一種多源自供電無線測溫系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動測溫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多源自供電無線測溫系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，測溫設(shè)備很多，無線測溫設(shè)備也有不少產(chǎn)品，但這些產(chǎn)品的電力供應(yīng)都是需要電池等設(shè)備供應(yīng)，存在定期更換等問題，不便于安裝、放置，無法在空間狹小、溫度高、線路復雜的工況使用。
[0003]目前，公開的文本中用申請?zhí)枮?200810022017.1的中國專利“無線測溫系統(tǒng)”，
公開了一種無線測溫系統(tǒng)，包括測溫探頭，處理器及無線發(fā)射與接受設(shè)備，測溫部分電源為高能長效電池或電磁感應(yīng)方法通過被測物體周圍磁場變化獲得能量，對一些工況測溫設(shè)備安裝好后很難再拆卸，而電磁感應(yīng)的方法對于一些不導電的情況也無法使用，因此該設(shè)備存在測溫部件沒有電源無法工作的情況，無法體現(xiàn)無線傳輸?shù)膬?yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種多源自供電無線測溫系統(tǒng)及方法，以達到通過自供電系統(tǒng)滿足無電源的情況對系統(tǒng)供電，通過固定座安裝于測溫位置，通過無線設(shè)備將數(shù)據(jù)傳送到終端設(shè)備，滿足穩(wěn)定準確測溫要求的目的。
[0005]一種多源自供電無線測溫系統(tǒng)，包括測溫裝置和接收端；所述的測溫裝置與接收端之間通過無線網(wǎng)絡(luò)相連接；
[0006]所述的測溫裝置包括固定座、外殼、絕緣套管、測溫探頭、熱電模塊、太陽能電池板、信號處理器、無線發(fā)射裝置、蓄電池、熱管和冷卻風扇；
[0007]所述的外殼的內(nèi)部以熱管為分界處分為數(shù)據(jù)處理腔體和測溫腔體；所述的數(shù)據(jù)處理腔體內(nèi)壁固定設(shè)置有信號處理器、無線發(fā)射裝置和蓄電池；所述的測溫腔體內(nèi)部設(shè)置有絕緣套管和測溫探頭，且熱電模塊設(shè)置為測溫腔體的底板，所述的絕緣套管穿過熱電模塊的中心孔，測溫探頭穿過絕緣套管與外部被測對象相接觸，且測溫探頭的尾端穿過熱管與信號處理器相連接；
[0008]所述的外殼底端外側(cè)與固定座固定連接，且在熱管對應(yīng)的外殼外側(cè)固定設(shè)置有冷卻風扇，在冷卻風扇與固定座之間的外殼外側(cè)固定設(shè)置有太陽能電池板。
[0009]所述的熱電模塊和太陽能電池板用于對信號處理器、無線發(fā)射裝置和蓄電池進行供電。
[0010]所述的固定座采用吸盤或固定釘或根據(jù)實際需求，采用3D打印的方式形成固定件。
[0011]所述的冷卻風扇，其根部接收熱管傳遞的熱量，使其尖端與根部區(qū)域空氣形成自然對流，實現(xiàn)風扇自行轉(zhuǎn)動。
[0012]采用多源自供電無線測溫系統(tǒng)進行的測溫方法，包括以下步驟:
[0013]步驟1、將熱電模塊與被測對象上表面相貼合，熱電模塊吸收被測對象上表面的溫度，使熱電模塊上端與下端形成溫度差值，產(chǎn)生電壓，為信號處理器和無線發(fā)射裝置供電；并采用太陽能電池板將太陽光輻射能轉(zhuǎn)換為電壓，為信號處理器和無線發(fā)射裝置供電；同時采用測溫探頭采集被測對象的溫度，并發(fā)送至信號處理器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換形成電壓信號，再通過無線發(fā)射裝置將電壓信號發(fā)送至接收端；
[0014]步驟2、信號處理器判斷熱電模塊和太陽能電池板產(chǎn)生的電壓是否滿足信號處理器和無線發(fā)射裝置的使用，若是，則執(zhí)行步驟3，否則，返回執(zhí)行步驟I ;
[0015]步驟3、將熱電模塊和太陽能電池板產(chǎn)生的多余電量存儲至蓄電池中；
[0016]步驟4、信號處理器判斷蓄電池是否充滿，若是，則執(zhí)行步驟5，否則返回執(zhí)行步驟3 ；
[0017]步驟5、將熱電模塊和太陽能電池板產(chǎn)生的多余電量供給冷卻風扇，加速冷卻風扇的轉(zhuǎn)動；
[0018]步驟6、接收端根據(jù)測溫探頭所采用的型號，將電壓信號轉(zhuǎn)換成溫度信號；
[0019]步驟7、通過人工測量的方式，測量被測對象上不同測量點的三維坐標，并在接收端中形成三維空間數(shù)據(jù)；
[0020]步驟8、在接收端中顯示不同測溫點的電壓信號隨時間的變化曲線，或不同測溫點的溫度信號隨時間的變化曲線，或溫度隨時間在空間上分布的等溫曲線；
[0021]步驟9、判斷是否有電壓信號或溫度信號異常，即電壓信號超過設(shè)定范圍，或溫度信號超出設(shè)定范圍，若有異常，則在接收端發(fā)出報警信號，提示工作人員，否則，返回執(zhí)行步驟I直至所有測量點均測溫完成。
[0022]本發(fā)明優(yōu)點:
[0023]本發(fā)明提出一種多源自供電無線測溫系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)的測溫探頭安放在需要測溫位置由固定座固定，適應(yīng)多種嚴苛空間狹小的工作條件；系統(tǒng)的電源根據(jù)熱電效應(yīng)/光電效應(yīng)等獲取電能，供應(yīng)給信號處理器和無線發(fā)射裝置，且維持上述裝置穩(wěn)定，工作剩余的電能儲存于蓄電池內(nèi)，超出蓄電能力的部分給冷端冷卻系統(tǒng)供電，既可以單獨使用熱電，太陽能、風能可以工作，又可以同時使用熱電和太陽能，更好的利用現(xiàn)場的光和熱，提高效率，系統(tǒng)的電源根據(jù)熱電效應(yīng)/光電效應(yīng)等獲取電能，主流熱電元件和太陽能電池板的效率分別為6?12%和16?20%，并各自利用不同波長的能量，因此兩者結(jié)合可以充分利用不同波長的能量，增加發(fā)電效率，優(yōu)化供電的結(jié)構(gòu)，并且太陽能電池板可以遮擋熱源對設(shè)備尾部的影響，降低冷端溫度，提高測量精度，此外，由于風扇根部處的溫度高，尖端溫度低，形成該區(qū)域空氣自然對流推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，并且溫度升高后電力增加，當電池充滿后多余的電力會用來加速風扇旋轉(zhuǎn)，加速散熱，保證冷端溫度，達到良好的精度；系統(tǒng)內(nèi)部的接口可同時連接多個不同型號熱電偶，在接口對熱電偶進行編號并定義型號，并通過手動或自動定位確定測溫點的空間坐標，接收端存儲原始電壓信號，并根據(jù)對應(yīng)型號的關(guān)系式將電壓信號轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)空間坐標及時間方便獲得溫度空間和時間的分布，綜上所述，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)小巧，便于安裝，不需外供電源長期工作在嚴苛狹小的條件下，可以進行遠距離傳輸溫度數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一種實施例的多源自供電無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明一種實施例的測溫裝置內(nèi)部信號處理器電路原理圖；
[0026]圖3為本發(fā)明一種實施例的接收端內(nèi)部電路原理圖；
[0027]圖4為本發(fā)明一種實施例的采用多源自供電無線測溫系統(tǒng)進行的測溫方法流程圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一種實施例做進一步說明。
[0029]本發(fā)明實施例中，如圖1所示，多源自供電無線測溫系統(tǒng)包括測溫裝置和接收端
7;所述的測溫裝置與接收端7之間通過無線網(wǎng)絡(luò)相連接；本實施例中的接收端7采用計算機主機，計算機主機還可以將信息發(fā)送至PC機或手機中；
[0030]如圖1所示，本發(fā)明實施例中，測溫裝置包括固定座11、外殼1、絕緣套管2、測溫探頭3、熱電模塊4、太陽能電池板4'、信號處理器5、無線發(fā)射裝置6、蓄電池8、熱管9和冷卻風扇10 ；
[0031]本發(fā)明實施例中，固定座11采用吸盤或固定釘或根據(jù)實際需求，采用3D打印的方式形成固定件；外殼I由內(nèi)徑10mm，壁厚Imm PVC制成，PVC材料可以隔絕溫度，且價格便宜；外殼I采用圓筒型結(jié)構(gòu)；測溫探頭3采用傳統(tǒng)熱電偶，包括:K型、N型、E型、J型、T型、S型、R型、B型、鎢錸5-鎢錸26型和鎢錸3-鎢錸25型；熱電模塊4采用TEG1-199-1.4-0.5型號熱電元件熱電材料，適應(yīng)從室溫到200°C的環(huán)境，本實施例中，熱電模塊4為高度5_的環(huán)形結(jié)構(gòu)；太陽能電池板4'為環(huán)形，采用主流多晶硅電池板CFDZ90* ;信號處理器5采用AT89C51型號的處理器，無線發(fā)射裝置6采用NRF24L01型號；蓄電池8采用JS14500電池3.7V ;熱管9金屬無縫銅管；冷卻風扇10采用銅或不銹鋼制骨架，多孔結(jié)構(gòu)耐熱塑料葉片，根據(jù)需要可用耐火材料包裹；
[0032]如圖1所示，本發(fā)明實施例中，外殼I的內(nèi)部以熱管9為分界處分為數(shù)據(jù)處理腔體和測溫腔體；所述的數(shù)據(jù)處理腔體內(nèi)壁固定設(shè)置有信號處理器5、無線發(fā)射裝置6和蓄電池
8;所述的測溫腔體內(nèi)部設(shè)置有絕緣套管2和測溫探頭3，且熱電模塊4設(shè)置為測溫腔體的底板，所述的絕緣套管2穿過熱電模塊4的中心孔，測溫探頭3穿過絕緣套管2 (用于保護測溫探頭3)與外部被測對象相接觸，且測溫探頭3的尾端穿過熱管9與信號處理器5相連接；所述的外殼I底端外側(cè)與固定座11固定連接，且在熱管9對應(yīng)的外殼I外側(cè)固定設(shè)置有冷卻風扇10，冷卻風扇10通過熱管9將傳導到冷端的溫度傳遞給風扇后散入空氣中，降低冷端溫度提高測溫精度并冷卻其他部件保證部件安全工作；在冷卻風扇10與固定座11之間的外殼I外側(cè)固定設(shè)置有太陽能電池板4';所述的熱電模塊4和太陽能電池板用于對信號處理器5、無線發(fā)射裝置6和蓄電池8進行供電；所述的冷卻風扇10，其根部接收熱管9傳遞的熱量，使其尖端與根部區(qū)域空氣形成自然對流，實現(xiàn)風扇自行轉(zhuǎn)動。
[0033]如圖2所示，本發(fā)明實施例中，TCl熱電偶測溫探頭引出線接在信號放大器MAX6675芯片2、3引腳上，經(jīng)放大