利用环境余热供电的无线温度测量系统设计
电力系统无线测温方案
电力系统无线测温方案一、系统概述本无线测温系统专为电力系统设计，采用先进的无线通信技术和高精度温度传感器，实现对电力设备关键部位温度的实时监测。
系统具备彩色显示功能，直观展示温度数据及状态信息，同时具有灵活可设的参数和方便的操作界面，能广泛应用于变电站、配电室、输电线路等场景。
二、系统组成（一）温度传感器1. 采用高精度、低功耗的数字式温度传感器，测量范围广（-55℃至 125℃），精度可达±0.5℃。
2. 传感器体积小巧，便于安装在各类电力设备的接触点、连接点等部位，如开关柜触头、母线接头、电缆接头等。
（二）无线传输模块1. 基于 ZigBee、LoRa 或蓝牙等无线通信技术，确保数据传输的稳定性和可靠性。
2. 低功耗设计，延长传感器的使用寿命。
（三）数据集中器1. 负责收集来自各个传感器的温度数据，并进行初步处理和存储。
2. 具备以太网、RS485 等通信接口，可与上位机系统进行数据交互。
（四）上位机软件1. 基于 Windows 操作系统开发，具有友好的人机界面。
2. 彩色显示界面，以直观的图表、曲线等形式展示温度数据及变化趋势。
3. 支持灵活的参数设置，如报警阈值、采集周期、通信频率等。
4. 具备数据存储和查询功能，可保存历史温度数据，便于后续分析和追溯。
三、系统功能（一）实时温度监测1. 系统实时采集各监测点的温度数据，更新频率可根据实际需求设置。
2. 在彩色显示屏上实时显示各监测点的温度值，并以不同颜色区分正常、预警和报警状态。
（二）温度报警功能1. 用户可根据电力设备的运行要求，灵活设置温度报警阈值。
2. 当监测点温度超过阈值时，系统立即发出声光报警，并在显示屏上突出显示报警信息。
3. 支持短信、邮件等方式将报警信息推送至相关人员，确保及时处理异常情况。
（三）数据分析与统计1. 系统对采集到的温度数据进行分析和处理，生成日报表、月报表、年报表等统计报表。
2. 以曲线、柱状图等形式展示温度数据的变化趋势，帮助用户分析设备的运行状况和潜在故障。
电力设备的智能无线温度检测系统
电力设备的智能无线温度检测系统随着科技的发展，电力设备的智能化越来越受到重视。
无线温度检测系统作为电力设备智能化的重要组成部分，扮演着关键的角色。
本文将介绍电力设备智能无线温度检测系统的制作及应用。
一、系统概述智能无线温度检测系统是一种基于无线通信技术的电力设备温度监测系统。
它通过传感器实时监测电力设备的温度变化，并利用无线通信技术把数据传输到监控中心，从而实现对电力设备温度的实时监测和远程管理。
该系统具有实时性强、安全可靠、自动化程度高等优点，能够有效地保护电力设备的安全运行并提高设备的使用寿命。
二、系统制作1. 传感器选择：传感器是智能无线温度检测系统的核心部件，负责实时监测电力设备的温度变化。
在选择传感器时，需考虑其精度、响应速度、工作环境适应能力等因素，并保证其可靠性和稳定性。
2. 通信模块选型：无线通信模块是该系统实现远程监测的关键部件。
目前，常用的无线通信技术包括蓝牙、Wi-Fi、NFC等，需要根据实际情况选择适合的通信模块。
3. 数据处理与传输：系统中需要配备相应的数据处理和传输模块，用于处理传感器采集的温度数据，并通过无线通信技术将数据传输到监控中心。
4. 监控中心：监控中心通常是一个配备有数据接收与处理设备的控制台，用于接收和处理来自各个电力设备的温度数据，实现对电力设备温度的实时监测和远程管理。
5. 系统集成与调试：在制作完各个部件后，需要对系统进行集成与调试，确保各个部件的正常工作并进行系统整体的功能测试。
三、系统应用1. 电力设备远程监测：智能无线温度检测系统能够实现电力设备的远程监测，无需人工实时巡检即可实时获取设备的温度数据，大大提高了监测效率和精度。
2. 温度异常预警：系统能够根据预设的温度阈值进行温度异常预警，一旦检测到设备温度异常，系统会自动发送报警信息给相关人员，及时进行处理，保障电力设备的安全运行。
3. 数据分析与预测：系统能够对电力设备温度数据进行实时分析和长期积累，为电力设备的维护和管理提供参考依据，同时还能利用数据进行预测，提前发现设备故障风险，提高电力设备的使用寿命。
电力设备的智能无线温度检测系统
电力设备的智能无线温度检测系统近年来，随着电力设备的不断发展和更新，安全性和智能化已经成为了电力设备设计和制造的重要方向。
在电力设备运行中，温度是一个非常重要的参数，它直接影响着设备的工作状态和性能，甚至可能影响设备的安全运行。
对电力设备进行实时、精准的温度监测就显得尤为重要。
为了解决传统有线温度检测系统的不足和局限，结合物联网技术和智能控制技术，本文提出了一种智能无线温度检测系统，该系统可以实现对电力设备温度的实时、远程监测和控制，为电力设备的安全运行提供了有力保障。
一、系统框架本文设计的智能无线温度检测系统包括传感器节点、数据传输模块、数据处理模块、控制模块和远程监控终端。
传感器节点负责采集电力设备的温度数据，数据传输模块负责将采集到的数据通过无线方式传输至数据处理模块，数据处理模块负责接收和处理传感器节点传来的数据并进行数据分析，控制模块负责根据数据分析结果进行控制命令下发，远程监控终端负责远程监控和管理整个系统。
二、系统组成1.传感器节点传感器节点是系统中的数据采集和感知单元，负责对电力设备的温度参数进行实时采集和传输。
为了满足不同电力设备的温度监测需求，传感器节点可以根据实际情况选择不同类型和规格的温度传感器进行接入。
传感器节点还具备实时数据处理和存储功能，能够对采集到的数据进行初步处理并且存储备份，以备后续数据分析和处理。
2.数据传输模块数据传输模块是传感器节点和数据处理模块之间的桥梁，负责将传感器节点采集到的数据通过无线方式传输到数据处理模块。
数据传输模块采用了先进的物联网通信技术，能够实现长距离、高速率、低功耗的数据传输，具有很强的抗干扰能力和稳定性，能够满足复杂环境下的数据传输需求。
数据处理模块是系统中的数据处理和分析单元，负责接收和处理传感器节点传来的数据，并对数据进行分析和处理。
数据处理模块具备高性能的数据处理能力和丰富的数据分析算法，能够对接收到的温度数据进行精确的分析和计算，并根据分析结果进行智能化的数据处理和控制命令下发。
电力设备的智能无线温度检测系统
电力设备的智能无线温度检测系统【摘要】本文介绍了电力设备的智能无线温度检测系统。
在首先介绍了该系统的背景以及研究意义。
在详细阐述了智能无线温度检测系统的概述、系统组成与工作原理、技术特点、应用案例和发展趋势。
结论部分总结了文章内容，并展望了未来的发展方向，强调了电力设备的智能无线温度检测系统的重要性。
通过本文的介绍，读者将对智能无线温度检测系统有更深入的了解，同时也能够认识到这一系统在电力设备中的重要作用。
.【关键词】电力设备、智能无线温度检测系统、引言、背景介绍、研究意义、正文、概述、系统组成与工作原理、技术特点、应用案例、发展趋势、结论、总结性观点、展望未来、重要性。
1. 引言1.1 背景介绍电力设备的智能无线温度检测系统是指利用先进的无线通信技术和温度检测技术，实现对电力设备温度数据的实时监测和传输的系统。
随着电力设备的不断发展和智能化趋势的加速，传统的有线温度检测系统已经逐渐不能满足对电力设备温度监测的需求。
研发智能无线温度检测系统对于提高电力设备温度监测的准确性和效率具有重要意义。
在传统的电力设备温度检测系统中，通常需要使用大量的有线传感器和数据线，存在安装位置受限、数据传输困难等问题。
而智能无线温度检测系统通过采用无线传感器和无线网络，实现了对电力设备温度数据的远程监测和实时传输，大大提高了监测的灵活性和便捷性。
由于无线通信技术的不断发展和进步，智能无线温度检测系统还具有更高的数据传输速度和稳定性。
电力设备的智能无线温度检测系统是未来电力设备监测领域的重要方向，具有广阔的市场前景和应用潜力。
通过对系统的研究和开发，可以更好地保障电力设备的安全运行，提高设备的可靠性和效率，为电力行业的发展做出积极贡献。
1.2 研究意义电力设备的智能无线温度检测系统具有重要的研究意义。
随着电力设备的持续发展和智能化趋势，传统的有线温度检测系统已经不能满足快速和远程监测的需求。
而无线技术的应用能够实现对电力设备温度进行实时监测，并能够通过远程传输数据进行智能管理。
电力系统无线测温系统方案
电力系统无线测温系统方案测温产品概述在电力系统中，从发电厂到送变电设备以及到终端用户电器的整个传输过程中都有大量的可变温度需要检测、预警。
高压设备连接部位如母线连接点，各种开关、断路器、主变套管夹、高压电缆接头等由于气候冷热变化、材料老化、锈蚀、松动等原因易造成接触不良、接触电阻增大。
在大电流通过时，容易烧坏设备，严重的甚至引起一次设备起火爆炸。
若对这些温升故障点的运行状态进行动态追踪监测，不仅可以防止、杜绝此类事故的发生，而且亦为电力系统安全可靠分析和科学调度提供重要的决策依据。
在目前对高压电气设备温度的监测，使用最多的方式是通过人工手持红外设备定期巡检。
而此种方式有很多的弊端：1.劳动强度大，需增加工作人员；2.温度测量不准，人为的、环境的干扰因素大；3.温度的异常不能及时的发现；4.对历史数据无法进行及时、有效的分析。
因而存在无法及时发现故障的隐患；5.电气设备内部的一些关键接点的温度无法测量；针对目前高压设备温度监测的现状，我公司推出了一系列的测温产品，可适用于各种不同的测温环境。
产品已大量的运行在国内的各行各业的电力系统中，为避免高压电气设备事故起到了很好的监测作用。
无线测温系统介绍系统结构图整个测温系统由无线温度传感器、现场监控主机、后台监控系统三大部分组成。
系统拓扑图备注：1、无线温度传感安装于开关柜内电缆头、断路器触头等电气连接处等部位。
2、测温处理主机采用面板式安装在开关柜的仪表室面板上。
3、测温处理主机通过RS485总线将测温数据传到监控后台，最远通讯距离可达1200米。
系统描述本系统每面开关柜用1台现场监控主机，主机采用面板嵌入式的方式安装于仪表室面板。
无线温度传感与现场监控主机之间通过无线电波传送温度数据，对其它设备没有任何干扰及影响。
现场监控主机带有无线通讯口，所测得温度数据可以通过无线的方式将温度数据上传至后台管理系统进行数据分析处理。
无论被监测设备那一点温度异常，后台系统都能准确的发出报警信号，真正实现了开关室无人值守。
供暖温度无线监控系统设计
供暖温度无线监控系统目录一、项目背景 (3)二、系统概述 (4)三、方案设计说明 (4)3.1 系统结构 (4)3.1.1 GPRS数据采集传输终端 (4)3.1.1.1 温度传感器 (5)3.1.1.2无线数据终端内部集成TCP/IP协议栈 (5)3.1.1.3支持自动心跳，保持永久在线 (5)3.1.1.4支持参数配置，永久保存 (6)3.1.2 GPRS数据服务器 (6)3.1.3远程监控中心 (6)四、系统特点 (7)五、效益分析 (8)5.1解决供暖矛盾方面 (8)5.2对供暖企业节能减排方面 (9)一、项目背景我国北方地区冬季目前普遍采用集中供暖方式进行供热。
供热企业通过城市高温供热管道将热水送至各居民小区、企业。
近年来供暖过程中出现的矛盾一直困扰着政府、供暖单位和广大居民。
并且矛盾越来越突出，甚至引发恶性事件。
可见供暖关系到千家万户，它涉及到百姓安居乐业和社会稳定，尤其是从福利供暖向商品化供暖转化过程中矛盾更为突出。
我国各级政府对此问题十分重视，有些地区政府已把供暖的好坏作为政绩来考核。
现行的供热运行管理仍处于手工操作阶段，影响了集中供热优越性的充分发挥。
主要反映在：1、供暖用户由于地域分布较为离散，很难及时准确地获取供暖质量；2、缺少全面的参数测量手段，无法对运行工况进行系统的分析判断；3、系统运行工况失调难以消除，造成用户冷热不均，温度过低造成用户不满，温度过高又造成能源的浪费；4、供热企业的终端用户的室内温度没有良好的采集措施，还依赖于人工测量记录。
不能建立从供暖-用户-供暖这样的一个闭环的控制系统使，使资源更好的被充分利用无法实现。
5、由于能源价格逐年上涨，供暖企业运营成本升高，利润下降。
搞好城市集中供热工程，必须要全面提高供热技术水平。
本系统正是针对有效的解决此类问题而开发的综合管理系统。
通过在城市各个用户的采集点安装终端采集设备，基于GPRS 无线网络实时采集现场温度数据、控制中心实时获取供暖质量数据，对供暖质量作出及时评估，为现有的供热控制系统提供准确及时的终端用户的温度信息。
无线测温系统是如何设计的呢？
无线测温系统是如何设计的呢？随着科技的发展，无线测温系统得到越来越广泛的应用。
无线测温系统是指通过无线通信技术来收集温度数据的一种技术。
它采用传感器进行采集，通过信号的传输，将采集到的数据传递给数据接收端进行处理和分析，以达到对环境温度实时监测的目的。
那么无线测温系统的设计到底有哪些方面需要考虑呢？接下来，我们就来一一分析。
传感器选择首先是传感器的选择。
传感器是无线测温系统最重要的组成部分之一，它是温度数据采集的基础。
传感器的重要性在于准确度和稳定性，因此在选择传感器的时候，需要注意以下几点：1.准确度：传感器的准确度决定了数据采集的质量，在选择时需要认真考虑。
2.稳定性：传感器的稳定性能影响数据的可靠性和有效性，需要选择品质优良的产品。
3.通信方式：可以有多种通信方式，例如蓝牙、Wi-Fi等，需要根据实际情况选择。
硬件设计传感器选择完成后，接下来就是硬件设计。
无线温度测量系统硬件设计具有一定的难度，主要是由于测量摆放的位置和测量距离的问题。
硬件设计包括以下几个方面：1.确定测量距离：在实际应用中，对于不同的环境，需要根据实际情况确定测量距离，以满足应用需求。
2.电源设计：电池寿命直接影响设备的使用寿命，因此电源设计不能忽视。
3.信号处理与传输：除了传感器，无线测温系统还包括信号处理与传输功能，需要考虑如何进行信号处理和数据传输。
软件设计无线测温系统的软件设计也是十分重要的。
软件的设计不仅影响数据处理和分析，还能够影响系统的响应速度、稳定性等因素。
软件设计需要注意以下几个方面：1.界面设计：无线测温系统软件需要提供直观、易用的界面，方便用户操作。
2.数据处理与分析：无线测温系统软件需要具备数据处理和分析功能，以满足用户的多样化需求。
3.响应速度：无线测温系统的软件设计需要保证响应速度，保证数据的及时性。
安全性设计无线测温系统的安全性设计必不可少。
主要包括如下几个方面：1.传输安全：传输的数据需要进行加密处理，防止敏感数据被非法获取。
无线温度监测系统的设计
无线温度监测系统的设计简介无线温度监测系统是一种基于物联网技术的智能设备，用于实时监测环境温度并将数据传输到监测中心。
该系统由传感器、无线通信模块和监测中心组成，具备实时监测、高精度测量和远程控制等功能。
系统组成传感器传感器是无线温度监测系统的核心组件之一。
它能够感知周围的环境温度，并将温度数据转换为电信号。
常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶和半导体温度传感器等。
传感器需要具备高精度、快速响应和低功耗等特点。
无线通信模块无线通信模块用于将传感器采集到的温度数据传输到监测中心。
目前，常用的无线通信技术包括Wi-Fi、Zigbee、LoRa 和NB-IoT等。
选择适合的无线通信技术需要考虑传输距离、传输速率、功耗和成本等因素。
监测中心监测中心是无线温度监测系统的数据处理和控制中心。
它接收传感器传输过来的温度数据，并进行实时处理和分析。
监测中心还可以根据温度数据发出报警信号，进行远程控制，实现对温度的监控和调控。
监测中心可以是一个服务器、电脑或移动设备等。
系统工作流程1.传感器采集环境温度数据，并将其转换为电信号。
2.无线通信模块接收传感器的温度数据，并将其通过无线信号传输到监测中心。
3.监测中心接收并解析无线信号，获取温度数据。
4.监测中心对温度数据进行处理和分析，并根据设定的阈值进行判断。
5.如果温度超过设定的阈值，监测中心将触发报警信号。
6.监测中心可以通过远程控制方式，在必要时控制温度调节设备进行调控。
系统优势实时监测无线温度监测系统能够实时监测环境温度，及时了解温度变化。
高精度测量传感器具备高精度测量功能，可以准确地采集环境温度数据。
远程控制监测中心可以通过远程控制方式对温度进行调控，实现自动化控制。
降低人力成本无线温度监测系统能够实现自动化监控，减少了人力成本和人为错误的可能性。
应用场景无线温度监测系统可以广泛应用于以下场景：•仓库和物流：用于监测货物存储环境温度，保证货物质量和安全。
•医疗机构：用于监测医药品存储环境温度，保证药品质量。
电力设备的智能无线温度检测系统
电力设备的智能无线温度检测系统随着工业发展和科技进步，电力设备的安全运行变得越来越重要。
温度是电力设备运行稳定性的重要指标之一。
开发一种智能无线温度检测系统，对于提高电力设备的安全性和稳定性具有重要意义。
智能无线温度检测系统是指利用先进的无线通信技术和智能化的温度检测设备，结合数据处理和传输系统，以无线方式实现对电力设备温度的实时监测和远程管理。
这一系统的设计与应用，可以为电力设备的预防性维护、故障预测和安全管理提供强有力的支持。
一、智能无线温度检测系统的设计原理1. 传感器模块智能无线温度检测系统的核心部件是温度传感器模块，该模块负责实时采集电力设备的温度数据。
传感器模块需要具备较高的精度和稳定性，能够在恶劣的工作环境下正常工作，同时具备较低的功耗和小型化的特点。
常用的温度传感器包括热电偶、PT100、红外线传感器等，根据不同的应用场景和要求可以选择不同的传感器类型。
2. 通信模块智能无线温度检测系统利用无线通信技术进行数据传输，因此通信模块是系统中必不可少的部件。
通信模块需要具备较强的抗干扰能力和较大的传输距离，能够稳定可靠地传输温度数据。
目前常用的无线通信技术包括蓝牙、Wi-Fi、LoRa、NB-IoT等，不同的技术有着不同的特点和适用范围，可以根据具体的应用场景选择合适的通信模块。
3. 数据处理与存储模块传感器模块采集到的温度数据需要进行处理和存储，这就需要数据处理与存储模块的支持。
该模块需要具备较高的数据处理能力和较大的存储空间，能够对采集到的数据进行实时分析和处理，并能够对处理后的数据进行存储和管理。
目前常用的数据处理与存储技术包括单片机、嵌入式系统、云平台等，不同的技术有着不同的处理能力和存储空间，可以根据系统的具体要求选择合适的技术方案。
4. 远程管理与监控系统智能无线温度检测系统具备远程管理和监控的能力，能够实现对电力设备温度的实时监测和远程管理。
该系统需要具备友好的用户界面和强大的管理功能，能够实现对多个设备的同时监控和管理，并能够对监测到的数据进行分析和统计，实现故障预测和预防性维护。
自取能无线温度监测系统设计
自取能无线温度监测系统设计温度传感器是自取能无线温度监测系统的重要组成部分。
随着微机电技术、传感技术的发展，体积小、功耗低、成本低的传感器逐渐成为市场的主流。
传统的传感器采用电池供电，而电池容量和续航能力有限，且在特殊环境下不易维护更换。
针对目前存在的问题，本设计采用将输电线周围环境能量进行采集并转换成电能以突破传感器的供电瓶颈，设计了相应的电源管理电路，对自供电温度传感器进行分析，研究温度传感器的分类并进行选择，采用开关电路为温度传感器供电，进行传感器的驱动实验并测量温度变化曲线。
标签：自取能;温度;无线监测系统1 自取能无线温度监测系统温度传感器系统由低功耗温度传感器、电源管理模块和隔离变压器组成。
这些分布在各个电网区域的温度传感器感知外界温度变化并收集监测对象的信息，通过隔离变压器将数据传输到安全区域以外。
可以在保证电网安全运行的情况下连续监测其覆盖区域内的温度值。
温度传感器系统框图如图1 所示。
2 温度传感器的硬件选择传感器主要由三部分组成，传感单元选择的是热敏电阻MF5A-503。
隔離变压器T2 耐压为10kV，工作频率为10Hz～40kHz，匝数比为2：3。
电源单元使用的是电场换能器通过电源管理电路对温度传感器供电。
与模拟温度传感器相比，热敏电阻具有体积小，反应速度快，成本低，可以对其进行交流供电，并且功耗低等优势。
热敏电阻广泛用于空调设备，暖气设备，医疗仪器，温控仪表中的温度传感器。
传感器发展应用的一个关键性问题就是大批传感器分布在被电网监测区域，不方便使用电池，电池的寿命有限，需要定期地维护更换，进而耗费很大的财力物力和人力，严重制约了传感器的智能化。
自供能技术通过采集输电线周围环境能量为传感器供电成为一个研究热点。
然而，其采用的无线传感网络节点中的模拟温度传感器需要直流供电，信号处理和信号发射都需要毫瓦量级的功耗。
由于能量采集的功率较低，所以只能通过超级电容累计能量间断性地给传感器供电，造成了传感器工作的不连续性，并引入了超级电容、充电电池等元件降低了系统的安全性和可靠性。
电力设备的智能无线温度检测系统
电力设备的智能无线温度检测系统1. 引言1.1 电力设备的智能无线温度检测系统的重要性电力设备的智能无线温度检测系统在现代工业生产中具有重要意义。
随着电力设备的发展和普及，对电力设备的稳定运行和安全性能要求也越来越高。
而温度是影响电力设备性能和寿命的重要因素之一。
及时准确地监测电力设备的温度变化，对于预防设备故障、提高设备运行效率、延长设备寿命具有至关重要的作用。
传统的温度检测方式通常需要人工操作，不仅费时费力，而且准确性不高。
而智能无线温度检测系统能够实现自动化监测，无需人工干预，极大地提高了监测效率和准确性。
通过实时监测和分析温度数据，可以及时发现设备异常情况，并采取相应措施，避免设备故障对生产造成影响，提高了设备的可靠性和稳定性。
电力设备的智能无线温度检测系统对于保障工业生产的正常进行，提高生产效率，降低生产成本具有重要意义。
其广泛应用将为工业生产带来更多的便利和效益。
1.2 研究背景电力设备的智能无线温度检测系统的研究背景是在当前社会对电力设备安全和可靠运行提出更高要求的背景下而产生的。
传统的温度检测方式存在着诸多问题，比如需要人工定期巡检、无法实时监测、数据记录不全面等，不能满足现代电力设备运行对温度监测的精确要求。
研究开发一种智能无线温度检测系统变得尤为重要。
1.3 研究意义电力设备的智能无线温度检测系统的研究意义在于提高电力设备的运行效率和安全性。
通过实时监测电力设备的温度变化，可以及时发现异常情况并进行处理，避免设备故障引发的事故。
智能无线温度检测系统还可以帮助提前预警设备可能出现的问题，减少维修和更换设备的成本，延长设备的使用寿命。
通过对电力设备运行数据的分析和挖掘，可以为设备的维护和管理提供数据支持，实现设备的预测性维护，提高设备的利用率和可靠性。
智能无线温度检测系统的研究意义还体现在推动电力设备的智能化和信息化发展，促进电力行业的现代化转型，提升国家能源安全和经济发展水平。
探究电力设备的智能无线温度检测系统设计
探究电力设备的智能无线温度检测系统设计摘要：在电网供电过程中，常常会受到气候冷热变化、设备基础变化、加工工艺、设备受到环境污染，严重超负荷运行、触点氧化等因素的影响而造成供电网电阻增大等情况。
在这种影响因素的作用下，如果没有及时解决这些问题，就很有可能导致设备故障问题，从而影响设备的使用。
基于此，本文就以电力设备的智能无线温度检测系统设计为研究对象，探讨了解决因温度问题所带来带来的设备故障的方法，以期给业绩提供一点参考。
关键词：电力设备；智能；无线温度；检测系统；设计1.电力设备的智能无线温度检测系统设计的意义高压开关设备是发电厂和变电站的重要电气设备。
在其长期运行过程中，开关柜和母线连接处的触点会因为老化或接触电阻过大而发热。
而当这些发热部位的温度无法实时监测时，就非常容易造成设备烧毁或突然停电等事故的发生。
通过监控开关柜内触头温度的运行检测，可以有效地防止开关柜火灾的发生。
但由于柜内高压暴露，空间狭小，无法进行人工检查和温度测量，所以不能采用常温测量方法。
而智能无线温度监测系统是通过在各接点设置温度传感器，并借助无线信号来进行温度信号的传输。
另外，由于无线信号具有固有的绝缘性和抗电磁干扰性能，因此具有较高的可靠性和安全性。
能够从根本上解决高压开关柜内触头工作温度和环境温度不易监测的问题。
2.智能无线温度检测系统的优势分析无线通信模块的研究，就是为了要保证温度信号从开关柜发送出来以后，在发送过程中能够不受现场其他设备的影响，从而有效地保证监测系统可以准确地反映设备的实时温度，以保证在不方便提供电源的地方能保持供电。
该无线通信模块硬件结构图如下图1所示：在该智能无线温度检测系统的设计过程中，终端节点是通过杜邦线来连接温湿度传感器、烟雾传感器。
传感器采集到的数据经过信号处理电路后接到CC2530引脚，CC2530通过射频天线发送给路由节点。
3.智能无线温度检测系统设计分析3.1线路技术设计分析随着现代建筑设计越来越复杂，为了保证整个系统的可靠性，节点的数量和密度应该设置得越来越大。
电力设备的智能无线温度检测系统
电力设备的智能无线温度检测系统电力设备是现代人类社会不可或缺的基本设施之一，它的正常运行关系到我们的生产生活的方方面面。
为了保障电力设备的安全运行，需要对其进行密切的监控，尤其是对设备的温度进行实时监测。
针对传统电力设备监测存在的各种问题，本文设计了一种智能无线温度检测系统。
一、系统的设计思路为了解决传统电力设备的监测存在的繁琐、低效、高成本等问题，本系统利用了物联网、无线通信等现代技术，实现对电力设备的温度实时监测，从而保障了电力设备的正常运行。
具体设计思路如下：1、硬件设计系统由两个主要部分组成：传感器节点和数据接收主节点。
传感器节点采用温度传感器，可以实时检测电力设备的温度。
传感器节点需要安装在电力设备的关键部位，比如电机转子、变压器线圈等。
数据接收主节点采用开发板和WiFi模块，可以接收传感器节点采集的温度数据，然后将其上传至云端服务器。
主节点需要安装在离被监测的电力设备比较近的位置，以便更好地接收传感器节点上传的数据。
系统由传感器节点和数据接收主节点两部分组成，需要针对这两个部分编写不同的软件程序，实现数据的采集、传输和处理等功能。
对于传感器节点，需要编写低功耗的嵌入式程序，以便延长其电池寿命；对于数据接收主节点，需要编写基于WiFi的数据透传程序，实现数据的实时上传和处理。
3、云端服务器本系统的数据采集部分通过WiFi模块上传至云端服务器，实现电力设备温度的远程监测。
服务器对上传的数据进行处理和存储，同时可以为用户提供报表数据和历史数据查询等功能，以便更好地了解电力设备的运行情况。
二、系统的实现本系统的实现需要经过硬件的制作和软件的编程两个步骤。
具体实现过程如下：硬件部分的制作主要包括传感器节点和数据接收主节点两个部分的制作。
传感器节点由温度传感器、单片机和无线模块等组成；数据接收主节点由开发板、WiFi模块和电源模块等组成。
传感器节点和数据接收主节点的制作需要注意相应的指示灯等硬件部分的设置，以便更好地判断传输数据的状态。
无线温度测量设计报告(完整源代码)
摘要本系统由两部分组成，温度采集端和温度显示端，通过温度传感器采集温度显示在液晶屏或者数码管上，并将温度通过红外发送到红外接收头，然后解调解码数据，将温度显示出来，实现温度的无线测量关键字：STC89C52RC；红外；温度；调制；解调1．方案论证与选择1.1控制器的选择方案一：采用ＭSP430来处理Msp430是一种超低功耗的混合信号处理器，采用精简指令集，单个始终走起就可以执行一条指令，速度比51快得多。
因此用430来处理比较器返回来的数据是比较快捷的，但价格相对较贵。
430供电为3.3V,且操作起来较复杂。
方案二：采用51内核单片机单片机操作方便快捷，成本低，开发资源丰富，位寻址方便等，来的数据不需要很大的数据处理过程，51已完全能够胜方便，所以该装置采用STC89c52型的单片机来进行处理，本单片机一个机器一个时钟周期执行一条指令，无法解密，低功耗，超低价，高速，高可靠性。
1.2温度显示方式的选择与比较方案一：采用数码管显示数码管是由多个发光二极管封装在一起组成的8字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出他们的各个笔画和公共电极。
可以用来显示数字和字母。
方案二：采用LCD1602一种专门用来显示字母，数字，符号等的点阵型液晶模块。
它由若干个5X7或者5X11等的点阵字符位组成，每个点阵自字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，可以显示两行，每行16位数字或者字符。
1602采用标准的16脚借口，相比数码管，同样引脚的情况下，显示的内容更多，焊接更加方便快捷，所以我们选用显示部分选用LCD1602.1.3红外的编码和解码采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms 的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms 的组合表示二进制的“1”，其波形如下图所示。
上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。
探讨电力设备温度无线监测系统的设计与应用
探讨电力设备温度无线监测系统的设计与应用在电力系统实际运行时，电力设备温度测量工作具有极為重要的作用，因此文章主要针对电力设备温度无线监测系统的设计与应用进行分析，结合实际情况从多个方面深入研究，进而为完善电力设备温度无线监测系统提供有力支持。
标签：电力设备；无线监测；监测系统通常情况下，无线温度监测系统主要是利用无线电波确保信号得到良好的传输，而接收设备与传感器之间不存在电气联系，这就使得电力设备接点的运行温度实时监测难度得到了控制。
同时温度无线监测系统可在各种变压器、母线接头、高压开关上进行安装，并且还具有标准的通信接口，可实现联网运行。
针对高压设备运行温度数据也可进行检测，进而为电力设备维修可提供良好的数据保障。
一、电缆触头温度监测技术首先，根据实际需求在触点表面涂一层变温漆、示温蜡片等会随温度出现变化的材料，进而利用颜色的改变明确温度的大致范围。
这种方法有着缺少精准性、可读性较弱等特征，不可为实时测量与定量工作提供数据支持，同时这种方法对于人力资源也有着较高的标准与要求。
其次，红外测温技术。
即工作人员利用手持设备针对触点温度进行检测。
当使用这种方法时，具有精准度高、误差小等优势。
而在客观因素影响下，这种方法仍无法实现温度的实时测量，同时使用成本较高，外界环境对测量数据也具有一定影响，对于人力资源也拥有较高标准。
再次，光纤技术。
在使用光纤技术时，主要可分为两种模式，其一为科学运用光纤光栅温度传感器；其二就是使用光纤针对温度信息进行传输。
这两种模式都具有较强的抗腐蚀、抗电磁干扰、耐高压等优势。
而光纤技术的主要劣势为温度测量设备需要使用光纤与被测高压电力设备进行连接，这导致解决污闪问题具有一定难度，这也使得光纤技术的安全性仍有待商榷。
最后，无线传感技术。
使用电流互感设备、电池、温电模板等材料为温度传感模板提供良好的电力保障，同时运用无线技术针对温度信息进行传输。
无线传感技术的使用可确保高压隔离与人力问题得到良好解决，并且施工成本也相对较小，因此有着极为广泛的使用。
电力设备的智能无线温度检测系统
电力设备的智能无线温度检测系统摘要：随着现代工业和农业的发展，电力设备在我们的日常生活中扮演着至关重要的角色。
由于长时间的运行和负荷，电力设备可能会出现温度过高的问题，进而导致设备的损坏甚至火灾的发生。
开发一种可靠的、高效的电力设备智能无线温度检测系统对于确保电力设备的安全性和可靠性至关重要。
关键词：电力设备、温度检测、智能无线、安全性、可靠性1. 电力设备的温度监测方法传统的电力设备温度监测方法主要有接触式测温和光学测温。
接触式测温是通过接触探头或传感器来测量设备的表面温度，但这种方法需要物理接触，无法实现实时、远距离的温度监测。
光学测温利用红外线技术，通过接收设备发出的红外辐射来测量其温度，具有非接触、实时的优势，但其成本较高，且对设备表面的反射和辐射能力有一定要求。
2. 智能无线温度检测系统的设计为了解决传统温度监测方法的不足，我们提出了一种智能无线温度检测系统的设计方案。
该系统利用无线传感器网络（WSN）技术，通过将温度传感器装置于电力设备表面来实现对设备温度的实时监测。
传感器采集到的温度数据通过无线通信方式传送给中心节点，中心节点将数据进行处理和存储，并可以通过网络接口将数据传输到用户终端。
3. 智能无线温度检测系统的特点智能无线温度检测系统具有以下特点：（1）实时性：系统能够实时监测电力设备的温度变化，及时发现可能的问题。
（2）无线通信：通过无线传感器网络技术，传感器与中心节点之间无需布线，减少了安装和维护成本。
（3）远程监控：用户可以通过网络接口随时随地监控电力设备的温度，提高了设备的管理和控制能力。
（4）高精度测量：传感器具有较高的测量精度，可以准确地监测电力设备的温度变化。
（5）多点监测：系统支持对多个电力设备进行温度监测，提高了监测的效率和覆盖范围。
4. 智能无线温度检测系统的应用前景智能无线温度检测系统具有广泛的应用前景。
在电力设备的安全生产中，系统能够准确监测设备的温度变化，及时预警潜在问题，保障设备的正常运行和安全性。
利用环境余热供电的无线温度测量系统设计
利用环境余热供电的无线温度测量系统设计杨朝磊;王民慧;王武【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2018(031)006【摘要】无线测量节点的供电是无线测量系统在实际应用中受限制的主要问题之一.为解决此问题提出了一种收集工业生产现场环境余热并转换成电能为无线测量节点供电的方法.设计了由多个无线温度测量节点和一个Sink节点组成的无线温度测量系统.无线温度测量节点以CC2530为核心处理器,用热电偶测量温度,节点电源由能量收集模块供给.能量收集模块用热电片收集环境余热,以LTC3109为核心构成电源管理模块从而获得3.3 V输出电压.设计了上位机软件实时显示和保存Sink 节点收到的各测温节点的温度数据.实验表明,在一定环境条件下能量收集模块可以为无线温度测量节点提供工作电源,为无线测量节点供电提供了一种参考解决方案.%The power supply of wireless measuring node is one of the main problems in the application of wireless measurement system. In order to solve this problem,a method is proposed to provide power for wireless measuring nodes by collecting ambient thermal energy from industrial production site and converting it into electric energy in this paper. A wireless temperature measurement system consisting of several wireless temperature measuring nodes and a Sink node is designed. The wireless temperature measuring node contains a CC2530 processor,a thermocouple temperature sensor and an energy harvest module,etc. The energy harvest module collects ambient heat by using thermoelectric chips and a powermanagement circuit converts the output of the thermoelectric chip to a 3.3V voltage to power the wireless temperature measuring node. LTC3109 is the main component of the power management cir-cuit. A software is designed to display and save the temperature data of each measuring node received by the Sink node in real time. The experimental results show that the energy harvest module can provide power for wireless tem-perature measuring nodes under certain conditions,and provides a reference solution for the power supply of wireless measuring nodes.【总页数】6页(P975-980)【作者】杨朝磊;王民慧;王武【作者单位】贵州大学电气工程学院,贵阳550025;贵州大学电气工程学院,贵阳550025;贵州大学电气工程学院,贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TP277;TN92【相关文献】1.利用环境电磁波为无线传感器节点供电新方案 [J], 胡韬;龙青;孟航2.建东学院图书馆无线温度测量系统设计 [J], 宋昆3.非接触式涡轮叶片温度测量无线供电系统研究 [J], 赵阳;马游春;刘鹏媛;何巧4.非接触式涡轮叶片温度测量无线供电系统研究 [J], 赵阳;马游春;刘鹏媛;何巧5.一种基于压电俘能器供电的温度测量系统设计 [J], 马欣欣;龚立娇;李伊博因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第３１卷第６期２０１８年６月传感技术学报ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＥＮＳＯＲＳＡＮＤＡＣＴＵＡＴＯＲＳＶｏｌ ３１㊀Ｎｏ ６Ｊｕｎｅ２０１８项目来源:贵州省基础研究重大项目(黔科合ＪＺ字[２０１４]２００１)收稿日期:２０１７－１１－２９㊀㊀修改日期:２０１８－０２－２８ＤｅｓｉｇｎｏｆａＷｉｒｅｌｅｓｓＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍＰｏｗｅｒｅｄｂｙＡｍｂｉｅｎｔＴｈｅｒｍａｌＥｎｅｒｇｙ∗ＹＡＮＧＣｈａｏｌｅｉꎬＷＡＮＧＭｉｎｈｕｉ∗ꎬＷＡＮＧＷｕ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＧｕｉｙａｎｇ５５００２５ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｍｅａｓｕｒｉｎｇｎｏｄｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍꎬａｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｐｒｏｖｉｄｅｐｏｗｅｒｆｏｒｗｉｒｅｌｅｓｓｍｅａｓｕｒｉｎｇｎｏｄｅｓｂｙｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇａｍｂｉｅｎｔｔｈｅｒｍａｌｅｎｅｒｇｙｆｒｏｍｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｉｔｅａｎｄｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇｉｔｉｎｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｅｒｇｙｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ.ＡｗｉｒｅｌｅｓｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆｓｅｖｅｒａｌｗｉｒｅｌｅｓｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｎｏｄｅｓａｎｄａＳｉｎｋｎｏｄｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ.ＴｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｎｏｄｅｃｏｎｔａｉｎｓａＣＣ２５３０ｐｒｏｃｅｓｓｏｒꎬａｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒａｎｄａｎｅｎｅｒｇｙｈａｒｖｅｓｔｍｏｄｕｌｅꎬｅｔｃ.Ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｈａｒｖｅｓｔｍｏｄｕｌｅｃｏｌｌｅｃｔｓａｍｂｉｅｎｔｈｅａｔｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｈｉｐｓａｎｄａｐｏｗｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｃｏｎｖｅｒｔｓｔｈｅｏｕｔｐｕｔｏｆｔｈｅｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｈｉｐｔｏａ３.３Ｖｖｏｌｔａｇｅｔｏｐｏｗｅｒｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｎｏｄｅ.ＬＴＣ３１０９ｉｓｔｈｅｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔｃｉｒ￣ｃｕｉｔ.ＡｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｄｉｓｐｌａｙａｎｄｓａｖｅｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄａｔａｏｆｅａｃｈｍｅａｓｕｒｉｎｇｎｏｄｅｒｅｃｅｉｖｅｄｂｙｔｈｅＳｉｎｋｎｏｄｅｉｎｒｅａｌｔｉｍｅ.Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｎｅｒｇｙｈａｒｖｅｓｔｍｏｄｕｌｅｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｐｏｗｅｒｆｏｒｗｉｒｅｌｅｓｓｔｅｍ￣ｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｎｏｄｅｓｕｎｄｅｒｃｅｒｔａｉｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｍｅａｓｕｒｉｎｇｎｏｄｅｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｅｎｅｒｇｙｈａｒｖｅｓｔꎻｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍꎻＺｉｇＢｅｅꎻｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥＥＡＣＣ:７２１０ꎻ６１５０Ｐ㊀㊀㊀㊀ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００４－１６９９.２０１８.０６.０２７利用环境余热供电的无线温度测量系统设计∗杨朝磊ꎬ王民慧∗ꎬ王㊀武(贵州大学电气工程学院ꎬ贵阳５５００２５)摘㊀要:无线测量节点的供电是无线测量系统在实际应用中受限制的主要问题之一ꎮ为解决此问题提出了一种收集工业生产现场环境余热并转换成电能为无线测量节点供电的方法ꎮ设计了由多个无线温度测量节点和一个Ｓｉｎｋ节点组成的无线温度测量系统ꎮ无线温度测量节点以ＣＣ２５３０为核心处理器ꎬ用热电偶测量温度ꎬ节点电源由能量收集模块供给ꎮ能量收集模块用热电片收集环境余热ꎬ以ＬＴＣ３１０９为核心构成电源管理模块从而获得３.３Ｖ输出电压ꎮ设计了上位机软件实时显示和保存Ｓｉｎｋ节点收到的各测温节点的温度数据ꎮ实验表明ꎬ在一定环境条件下能量收集模块可以为无线温度测量节点提供工作电源ꎬ为无线测量节点供电提供了一种参考解决方案ꎮ关键词:能量收集ꎻ温度测量系统ꎻＺｉｇＢｅｅꎻ无线通信中图分类号:ＴＰ２７７ꎻＴＮ９２㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１００４－１６９９(２０１８)０６－０９７５－０６㊀㊀在２０世纪中期ꎬ随着半导体技术的发展和革新ꎬ半导体温差发电技术开始应用于航天㊁医疗等尖端领域中ꎬ而在工业和民用产业等领域却鲜有实际应用ꎮ在一些特殊的工业环境中ꎬ需要对现场某些工艺设备如工业炉窑㊁旋转反应炉等进行温度检测ꎬ这些工艺设备本身会产生大量的工业余热ꎬ环境温度高ꎬ检测环境复杂ꎬ传统的有线供电测温方式存在着供电电缆的铺设㊁拆卸和维护不便的问题ꎬ已经不能满足此种工业环境下的生产操作要求ꎮ此外ꎬ采用电池供电的无线测温装置或仪器不适合长时间近距离工作在温度较高的一些工业场合ꎬ而且这种测温方式需要定期更换电池ꎬ会影响连续生产ꎬ这些缺传㊀感㊀技㊀术㊀学㊀报ｗｗｗ.ｃｈｉｎａｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ.ｃｏｍ第３１卷陷使得这类测温装置或仪器在一些环境温度较高场合的应用受到了限制ꎮ针对以上问题ꎬ本文研究和设计了一种能自动收集周围环境中的热量并利用该能量为无线温度测量电路供电的测温装置[１]ꎬ该装置利用半导体温差材料的赛贝克效应将环境余热转换为电能ꎬ作为温度检测装置的电源[２]ꎮ检测装置功耗极低ꎬ所需能量相对于工艺设备内部高温环境来说极其微小ꎬ对受检测的温度场几乎无影响ꎮ同时ꎬ针对该装置研究和设计了一种基于ＺｉｇＢｅｅ技术的低功耗多传感器网络[３]ꎬ传感器网络的数据最终上传到上位机系统保存ꎬ供后续查阅和分析ꎮ１㊀无线温度测量系统组成利用环境余热供电的无线温度测量系统主要由温度测量节点和Ｓｉｎｋ节点㊁上位机系统组成ꎮ温度测量节点整体框图如图１所示ꎬ温度测量节点主要由热电偶温度传感器㊁调理电路模块㊁ＣＣ２５３０(ＭＣＵ＋射频)模块以及热电转换单元㊁电源管理电路模块组成ꎮ热电转换单元用于将环境热能转换为电能ꎬ进而通过电源管理电路进行稳压处理后给调理电路模块以及ＣＣ２５３０模块供电ꎮ同时ꎬＣＣ２５３０模块将采集到的温度数据以无线的方式发送给Ｓｉｎｋ节点ꎮ图１㊀无线温度测量节点整体框图图２㊀Ｓｉｎｋ节点与上位机连接原理框图Ｓｉｎｋ节点主要由ＣＣ２５３０模块㊁ＵＳＢ转串口模块组成ꎬＳｉｎｋ节点作为数据收集终端负责接收各温度测量节点发送的温度数据ꎬ并通过串口将数据传送至上位机进行集中监测和管理ꎬＳｉｎｋ节点与上位机连接原理框图如图２所示ꎮＳｉｎｋ节点是ＺｉｇＢｅｅ无线网络的中心ꎬ负责网络的建立和维护工作ꎬ不具备休眠功能ꎬ其电源模块由ＰＣ机的ＵＳＢ口供电ꎬ进而为由ＣＣ２５３０模块和ＵＳＢ转串口模块分别提供３.３Ｖ和５.０Ｖ电源ꎮ２㊀系统硬件电路设计系统硬件电路包括无线温度测量节点硬件电路和Ｓｉｎｋ节点硬件电路ꎮ无线温度测量节点电路主要由环境热能收集与电源管理单元㊁温度信号调理与无线发送单元组成ꎮＳｉｎｋ节点电路主要为ＣＣ２５３０与ＣＨ４３０接口的ＵＳＢ转串口电路ꎮ２.１㊀环境热能收集与电源管理热电转换单元主要实现对环境热能的收集ꎮ本设计利用一组半导体热电片从存在热源的环境中获取能量ꎬ每个热电片共有１２７个电偶对ꎬ只要环境中存在热源并且使其两端产生一定温差ꎬ就能在热电片的输出端产生赛贝克电动势Ｖ０[４－６]ꎬ将此电动势Ｖ０输出到电源管理单元进行整流㊁放大和稳压后即可对其他模块供能ꎮ典型的热电转换器模型如图３所示ꎮ图３㊀热电转换器模型该热电发电器的总热电器件数包括串联的热电器件数ＮＳ和并联的热电器件数ＮＰꎮ则总的热电器件数ＮＴ为:ＮＴ＝ＮＳˑＮＰ通过负载ＲＬ的电流Ｉ(单位Α)为:Ｉ＝ＮＳˑＳＭˑＤＴＮＳＮＰˑＲＭ＋ＲＬ(１)负载ＲＬ的功率Ｐ０(单位:Ｗ)为:Ｐ０＝Ｉ２ˑＲＬ＝(ＮＳˑＳＭˑＤＴ)２ˑＲＬＮＳＮＰˑＲＭ＋ＲＬæèçöø÷２(２)当ＲＬ＝ＮＳＮＰˑＲＭ时ꎬＰ０达到最大值:Ｐ０ＭＡＸ＝ＮＴˑ(ＳＭˑＤＴ)２４ＲＭ式中:ＲＭ为热电器平均内阻(单位为Ω)㊁ＳＭ为器件平均塞贝克系数(单位为Ｖ/Ｋ)㊁ＤＴ为热电器热端与冷端的温差(单位为Ｋ)ꎮ热电片的内部结构示意图如图４所示ꎬ上㊁下陶瓷材料为氧化铝陶瓷ꎬ上㊁下导流片的材料为铜ꎮ６７９第６期杨朝磊ꎬ王民慧等:利用环境余热供电的无线温度测量系统设计㊀㊀图４㊀热电片的内部结构示意图对于塞贝克系数ꎬ根据积分中值定理ꎬ存在一个值使得式(３)成立[７]:α(ＴＨ－ＴＣ)＝ʏＴＨＴＣα(Ｔ)ｄｔ(３)式中:ＴＣ为冷端接触点的温度(单位:Ｋ)ꎻＴＨ为热端接触点的温度(单位:Ｋ)ꎻα(Ｔ)为热电偶塞贝克系数分布函数(单位:Ｖ/Ｋ)ꎮ式(３)同样适用于计算半导体的电阻率ꎮ文献[８]中ꎬ采用了经典的微分法来测量半导体的塞贝克系数ꎬ同时还采用了双探针法对Ｐ型半导体和Ｎ型半导体的电阻率进行测量ꎬ并求出了相关的拟合函数ꎮ在本设计的实验研究中ꎬ在自然散热的条件下ꎬ半导体热电片热端温度ＴＨ保持为６５ħꎬ在冷端贴有散热片自然散热ꎬ此时测得冷端温度ＴＣ为５３ħꎬ则可根据式(３)以及文献[７－８]ꎬ求得半导体热电片在该温度环境下的平均塞贝克系数ＳＭ和内阻ＲＭ的计算结果分别为:ＳＭ＝０.０３４９８８５Ｖ/ħＲＭ＝１.５Ω对于单片半导体热电片ꎬＮＳ＝ＮＰ＝１ꎬ代入到式(１)计算得Ｉʈ７１.１６ｍＡꎬ输出电动势为:Ｖ０＝ＩˑＲＬ＝３１３.１２ｍＶꎮ通过实验测得温度测量与采集单元需要电流约０.２ｍＡꎬ同时ꎬ电源管理电路单元的储能电容也需要约０.２ｍＡ的电流才能实现较快速度地充电ꎬ这就要求电源管理单元中的升压变压器的匝数比为１ʒ１００的情况下热电发电器的输出电流至少为４０ｍＡꎮ由以上计算结果可知ꎬ在此温度环境下采用１片热电片即可满足能量需求ꎮ电源管理单元以ＬＴＣ３１０９稳压芯片为核心ꎬ外接升压型变换器以及滤波电路㊁储能电容构成电源管理系统[９]ꎮ热电转换单元的输出电压的正㊁负极分别与电源管理单元的输入端ＩＮ＋㊁ＩＮ－相连ꎬ经过升压型变换器放大和稳压处理后通过主输出引脚Ｖｏｕｔ(输出电压为３.３Ｖ)输出到温度测量与采集单元和无线收发单元ꎮ本设计中选用了匝数比为１ʒ１００升压变压器ꎬ以达到低压启动的目的ꎮ由于无线收发单元主芯片ＣＣ２５３０工作时具有高脉冲负载特性ꎬ因此在电压管理单元的电压输出引脚Ｖｏｕｔ端接入一个电容Ｃｏｕｔꎬ利用其储能作用保证ＣＣ２５３０正常工作ꎮ对于储能电容Ｃｏｕｔ的值选择遵守以下关系式:Ｃｏｕｔ(μＦ)ȡＩｌｏａｄ(ｍＡ)ˑＴｐｌｕｓｅ(ｍｓ)ΔＶｏｕｔ(Ｖ)式中:Ｉｌｏａｄ为负载脉冲电流ꎬＴｐｌｕｓｅ为脉冲持续时间ꎬΔＶｏｕｔ为所允许的压降ꎮ在实际应用中ꎬＣｏｕｔ的值选择不当可能会使温度测量与采集单元和无线收发单元因供能不足而导致电路 瘫痪 ꎮ电源管理单元电路原理图如图５所示ꎮ图５㊀电源管理单元电路原理图２.２㊀温度信号调理单元在本设计中ꎬ为了使功耗最小化ꎬ在保证基本功能的基础上精简了硬件电路的设计ꎮ本设计采用Ｋ型热电偶温度传感器来对温度进行检测ꎬ冷端温度补偿电路以ＡＤ８４９５芯片为核心ꎬ外加滤波电路组成ꎮＡＤ８４９５是一款集成了热电偶冷结补偿器的精密仪器放大器芯片ꎬ它经过激光调整ꎬ与Ｋ型热电偶的特性相匹配ꎮ冰点校准与预校准放大器的结合ꎬ使其能直接从热电偶信号产生高电平(约５ｍＶ/ħ)的输出ꎮＡＤ８４９５的输出电压与温度的关系为:７７９传㊀感㊀技㊀术㊀学㊀报ｗｗｗ.ｃｈｉｎａｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ.ｃｏｍ第３１卷Ｖｏｕｔ１＝(ＴＭＪˑ５ｍＶ/ħ)＋ＶＲＥＦ式中:ＴＭＪ为热电偶测量端温度ꎬＶＲＥＦ为ＡＤ８４９５基准电压ꎮ温度采集单元冷端补偿电路原理图如图６所示ꎮ图６㊀温度采集单元冷端补偿电路原理图在对ＡＤ８４９５的输出数据进行模数转换时ꎬ若采用外部ＡＤＣ来进行模数转换ꎬ则必然会增加温度测量节点的功耗ꎬ因此为了尽可能地降低温度测量节点的功耗ꎬ本设计采用ＣＣ２５３０内部自带的ＡＤＣ来对ＡＤ８４９５的输出数据进行模数转换ꎮＣＣ２５３０内部自带的ＡＤＣ具有１２位转换精度ꎬＡＤ８４９５芯片测量最大误差为ʃ２ħꎬ可以满足一般的检测精度要求ꎮ２.３㊀Ｓｉｎｋ节点电路在本设计中ꎬＳｉｎｋ节点的功能主要是实现ＺｉｇＢｅｅ网络的建立和数据收集ꎬ而数据分析和存储主要由ＰＣ机来实现ꎬ因此可简化该部分电路ꎮＳｉｎｋ节点与ＵＳＢ转串口模块(ＣＨ３４０)的接口电路原理框图如图７所示ꎬ整个硬件电路以ＣＣ２５３０芯片为核心ꎬ通过ＵＳＢ转串口模块直接与上位机通信ꎮ此部分电路简单可靠ꎬ整个模块直接插在电脑的ＵＳＢ口即可工作ꎬ体积小巧ꎬ使用方便ꎮ图７㊀Ｓｉｎｋ节点与ＣＨ３４０接口电路原理框图３㊀系统软件设计整个无线温度测量系统的软件分为三部分:无线温度测量节点软件㊁Ｓｉｎｋ节点软件和上位机软件ꎮ３.１㊀无线温度测量节点软件设计从ＺｉｇＢｅｅ２００６之后的Ｚ￣Ｓｔａｃｋ均采用实时操作系统的思想来进行构建ꎬ采用Ｔｉｍｅｒ２作为系统定时器ꎬ操作系统(ＯＳＡＬ)采用任务轮询的方式来执行各个系统任务和用户任务[１０－１１]ꎮ当对Ｚ￣Ｓｔａｃｋ进行应用开发时ꎬ用户须通过ｏｓａｌＡｄｄＴａｓｋｓ()函数添加自定义任务ꎬ且用户任务优先级不能大于系统任务ꎬ同时在ＯＳＡＬ初始化时ꎬ需要调用自定义初始化函数"ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＮａｍｅ"＿Ｉｎｉｔ()进行初始化ꎬ并调用系统相关函数进行任务登记后ꎬ才能被ＯＳＡＬ轮询ꎮ此后用户便可通过自定义的任务事件处理函数来实现具体的功能ꎮ为了降低温度测量节点功耗ꎬ本设计对Ｚ￣Ｓｔａｃｋ采用了节点功率调化算法[１２]ꎬ此外在主程序中ꎬ当Ｚ￣Ｓｔａｃｋ各层初始化结束㊁节点加入网络成功之后ꎬ系统立即进入休眠模式ꎬ当有任务事件发生时ꎬ触发休眠定时器中断ꎬ从而唤醒系统使之恢复到正常工作模式ꎬ执行温度采集和发送任务后系统便再次进入休眠模式ꎮ在节点软件设计中ꎬ设定休眠时间远远大于温度测量和数据发送时间ꎬ即节点多数情况下都是处于低功耗状态ꎬ从而保证了节点能够利用从周围环境收集的微小能量持续工作ꎮ节点的主程序流程图如图８所示ꎮ图８㊀温度测量节点主程序流程图３.２㊀Ｓｉｎｋ节点软件设计ＺｉｇＢｅｅ网络有星形网络㊁树形网络㊁网状网络３种拓扑结构ꎬ主要由协调器㊁路由器㊁终端节点３种逻辑设备构成ꎬ而一个ＺｉｇＢｅｅ网络需要由协调器来实现自组网ꎬ路由器和终端设备则作为其子节点自动扫描加入[１３－１５]ꎮ在本设计中ꎬＳｉｎｋ节点作为协调器启动ꎬ与各个温度测量节点形成了ＺｉｇＢｅｅ星形网络ꎬ具有实现简单㊁网络成本低㊁便于管理等特点ꎮ星形网络结构示意图如图９所示ꎮＳｉｎｋ节点上电后首先建立ＺｉｇＢｅｅ无线网络ꎬ并允许节点加入网络ꎮ星形网络中ꎬＳｉｎｋ节点网络地址为０ｘ００００ꎬ将其通信模式设置为广播模式㊁通信目的８７９第６期杨朝磊ꎬ王民慧等:利用环境余热供电的无线温度测量系统设计㊀㊀图９㊀星形网络结构示意图地址设置为０ｘＦＦＦＦ即可向网络中的所有节点发送信息ꎻ同时ꎬ各个温度测量节点通信目的地址设置为０ｘ００００即可通过点播的方式向Ｓｉｎｋ节点发送信息ꎮ当Ｓｉｎｋ节点的系统各层初始化完成后ꎬ进入系统任务轮询ꎬ当检测到节点数据时执行数据接收任务并通过串行口发送到ＰＣ机显示ꎮ其主程序流程如图１０所示ꎮ３.３㊀上位机软件设计上位机软件系统采用ＬａｂＶＩＥＷ作为开发环境ꎬ采用图形化编程语言Ｇ语言编写程序[１６]ꎬ它将各个温度检测节点的数据通过ＧＵＩ界面显示ꎬ并存储到Ａｃｃｅｓｓ数据库中[１７－１８]ꎮ上位机软件主要功能有管理用户信息㊁实时显示和保存各测温节点的温度数据㊁设置温度报警阀值㊁和查询历史数据ꎮ上位机软件功能和结构示意图如图１１所示ꎬＧＵＩ主界面如图１２所示ꎮ图１０㊀Ｓｉｎｋ节点主程序流程图图１１㊀上位机软件功能和结构示意图图１２㊀ＧＵＩ主界面４㊀系统测试为模拟工业现场较高的环境温度ꎬ将负责收集环境热能的热电转换装置放置于电热器附近ꎬ温度测量节点利用环境热能收集与电源管理单元所提供的电能工作ꎬ并对实验室的室温进行检测ꎮ由于无线温度测量节点在上电初始化和搜寻网络时消耗的电能较大ꎬ故需要在能量收集电路的储能电容从能量收集单元获得充分充电后才能接通测量节点电源ꎬ此时温度测量节点才能正常启动ꎮ温度测量节点从休眠状态切换到唤醒状态并完成一次温度测量和数据发送的时间内所消耗能量远小于首次上电搜索网络时消耗的能量ꎬ通过实验测试ꎬ在热电片热端温度６５ħꎬ冷端温度５０ħ左右时ꎬ只要休眠时间大于１０ｓꎬ温度测量节点便可正常工作ꎮ当Ｓｉｎｋ节点收到各测温节点的温度数据时ꎬ通过串口上传到上９７９传㊀感㊀技㊀术㊀学㊀报ｗｗｗ.ｃｈｉｎａｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ.ｃｏｍ第３１卷位机进行显示和保存ꎮ图１３为部分温度测量节点的历史数据ꎮ图１３㊀温度测量节点历史数据５㊀结束语本文研究和设计了一种利用环境余热供电的无线温度测量系统ꎬ可将一些特殊工业环境中的余热转换成电能给无线测温装置供电ꎬ进而对现场工艺设备的温度进行检测ꎬ以解决外部电源供电和电池供电存在的弊端ꎮ系统主要由温度测量节点㊁Ｓｉｎｋ节点以及上位机系统组成ꎬ其中温度测量节点和Ｓｉｎｋ节点通过ＺｉｇＢｅｅ无线网络来进行数据传输ꎬＳｉｎｋ节点通过串行口与上位机系统通信ꎻ上位机系统可对检测到的温度数据进行实时显示和存储ꎬ同时还提供了历史记录查询功能ꎬ以便用户做出合理决策ꎮ经实验测试ꎬ该系统性能稳定可靠ꎬ具有一定的参考价值和实际应用价值ꎮ然而ꎬ本设计仅在实验室环境中进行测试ꎬ与实际情况仍有一定的差距ꎬ存在一些待改进的地方ꎬ例如ꎬ考虑到实际运行中ꎬ若工业环境温度过低ꎬ温差不满足要求时ꎬ则可根据需要增加备用电源ꎬ以保证检测装置持续运行ꎮ此外ꎬＺｉｇＢｅｅ网络抗干扰能力有限ꎬ不能应用于电磁干扰严重的场合ꎮ参考文献:[１]㊀王民慧ꎬ王武ꎬ李秦伟.利用环境余热供电的无线温度测量装置[Ｐ].中国专利ꎬＺＬ２０１４２０１３５２９６.３ꎬ２０１４－０８－０６.[２]ＯｋｉｎａｋａꎬＮｏｒｉｙｕｋｉꎬＫｉｋｕｃｈｉꎬｅｔａｌ.ＨｅａｔＲｅｃｏｖｅｒｙＵｓｉｎｇＴｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃＧｅｎｅｒａｔｏ[Ｊ].ＮｉｈｏｎＥｎｅｒｕｇｉＧａｋｋａｉｓｈｉꎬ２００９ꎬ８８(１１):９６１－９６６. 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