光纖測溫主機、系統及方法
【專利摘要】本發明提供一種用于高壓開關柜的光纖測溫主機、包含該主機的系統以及使用該主機測溫的方法。該主機采用光纖測溫探頭，結合光信號采樣處理器設置。實現了對特定觸點觸頭的測溫以及短距離光纖測溫，可很好地用于高壓開關柜等儀器。并且提供一種光纖測溫系統，另包含了一顯示模塊，可根據測量需要進行顯示設置。并且提供了一種使用光纖測溫主機的測溫方法，以實現對多臺目標儀器的測溫。
【專利說明】光纖測溫主機、系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光纖傳感【技術領域】，尤其涉及一種用于高壓開關柜的光纖測溫主機、包含該光纖測溫主機的系統以及使用該光纖測溫主機測溫的方法。
【背景技術】
[0002]高壓開關柜內部的各種觸頭、母線排、電纜接頭及電氣設備的連接頭很容易出現接觸不良、插接偏心不正常等情況。這將導致接觸電阻過大，在大電流下該處發熱嚴重，其結果是接頭溫度異常，加劇接觸面氧化，使得接觸電阻進一步增大，形成惡性循環，發展到一定階段后，則會造成嚴重故障，破壞供電的安全可靠，這是高壓開關柜的主要故障形式。因此對接觸頭進行實時溫度監測，及時發現開關柜內的發熱點，實現故障的早期預測與報警對于保障生命財產安全極為重要。
[0003]目前比較傳統的測溫技術包括無線測溫技術、紅外測溫技術等。由于無線測溫與紅外測溫技術均采用電子式傳感器作為現場傳感單元，現場傳感器帶電，容易受到強磁場與高壓的影響，且長期工作容易老化，給設備帶來安全隱患。光纖測溫技術可避免上述問題，但目前的光纖測溫主要采用光纜，無法實現對特定觸點觸頭的測溫，并且只能用于遠距離的測溫。因此無法適用于如高壓開關柜之類的短距離且對特定觸點的溫度測量。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種用光纖測溫的方法，能應用于諸如高壓開關柜的小型系統中，并且能實現對特定連接頭的溫度測量。
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供一種適用于一高壓開關柜的光纖測溫主機，該光纖測溫主機包含:至少一光纖探頭，用于連接該高壓開關柜內之一連接頭以擷取其溫度信息并將該溫度信息存儲于一光信號中；光信號采樣處理器，耦接該至少一光纖探頭并用于采樣該光信號以獲取其所擷取之該溫度信息。
[0006]進一步的，所述光纖探頭是通過鍍膜技術將半導體材料均勻鍍在光纖軸向的橫截面上，再通過陶瓷管和航空膠封裝而成。
[0007]進一步的，所述光信號采樣處理器包含:光電轉換器，用于采樣所述光信號并將其轉換成電信號；運算放大器，用于將所述電信號進行放大處理;AD轉換器，用于對放大的電信號進行采樣處理；第一控制器，用于接收所述采樣信號并從中獲取溫度數據。
[0008]進一步的，所述光電轉換器更將其所轉換之電信號進行濾除噪聲處理。
[0009]進一步的，所述第一控制器為ARM控制器STM32。
[0010]本發明提供一種適用于一高壓開關柜的光纖測溫系統，該光纖測溫系統包含上述光纖測溫主機以及顯示模塊，該顯示模塊耦接該光信號采樣處理器，用于顯示該溫度信息。[0011 ] 進一步的，所述顯示模塊為一顯示面板，包含第二控制器，用于接收并處理所述溫度數據；存儲器，用于存儲該溫度數據相關之信息；顯示器，用于顯示該溫度數據相關之信肩、O[0012]進一步的，所述顯示面板通過RS485總線與所述光信號采樣處理器連接，該RS485總線的應用層協議為Modbus.[0013]進一步的，所述顯示面板更包含一報警模塊，當檢測到之該溫度數據超過一設定閾值時，該報警模塊報警。該設定閾值存儲于所述存儲器中。
[0014]本發明還提供一種光纖測溫方法，將多個光纖測溫主機的光信號采樣處理器互相連接，并以一 PC機耦接所述任意一光信號采樣處理器，以實現對多個高壓開關柜的同時監測。
[0015]相比于現有技術，本發明采用光纖探頭耦接高壓開關柜內的連接頭以獲取相應的溫度信息并存儲于光信號中，并采用光信號采樣處理器對所述光信號進行光電轉換并從中采樣出所述溫度信息，更提供一種顯示面板詳細顯示各種獲取的溫度信息以對該些溫度進行監控。首先，用戶可以選擇使用所述顯示面板進行監控，也可以連接PC機于該光信號采樣處理模塊進行監控，能方便快捷地實現對高壓開關柜內的溫度監測。其次，將光纖測量應用到測量高壓開關柜，能抗電磁干擾、腐蝕、雷擊，且能在惡劣環境下工作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明一實施例所述測溫主機的結構示意及相應工作原理圖；
[0017]圖2為本發明一實施例所述測溫系統的結構示意圖；
[0018]圖3為本發明一實施例所述測溫方法的連接圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的光纖測溫主機，系統及方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0020]請參考圖1，本實施例提供一種光纖測溫主機，包含光纖探頭100，光信號采樣處理器200，其中光信號采樣處理器200又包含光電轉換器210，運算放大器220，AD轉換器230以及第一控制器240。
[0021]其中，該光纖探頭100可根據具體測溫需求設置多個，在本實施例中為6個。本實施例為測量高壓開關柜內真空斷路器動、靜觸頭的溫度，此時設置6個光纖探頭，分別接在真空斷路器的動、靜觸頭上。三相電分別標為A相、B相、C相。其中動觸頭標為A相上、B相上、C相上，靜觸頭標為A相下、B相下、C相下。以上為測量高壓開關柜內真空斷路器動、靜觸頭的溫度的情況，所述測溫主機的光纖探頭數量和測溫對象均可根據具體需求改變，不以此為限。
[0022]在本實施例中，光纖探頭100通過其尾纖的SC接口連接到光信號采樣處理器200。
[0023]在本實施例中，所述的光纖探頭100用于測溫，是通過鍍膜技術將半導體材料均勻鍍在光纖軸向的橫截面上，再通過陶瓷管和航空膠封裝而成。
[0024]所述光信號采樣處理器200包含光電轉換器210，運算放大器220，AD轉換器230，第一控制器240。首先，光電轉換器210將接收到的光信號轉換成電信號，通過其內部之一低通濾波器濾除噪聲，然后送到運算放大器220中進行信號放大。經過放大的信號達到AD轉換器230能夠轉換的電壓范圍后，AD轉換器230啟動采樣，將采集到的數據傳給第一控制器240，第一控制器240通過一定的算法獲取溫度數據。
[0025]進一步的，光纖探頭100采集到的溫度數據以光的形式傳給光信號采集處理器200，光信采集處理器200交替接收多個光纖探頭100傳來的溫度數據。首先通過PIN接收管將接收到的光信號轉化為電信號，電信號非常微弱(P V級別)并攜帶很多高頻噪聲，這些混雜著噪聲的信號通過上述低通濾波器濾除高頻噪聲以后傳給運算放大器220，所述運算放大器可以是三級運算放大器，其對上述信號進行三級放大。其中第一級為射極跟隨，起到阻抗匹配的作用；第二級根據信號的大小放大NI倍，第三級放大Ν2倍，總共放大Ν=Ν1*Ν2倍。放大的信號達到AD采樣的最佳采樣電壓后啟動AD轉換器230進行AD采樣，AD轉換器230交替采樣六個探頭傳來的數據然后送給第一控制器240提取出溫度數據。
[0026]其中，所示第一控制器240可以是ARM處理器，具體的，可以是STM32。
[0027]圖2為本發明所述光纖測溫系統的結構示意圖，具體為本發明所述測溫主機與本發明公開之顯示模塊的結合使用。
[0028]請參考圖2，在圖1所示光纖測溫主機的基礎上，顯示模塊300連接所述光信號采樣處理器200，共同構成光纖測溫系統。顯示模塊300可通過RS485接口連接光信號采樣處理器200。在本實施例中，光信號采樣處理器200更包含第一接口電路10，顯示模塊300更包含第二接口電路20，且第一接口電路10和第二接口電路20均為RS485接口電路，二者通過RS接口總線將顯示模塊300與光信號采樣處理器200連接，該RS485總線的應用層協議采用 Modbus。
[0029]在本實施例中，所述顯示模塊300為一顯示面板，其包含第二控制器310，存儲器320，顯示器330。其中第二控制器310用于接收信號采樣處理器200傳來之溫度數據并進行相應處理；存儲器320和顯示器330分別用于存儲和顯示該溫度數據及相關信息。
[0030]進一步的，第二控制器310為ARM控制器，采用了實時操作系統Rt-Thread，所述界面顯示采用UCgui進行編寫；存儲器320為鐵電存儲器；顯示器330為320*240TFT液晶顯示屏。所述液晶顯示屏可根據需要設置六個菜單功能，分別為:溫度檢測、數據查詢、報警查詢、歷史曲線、時間設置、系統幫助，通過按鍵進行菜單選擇操作。溫度檢測就是主界面顯示的A、B、C三相的上、下觸頭溫度數據；數據查詢就是查詢過去一年觸頭的溫度，超過一年的數據進行滾動刪除。過去一年的數據是用以下方式得來:將每一天的溫度數據進行比較，取出最大值，然后將最大值存入鐵電存儲器。報警查詢就是將觸發報警時的溫度進行存儲。每次有報警數據，立馬存儲，直到鐵電存儲器滿為止。歷史曲線就是將數據查詢菜單中存儲的一年的數據進行顯示，描繪出曲線，直觀的顯示這一年觸頭溫度的變化。時間設置就是設置系統時間。系統設置就是設置報警閾值，超過閾值則進行報警。其中時間信息與閾值信息都存儲在鐵電存儲器中，能夠掉電保存。以上為本發明之光纖測溫系統的顯示模塊的一種工作方式，但具體設置不以此為限。
[0031]圖3為本發明所述測溫方法的連接圖。具體為本發明所述之測溫主機在對多臺高壓開關柜進行測量時的測溫方法。
[0032]請參考圖3，多臺如圖1所示光纖測溫主機分別連接多臺高壓開關柜，圖中所示為對兩臺開關柜的測溫，但數量不以此為限。其中兩臺光纖測溫主機分別包含光信號采樣處理器200和200”以及分別位于其中的第一接口電路10和10”，PC機400包含一第三接口電路30，該PC機400通過第三接口電路由RS485總線分別連接到第一接口電路10和10”，而兩臺信號采樣處理器200和200”之間也通過第一接口電路10和10”由RS485總線組網。在此實施例中，PC機400可對多臺高壓開關柜進行在線溫度監測。
[0033]綜上，本發明提供一種光纖測溫主機，該主機可與本發明提供之顯示模塊300連接進行測溫并顯示；當需要對多臺目標儀器進行測溫時，也可以將各光纖測溫主機分別連接到多臺目標儀器后通過光信號采樣處理器200組網，并用PC機400連接到任意一光信號采樣處理器進行在線溫度監測。
[0034]另外，本發明所采用的光纖探頭高絕緣性能、抗電磁干擾、抗腐蝕、防爆、防雷擊，使其能在惡劣的壞境下工作且其結構簡單、尺寸小巧、安裝方便，適合于各種場合；所述探頭無需外部供電，無需電池，一次安裝，終生免維護。其二，分體式的設計方案方便組網，實現多點、全范圍的溫度數據檢測。
[0035]顯然，本領域的技術人員可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包括這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種光纖測溫主機，適用于一高壓開關柜，所述光纖測溫主機包含: 至少一光纖探頭，用于連接該高壓開關柜內之一連接頭以擷取其溫度信息并將該溫度信息存儲于一光信號中； 光信號采樣處理器，耦接該至少一光纖探頭并用于采樣該光信號以獲取其所擷取之該溫度信息。
2.如權利要求1所述之測溫主機，其特征在于:所述光纖探頭是通過鍍膜技術將半導體材料均勻鍍在光纖軸向的橫截面上，再通過陶瓷管和航空膠封裝而成。
3.如權利要求1所述之測溫主機，所述光信號采樣處理器包含: 光電轉換器，用于采樣所述光信號并將其轉換成電信號； 運算放大器，用于將所述電信號進行放大處理； AD轉換器，用于對放大的電信號進行采樣處理；以及 第一控制器，用于接收所述采樣信號以獲取溫度數據。
4.如權利要求3述之測溫主機，其特征在于:所述光電轉換器更將其所轉換之電信號進行濾除噪聲處理。
5.如權利要求3述之測溫主機，其特征在于:所述第一控制器為ARM控制器STM32。
6.一種光纖測溫系統,適用于一高壓開關柜，該光纖測溫系統包含: 如權利要求1所述的光纖測溫主機；以及 顯示模塊，耦接該光信號采樣處理器，用于顯示該溫度信息。
7.如權利要求6所述之測溫系統，其特征在于:所述顯示模塊為一顯示面板，該顯示面板包含: 第二控制器，用于接收并處理所述溫度數據； 存儲器，用于存儲該溫度數據相關之信息；以及 顯示器，用于顯示該溫度數據相關之信息。
8.如權利要求7所述之測溫系統，其特征在于:所述顯示面板通過RS485總線與所述光信號采樣處理器連接，該RS485總線的應用層協議為Modbus。
9.如權利要求6所述之測溫系統，其特征在于:所述顯示模塊更包含一報警模塊，當檢測到之該溫度數據超過一設定閾值時，該報警模塊報警。
10.一種光纖測溫方法，其特征在于:將多個如權利要求1所述之光纖測溫主機的光信號采樣處理器互相連接，并以一 PC機耦接所述任意一光信號采樣處理器，以實現對多個高壓開關柜的同時監測。
【文檔編號】G01K11/32GK103630266SQ201310694555
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月16日 優先權日:2013年12月16日
【發明者】王同志, 劉小燕 申請人:上海華魏光纖傳感技術有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
