礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦用高壓電纜性能測試技術(shù)領(lǐng)域，且特別一種礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著開采強(qiáng)度和深度的不斷增加，井下高壓供電網(wǎng)負(fù)荷越來越大，電纜接線盒數(shù)量越來越多，供電網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)有發(fā)生，直接影響著煤礦的安全生產(chǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，井下電纜故障中70%以上是由接線盒內(nèi)接頭引起的。而接觸電阻、過負(fù)荷、潮濕環(huán)境等因素是造成接頭溫度過高，導(dǎo)致電纜接線盒內(nèi)接頭處絕緣老化或崩燒故障的主要原因。
[0003]然而，目前我國煤礦井下高壓電纜檢測常用的方法是工作人員定期巡檢各個(gè)接線盒內(nèi)接頭的好壞，這種方法可靠性低、實(shí)時(shí)性差，造成人力和財(cái)力的浪費(fèi)，嚴(yán)重制約著井下生產(chǎn)效率的提高。因此，研究煤礦高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:
本發(fā)明針對目前礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示技術(shù)存在的問題，設(shè)計(jì)的一種新型溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)及方法。
[0005]技術(shù)方案:
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
一種礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括PIC單片機(jī)、溫度采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、液晶顯示模塊、聲光警示模塊、操作面板、通訊模塊、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和接線盒；其中PIC單片機(jī)的輸入端和溫度采集模塊的輸出端相連接，溫度采集模塊的輸入端粘貼在接線盒上需要測溫部位的表面，數(shù)據(jù)存儲模塊的信號輸入端和PIC單片機(jī)的信號輸出端相連接，液晶顯示模塊的輸入端和PIC單片機(jī)的信號輸出端相連接，聲光警示模塊的控制信號輸入端和PIC單片機(jī)的信號輸出端相連接，操作面板的輸出端和PIC單片機(jī)的信號輸入端相連接，通訊模塊的信號輸入端和PIC單片機(jī)內(nèi)部的通訊引腳相連接，通訊模塊的信號輸出端和監(jiān)控計(jì)算機(jī)的串行通訊端口相連接。
[0006]溫度采集模塊采用單總線數(shù)字溫度傳感器，一條總線上掛接多個(gè)溫度傳感器；溫度傳感器的信號輸出端連接驅(qū)動放大電路的輸入端，驅(qū)動放大電路的輸出端連接信號隔離電路的輸入端，信號隔離電路的輸出端連接PIC單片機(jī)的輸入端。
[0007]聲光警示模塊主要由蜂鳴器和發(fā)光二極管組成，PIC單片機(jī)的輸出端口分別與電阻R1和報(bào)警指示燈、電阻R2和常開開關(guān)S1、電阻R3和蜂鳴器相連接，電阻R3連接三極管Q1的基極，三極管Q1的發(fā)射極接地，三極管Q1的集電極連接蜂鳴器HA的一端，蜂鳴器HA的另一端通過電容C1接地。
[0008]一種如上所述礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)的監(jiān)測與警示方法，其特征在于:溫度采集模塊采用單總線數(shù)字溫度傳感器，一條總線上掛接多個(gè)溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度在線監(jiān)測；溫度采集模塊把總線上溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號，經(jīng)過信號驅(qū)動放大電路和信號隔離電路后發(fā)送給PIC單片機(jī)；PIC單片機(jī)對數(shù)字溫度傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到接線盒的溫度值，同時(shí)將溫度值與安全值進(jìn)行比較，若溫度值接近安全值發(fā)送聲光預(yù)警信號，若溫度值超出安全值發(fā)送聲光報(bào)警信號。
[0009]優(yōu)點(diǎn)和效果:
本發(fā)明涉及一種礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)及方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果。
[0010](1)該系統(tǒng)采用單總線式數(shù)字溫度傳感器，具有多點(diǎn)溫度監(jiān)測、巡檢、報(bào)警等功能。
[0011](2)系統(tǒng)的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)應(yīng)用在井下惡劣條件下的運(yùn)行。
[0012](3)系統(tǒng)能夠?qū)囟刃畔l(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)測計(jì)算機(jī)上，便于中央監(jiān)控系統(tǒng)人員及時(shí)了解高壓電纜接線盒的實(shí)際工作狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除線路故障，避免危及安全生產(chǎn)的事故發(fā)生。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為數(shù)據(jù)采集電路結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖3為聲光預(yù)警與報(bào)警電路圖；其中圖3 (a)為預(yù)(報(bào))警指示電路，圖3 (b)為預(yù)(報(bào))警復(fù)位電路，圖3 (c)聲音預(yù)(報(bào))警電路。
[0016]圖4為本發(fā)明工作流程圖。
[0017]其中:1接線盒；2溫度采集模塊；3、PIC單片機(jī)；4聲光警示模塊；5操作面板；6液晶顯示模塊；7數(shù)據(jù)存儲模塊；8通訊模塊；9監(jiān)控計(jì)算機(jī)；10信號隔離電路；11驅(qū)動放大電路；12溫度傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明以PIC單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器，具有多點(diǎn)溫度監(jiān)測、巡檢、報(bào)警等功能，并且穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)應(yīng)用在于井下惡劣條件下的運(yùn)行。
[0019]本發(fā)明專利礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，數(shù)據(jù)采集電路圖如圖2所示，聲光預(yù)警與報(bào)警電路圖如圖3所示，礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)的工作流程圖如圖4所示，PIC單片機(jī)選用型號為PIC16F877A，溫度采集模塊中傳感器選用DS18820，下面結(jié)合附圖對專利的具體實(shí)施過程進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示，系統(tǒng)包括PIC單片機(jī)3、溫度采集模塊2、數(shù)據(jù)存儲模塊7、液晶顯示模塊6、聲光警示模塊4、操作面板5、通訊模塊8、監(jiān)控計(jì)算機(jī)9和接線盒1，其中PIC單片機(jī)3的輸入端和溫度采集模塊2的輸出端相連接，溫度采集模塊2的輸入端粘貼在接線盒1上需要測溫部位的表面，數(shù)據(jù)存儲模塊7的信號輸入端和PIC單片機(jī)3的信號輸出端相連接，液晶顯示模塊6的輸入端和PIC單片機(jī)3的信號輸出端相連接，聲光警示模塊4的控制信號輸入端和PIC單片機(jī)3的信號輸出端相連接，操作面板5的輸出端和PIC單片機(jī)3的信號輸入端相連接，通訊模塊8的信號輸入端和PIC單片機(jī)3內(nèi)部的通訊引腳相連接，通訊模塊8的信號輸出端和監(jiān)控計(jì)算機(jī)9的串行通訊端口相連接。
[0021 ] 數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示，溫度采集模塊2采用單總線數(shù)字溫度傳感器12，一條總線上掛接多個(gè)溫度傳感器；溫度傳感器的信號輸出端連接驅(qū)動放大電路的輸入端，驅(qū)動放大電路的輸出端連接信號隔離電路的輸入端，信號隔離電路的輸出端連接PIC單片機(jī)的輸入端。
[0022]上述礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)的監(jiān)測與警示方法，步驟如下:溫度采集模塊2采用單總線數(shù)字溫度傳感器12，一條總線上掛接多個(gè)DS18820溫度傳感器12，可實(shí)現(xiàn)對多個(gè)接線盒1的溫度在線監(jiān)測。溫度采集模塊2把總線上溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號，經(jīng)過信號驅(qū)動放大電路11和信號隔離電路10后發(fā)送給PIC單片機(jī)3。PIC單片機(jī)3對數(shù)字溫度傳感器12的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到接線盒1的溫度值，同時(shí)將溫度值與安全值進(jìn)行比較，若溫度值接近安全值發(fā)送聲光預(yù)警信號，若溫度值超出安全值發(fā)送聲光報(bào)警信號。
[0023]礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)預(yù)警與報(bào)警模塊電路如圖3所示，其中圖3 (a)為預(yù)(報(bào))警指示電路，圖3 (b)為預(yù)(報(bào))警復(fù)位電路，圖3 (c)聲音預(yù)(報(bào))警電路。指示電路由蜂鳴器和發(fā)光二極管組成，PIC單片機(jī)3的輸出端口分別與電阻R1和報(bào)警指示燈、電阻R2和常開開關(guān)S1、電阻R3和蜂鳴器相連接，電阻R3連接三極管Q1的基極，三極管Q1的發(fā)射極接地，三極管Q1的集電極連接蜂鳴器HA的一端，蜂鳴器HA的另一端通過電容C1接地。接線盒1的溫度超出預(yù)警(報(bào)警)值，指示燈黃燈(紅燈)閃爍，同時(shí)與蜂鳴器相連接的PIC單片機(jī)輸出高電平，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出預(yù)警(報(bào)警)警報(bào)，提醒工作人員進(jìn)行相應(yīng)處理，同時(shí)設(shè)有復(fù)位電路，用于關(guān)掉預(yù)(報(bào))警信號。
[0024]礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)工作流程如圖4所示，主要包括系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)采集、USB數(shù)據(jù)存儲、聲光預(yù)警與報(bào)警、液晶顯示和通訊等。系統(tǒng)初始化主要包括內(nèi)部串口工作模式設(shè)置、中斷寄存器設(shè)定、報(bào)警閾值設(shè)置等，為系統(tǒng)以后工作做準(zhǔn)備。完成初始化后，系統(tǒng)進(jìn)行溫度采集。若接線盒內(nèi)接頭溫度大于報(bào)警閾值，說明有可能出現(xiàn)電纜事故，必須及時(shí)進(jìn)行聲光警示處理。
[0025]本發(fā)明設(shè)計(jì)的這種新型的礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)采用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器，具有多點(diǎn)溫度監(jiān)測、巡檢、報(bào)警等功能，并且穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)應(yīng)用在于井下惡劣條件下的運(yùn)行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括PIC單片機(jī)、溫度采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、液晶顯示模塊、聲光警示模塊、操作面板、通訊模塊、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和接線盒；其中PIC單片機(jī)的輸入端和溫度采集模塊的輸出端相連接，溫度采集模塊的輸入端粘貼在接線盒上需要測溫部位的表面，數(shù)據(jù)存儲模塊的信號輸入端和PIC單片機(jī)的信號輸出端相連接，液晶顯示模塊的輸入端和PIC單片機(jī)的信號輸出端相連接，聲光警示模塊的控制信號輸入端和PIC單片機(jī)的信號輸出端相連接，操作面板的輸出端和PIC單片機(jī)的信號輸入端相連接，通訊模塊的信號輸入端和PIC單片機(jī)內(nèi)部的通訊引腳相連接，通訊模塊的信號輸出端和監(jiān)控計(jì)算機(jī)的串行通訊端口相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)，其特征在于:溫度采集模塊采用單總線數(shù)字溫度傳感器，一條總線上掛接多個(gè)溫度傳感器；溫度傳感器的信號輸出端連接驅(qū)動放大電路的輸入端，驅(qū)動放大電路的輸出端連接信號隔離電路的輸入端，信號隔離電路的輸出端連接PIC單片機(jī)的輸入端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)，其特征在于:聲光警示模塊主要由蜂鳴器和發(fā)光二極管組成，Pic單片機(jī)的輸出端口分別與電阻R1和報(bào)警指示燈、電阻R2和常開開關(guān)S1、電阻R3和蜂鳴器相連接，電阻R3連接三極管Q1的基極，三極管Q1的發(fā)射極接地，三極管Q1的集電極連接蜂鳴器HA的一端，蜂鳴器HA的另一端通過電容C1接地。4.一種如權(quán)利要求1、2或3所述礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)的監(jiān)測與警示方法，其特征在于:溫度采集模塊采用單總線數(shù)字溫度傳感器，一條總線上掛接多個(gè)溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度在線監(jiān)測；溫度采集模塊把總線上溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號，經(jīng)過信號驅(qū)動放大電路和信號隔離電路后發(fā)送給PIC單片機(jī)；PIC單片機(jī)對數(shù)字溫度傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到接線盒的溫度值，同時(shí)將溫度值與安全值進(jìn)行比較，若溫度值接近安全值發(fā)送聲光預(yù)警信號，若溫度值超出安全值發(fā)送聲光報(bào)警信號。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦用高壓電纜接線盒溫度在線監(jiān)測與警示系統(tǒng)及方法，屬于礦用高壓電纜性能測試技術(shù)領(lǐng)域，系統(tǒng)采用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器，具有多點(diǎn)溫度監(jiān)測、巡檢、報(bào)警等功能，并且穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)應(yīng)用在于井下惡劣條件下的運(yùn)行。
【IPC分類】G01K7/00
【公開號】CN105352619
【申請?zhí)枴緾N201510833454
【發(fā)明人】郎福成, 朱劍鋒, 徐晨璐, 李博, 孫鑫, 李爽
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月25日