(shí)用新型還通過(guò)第一、第二取能線圈測(cè)量導(dǎo)線電流，利用導(dǎo)線負(fù)荷電流和正常情況下的觸頭溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為觸頭溫度超限報(bào)警提供依據(jù)。

圖1是本實(shí)用新型一種基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型一種基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)的子節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型一種基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)的的中心節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意 圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，給出本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述。請(qǐng)參閱圖1至圖3，本實(shí)用新型，即一種基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，它包括若干個(gè)子節(jié)點(diǎn)1、中心節(jié)點(diǎn)2和設(shè)有數(shù)據(jù)接收終端3的監(jiān)控主站4，且數(shù)據(jù)接收終端3與監(jiān)控主站4采用串口通訊。每個(gè)子節(jié)點(diǎn)1包括第一主控制器11、第一電源模塊12、溫度探頭6、一實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊7和第一無(wú)線通訊模塊15，其中第一主控制器11用于接收來(lái)自溫度探頭6提供的溫度數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊7提供的實(shí)時(shí)時(shí)間信號(hào)，將該溫度數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)時(shí)間信號(hào)打包后的數(shù)據(jù)包發(fā)送到第一無(wú)線通訊模塊15 ；第一主控制器11包括與7溫度探頭6連接的第一 AD轉(zhuǎn)換模塊111、與實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊 7連接的第一 I2C接口 112和與第一無(wú)線通訊模塊15連接的第一 SPI接口 113;第一電源模塊12包括通過(guò)第一電壓轉(zhuǎn)換電路122向第一主控制器11供電的第一取能線圈121和與第一主控制器11連接的第一鋰電池123，且第一電壓轉(zhuǎn)換電路122的輸出端還分別與第一鋰電池123和第一 AD轉(zhuǎn)換模塊111連接；第一無(wú)線通訊模塊15通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)與中心節(jié)點(diǎn)2通信連接，一方面，用于主動(dòng)向中心節(jié)點(diǎn)2輸出主控制器11提供的數(shù)據(jù)包，即定時(shí)向中心節(jié)點(diǎn)2提供采集數(shù)據(jù)，另一方面，接收來(lái)自中心節(jié)點(diǎn)2輸出的數(shù)據(jù)請(qǐng)求信號(hào)，即可根據(jù)中心節(jié)點(diǎn)2的要求隨時(shí)提供任意時(shí)刻的采集數(shù)據(jù)；第一無(wú)線通訊模塊15包括依次連接的第一 RF芯片151、第一 balim電路 152和第一天線153，其中，第一 RF芯片151與第一 SPI接口 113連接。中心節(jié)點(diǎn)2包括第二主控制器21、第二電源模塊22、溫度探頭6、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊7、 第二無(wú)線通訊模塊25和第二數(shù)據(jù)傳輸模塊26，其中第二主控制器21用于接收來(lái)自溫度探頭6提供的溫度數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊7提供的實(shí)時(shí)時(shí)間信號(hào)，將該溫度數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)時(shí)間信號(hào)打包后的數(shù)據(jù)包發(fā)送到數(shù)據(jù)傳輸模塊6 ； 第二主控制器21包括與溫度探頭6連接的第二 AD轉(zhuǎn)換模塊211、與實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊7連接的第二 I2C接口 212、與第二無(wú)線通訊模塊25連接的第二 SPI接口 213和與數(shù)據(jù)傳輸模塊26 連接的USART接口 214 ；第二電源模塊22包括通過(guò)第二電壓轉(zhuǎn)換電路222向第二主控制器21供電的第二取能線圈221和與第二主控制器21連接的第二鋰電池223，且第二電壓轉(zhuǎn)換電路222的輸出端還分別與第二鋰電池223和第二 AD轉(zhuǎn)換模塊211連接；第二無(wú)線通訊模塊25通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)與子節(jié)點(diǎn)1通信連接，一方面，用于主動(dòng)接收來(lái)自第一無(wú)線通訊模塊15提供的數(shù)據(jù)包，另一方面，向第一無(wú)線通訊模塊15輸出數(shù)據(jù)請(qǐng)求信號(hào)，隨時(shí)要求子節(jié)點(diǎn)1提供任意時(shí)刻的采集數(shù)據(jù)；第二無(wú)線通訊模塊25包括依次連接的第二 RF芯片251、第二 balun電路252和第二天線253，其中，第二 RF芯片251與第二SPI接口 213連接；數(shù)據(jù)傳輸模塊沈通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)接收終端3通信連接，一方面，向數(shù)據(jù)接收終端3輸出子節(jié)點(diǎn)1提供的采集數(shù)據(jù)，另一方面，用于主動(dòng)向數(shù)據(jù)接收終端3輸出第二主控制器21提供的數(shù)據(jù)包，還有一方面，用于接收來(lái)自數(shù)據(jù)接收終端3輸出的數(shù)據(jù)請(qǐng)求信號(hào)，即可根據(jù)監(jiān)控主站4的要求隨時(shí)提供任意時(shí)刻的采集數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸模塊沈包括依次連接的手機(jī)模塊261和第三天線沈2，其中，手機(jī)模塊261與USART接口 214連接。在本實(shí)施例中，第一主控制器11、第二主控制器21均采用的是Microchip公司生產(chǎn)的一款8位寬工作電壓范圍的大容量flash、多功能、高性能單片機(jī)PIC18LF4620 ；相比于其他通用的8位微控制器，單片機(jī)PIC18LF4620具有更加豐富的資源和極低的功耗，它安裝有ZIGBEE協(xié)議棧，并具有64KB的flash (閃存)、398m3yteS的SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)和 1KB的EEPROM(可擦可編程只讀存儲(chǔ)器)，它的主同步串口支持SPI和I2C，有增強(qiáng)型可選址USART接口和多達(dá)13通道的10位AD轉(zhuǎn)換模塊；除了正常工作模式外，它還支持空閑模式和休眠模式，兩種模式下的電流分別可降至2. 5uA和ΙΟΟηΑ。本實(shí)施例中，開關(guān)觸頭溫度采集采用的是接觸式測(cè)量，即子節(jié)點(diǎn)1的溫度探頭6直接貼在開關(guān)柜的觸頭(圖中未示)和導(dǎo)線10處(采集到的觸頭和導(dǎo)線的溫度差即反映了開關(guān)柜觸頭的溫升)；同時(shí)，為了充分利用系統(tǒng)資源，中心節(jié)點(diǎn)2同時(shí)也進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集工作，即將中心節(jié)點(diǎn)2的溫度探頭6直接貼在開關(guān)柜的觸頭和導(dǎo)線處。由此可見，子節(jié)點(diǎn)1和中心節(jié)點(diǎn)2運(yùn)行在高壓端，對(duì)絕緣有較高要求，普通的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)不宜安裝在此運(yùn)行環(huán)境下，因此，為了保證電源的穩(wěn)定供電，本系統(tǒng)主要采用第一取能線圈121 (第二取能線圈221)從開關(guān)柜母線5上感應(yīng)取電的方式來(lái)給子節(jié)點(diǎn)1(中心節(jié)點(diǎn)幻供電；同時(shí)，考慮到線路有可能臨時(shí)停電或負(fù)載過(guò)輕導(dǎo)致感應(yīng)電流不夠，因此，采用第一鋰電池123(第二鋰電池223)可作為備用電源；當(dāng)感應(yīng)取電正常時(shí)，第一取能線圈121(第二取能線圈221)經(jīng)第一電壓轉(zhuǎn)換電路122(第二電壓轉(zhuǎn)換電路22 給第一主控制器11 (第二主控制器21)供電的同時(shí)，也給第一鋰電池123 (第二鋰電池22 充電；一旦第一主控制器11 (第二主控制器 21)檢測(cè)到供電電壓低于某一數(shù)值，立即切換到第一鋰電池123(第二鋰電池22 供電，這樣就最大限度的保證了子節(jié)點(diǎn)1(中心節(jié)點(diǎn)2、供電的穩(wěn)定性。另外，本實(shí)施例中，第一電壓轉(zhuǎn)換電路122 (第二電壓轉(zhuǎn)換電路222)的輸出端還與第一 AD轉(zhuǎn)換模塊111(第二 AD轉(zhuǎn)換模塊211)連接，從而可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線電流的采集。具體來(lái)說(shuō)，由于第一取能線圈121(第二取能線圈221)實(shí)際上就是一個(gè)電流互感器，副邊感應(yīng)電流的大小可以反映母線5上電流的大小，故在第一取能線圈121 (第二取能線圈221)的副邊接一個(gè)包括采樣電阻(圖中未示)的第一電壓轉(zhuǎn)換電路122(第二電壓轉(zhuǎn)換電路22 (第一電壓轉(zhuǎn)換電路122和第二電壓轉(zhuǎn)換電路222均可采用常規(guī)的電路產(chǎn)品)，把電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后經(jīng)濾波，升壓等處理后送入第一 AD轉(zhuǎn)換模塊111 (第二 AD轉(zhuǎn)換模塊211)， 最后第一主控制器11 (第二主控制器21)根據(jù)采集得到的電壓值通過(guò)傅立葉濾波后即可換算出母線5上的電流值，利用導(dǎo)線負(fù)荷電流和正常情況下的觸頭溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為觸頭溫度超限報(bào)警提供依據(jù)。由于監(jiān)測(cè)開關(guān)觸頭溫度時(shí)需要知道各個(gè)采集值的準(zhǔn)確時(shí)間，以便對(duì)觸頭狀況進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，因此，子節(jié)點(diǎn)1(中心節(jié)點(diǎn)2)需要有實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊7提供時(shí)間基準(zhǔn)，當(dāng)溫度探頭6收集好溫度數(shù)據(jù)后，先從實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊7讀取實(shí)時(shí)時(shí)間，并附到每個(gè)數(shù)據(jù)包里面，然后再發(fā)送出去。在本實(shí)施例中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊7采用的是PCF8563芯片，并分別采用第一 I2C 接口 112、第二 I2C接口 212與第一主控制器11、第二主控制器21進(jìn)行通信。在本實(shí)施例中，第一 RF芯片151和第二 RF芯片251均采用的是Microchip公司生產(chǎn)的2. 4GHz的射頻收發(fā)器MRF24J40，它支持ZigBee軟件堆棧，并可以通過(guò)第一 SPI接口 113(第二 SPI接口 213)方便地與第一主控制器11 (第二主控制器21)通信。由于第一 RF 芯片151 (第二 RF芯片251)側(cè)的信號(hào)是平衡的，而第一天線153 (第二天線253)側(cè)的射頻信號(hào)是非平衡的，所以在兩者之間必須設(shè)置第一 balim電路152(第二 balim電路252)(第一 balim電路152和第二 balim電路252均可采用常規(guī)的電路產(chǎn)品)將信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后還要對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行阻抗匹配，使得輸出阻抗維持在50 Ω。由于數(shù)據(jù)接收終端3和中心節(jié)點(diǎn)2往往距離很遠(yuǎn)，采用無(wú)線傳輸是最現(xiàn)實(shí)的方式， 因此，中心節(jié)點(diǎn)2采用GSM和數(shù)據(jù)接收終端3進(jìn)行通信。本實(shí)施例中，手機(jī)模塊261采用的是型號(hào)為G24的產(chǎn)品，由于該款產(chǎn)品內(nèi)部集成了 TCP/IP協(xié)議，因此使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單方便。本實(shí)用新型的工作原理如下中心節(jié)點(diǎn)2通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)監(jiān)視是否有子節(jié)點(diǎn)1發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)包，一旦收到后會(huì)將相應(yīng)標(biāo)志位置1，當(dāng)?shù)诙骺刂破?1查詢到后即通過(guò)SMS發(fā)送給數(shù)據(jù)接收終端3。如果監(jiān)控主站4需要任一時(shí)刻的采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)接收終端3可以給手機(jī)模塊61 打電話，當(dāng)中心節(jié)點(diǎn)2通過(guò)中斷或查詢接收到振鈴信號(hào)后，即將相應(yīng)標(biāo)志位置1 ；當(dāng)?shù)诙骺刂破?1檢查到該標(biāo)志位后，即開始采集溫度和電流數(shù)據(jù)，然后從實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊7獲取實(shí)時(shí)時(shí)間，與采集數(shù)據(jù)一起打包后即可發(fā)送給數(shù)據(jù)接收終端3 ；發(fā)送完畢后，中心節(jié)點(diǎn)2通過(guò) ZigBee網(wǎng)絡(luò)向子節(jié)點(diǎn)1發(fā)送索要數(shù)據(jù)請(qǐng)求，收到子節(jié)點(diǎn)1輸出的數(shù)據(jù)包后，中心節(jié)點(diǎn)2會(huì)通過(guò)SMS將數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)接收終端3。如果監(jiān)控主站4并無(wú)主動(dòng)召喚時(shí)，中心節(jié)點(diǎn)2是根據(jù)腳本中定義的采集間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的，當(dāng)采集時(shí)間到后，讀取實(shí)時(shí)時(shí)間，與采集數(shù)據(jù)一起打包后通過(guò)SMS發(fā)送給數(shù)據(jù)接收終端3。另外，中心節(jié)點(diǎn)2會(huì)通過(guò)USART接口 214接收中斷，即隨時(shí)準(zhǔn)備接收監(jiān)控主站4發(fā)來(lái)的腳本短消息，一旦收到該短消息，則第二主控制器21就修改相應(yīng)的腳本并將腳本存到 EEPROM中，一旦由于各種原因復(fù)位后即可從EEPROM讀取該腳本。子節(jié)點(diǎn)1判斷如果到了上傳時(shí)間或查詢到中心節(jié)點(diǎn)2的索要數(shù)據(jù)請(qǐng)求，則通過(guò) ZigBee網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)和從實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊7讀取的時(shí)間一起發(fā)送給中心節(jié)點(diǎn)2 ；如果子節(jié)點(diǎn)1查詢到中心節(jié)點(diǎn)2發(fā)來(lái)的修改腳本，則修改子節(jié)點(diǎn)1腳本，然后存入第一主控制器 11 的 EEPROM。監(jiān)控主站4 一方面通過(guò)專家系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，從而最終實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜觸頭溫度的在線監(jiān)控，另一方面，將數(shù)據(jù)接收終端3收到的數(shù)據(jù)包通過(guò)數(shù)據(jù)接口存入數(shù)據(jù)庫(kù)8 中。以上所述的，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本實(shí)用新型申請(qǐng)的權(quán)利要求書及說(shuō)明書內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單、等效變化與修飾，皆落入本實(shí)用新型專利的權(quán)利要求保護(hù)范圍。本實(shí)用新型未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。
權(quán)利要求1.一種基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括設(shè)有數(shù)據(jù)接收終端的監(jiān)控主站，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括若干個(gè)子節(jié)點(diǎn)和一中心節(jié)點(diǎn)，所述中心節(jié)點(diǎn)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自所述子節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)包，并通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)向所述數(shù)據(jù)接收終端輸出所述數(shù)據(jù)包。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)接收終端還通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自所述中心節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)包。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)， 其特征在于，所述中心節(jié)點(diǎn)還通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自所述數(shù)據(jù)接收終端輸出的數(shù)據(jù)請(qǐng)求信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述子節(jié)點(diǎn)還通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自所述中心節(jié)點(diǎn)輸出的數(shù)據(jù)請(qǐng)求信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述子節(jié)點(diǎn)包括第一主控制器以及分別與該第一主控制器連接的第一電源模塊、 一溫度探頭、一實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊和第一無(wú)線通訊模塊，其中，所述第一主控制器接收來(lái)自所述溫度探頭提供的溫度數(shù)據(jù)和所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供的實(shí)時(shí)時(shí)間信號(hào)，將該溫度數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)時(shí)間信號(hào)打包后的數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述第一無(wú)線通訊模塊；所述第一無(wú)線通訊模塊通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)向所述中心節(jié)點(diǎn)輸出所述數(shù)據(jù)包。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述第一主控制器包括與所述溫度探頭連接的第一 AD轉(zhuǎn)換模塊、與所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊連接的第一 I2C接口和與所述第一無(wú)線通訊模塊連接的第一 SPI接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電源模塊包括通過(guò)第一電壓轉(zhuǎn)換電路向所述第一主控制器供電的第一取能線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電源模塊還包括與所述第一主控制器連接的第一鋰電池，且所述第一電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述第一鋰電池連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)， 其特征在于，所述第一電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端還與所述第一 AD轉(zhuǎn)換模塊連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述第一無(wú)線通訊模塊包括依次連接的第一 RF芯片、第一 balim電路和第一天線，其中，所述第一 RF芯片與所述第一 SPI接口連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述中心節(jié)點(diǎn)包括第二主控制器以及分別與該第二主控制器連接的第二電源模塊、第二無(wú)線通訊模塊和一數(shù)據(jù)傳輸模塊，其中，所述第二無(wú)線通訊模塊通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自所述子節(jié)點(diǎn)提供的數(shù)據(jù)包；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)向所述數(shù)據(jù)接收終端輸出所述數(shù)據(jù)包。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述中心節(jié)點(diǎn)還包括分別與所述第二主控制器連接的一溫度探頭和一實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，其中，所述第二主控制器接收來(lái)自所述溫度探頭提供的溫度數(shù)據(jù)和所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供的實(shí)時(shí)時(shí)間信號(hào)，將該溫度數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)時(shí)間信號(hào)打包后的數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述數(shù)據(jù)傳輸模塊；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)向所述數(shù)據(jù)接收終端輸出所述第二主控制器提供的數(shù)據(jù)包。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述第二主控制器包括與所述溫度探頭連接的第二 AD轉(zhuǎn)換模塊、與所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊連接的第二 I2C接口、與所述第二無(wú)線通訊模塊連接的第二 SPI接口和與所述數(shù)據(jù)傳輸模塊連接的USART接口。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電源模塊包括通過(guò)第二電壓轉(zhuǎn)換電路向所述第二主控制器供電的第二取能線圈。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電源模塊還包括與所述第二主控制器連接的第二鋰電池，且所述第二電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述第二鋰電池連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端還與所述第二 AD轉(zhuǎn)換模塊連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述第二無(wú)線通訊模塊包括依次連接的第二 RF芯片、第二 balim電路和第二天線，其中，所述第二 RF芯片與所述第二 SPI接口連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊包括依次連接的一手機(jī)模塊和第三天線，其中，所述手機(jī)模塊與所述USART接口連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于ZigBee技術(shù)的智能開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一設(shè)有一數(shù)據(jù)接收終端的監(jiān)控主站，它還包括若干個(gè)子節(jié)點(diǎn)和一中心節(jié)點(diǎn)，所述中心節(jié)點(diǎn)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自所述子節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)包，并通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)向所述數(shù)據(jù)接收終端輸出所述數(shù)據(jù)包。本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)傳感器測(cè)量范圍小，對(duì)測(cè)量環(huán)境要求高等缺陷，具有不受測(cè)量點(diǎn)位置、環(huán)境條件限制，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在保證可靠性的前提下避免了錯(cuò)綜復(fù)雜的光纖，從而有效避免硬件故障，降低成本。同時(shí)降低了成本；另外，本實(shí)用新型的中心節(jié)點(diǎn)通過(guò)設(shè)置一溫度探頭，在作為子節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控主站通信中介的同時(shí)也能進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集工作，從而充分利用了系統(tǒng)資源。
文檔編號(hào)H04W84/18GK202121617SQ201120223229
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者安立勇, 崔靜, 徐克峰 申請(qǐng)人:山東魯億通智能電氣股份有限公司