采用温差模块供电的无源无线火电厂壁温测量系统技术方案

本发明专利技术涉及采用温差模块供电的无源无线火电厂壁温测量系统，技术方案是，温差发电模块的电能与升压模块的相连，升压模块与电源管理模块相连，电源管理模块的输出端分别与可充电锂电池的输入端、微处理器的供电输入端和温度传感器的供电输入端相连，可充电锂电池的输出端分别与微处理器的供电输入端和温度传感器的供电输入端相连，温度传感器的信号输出端与微处理器的信号输入端相连，本发明专利技术通过温差发电模块直接将热能转化为电能为微处理器和温度传感器供电，无需逆变、整流等环节，大大减少了测温布线的数量和距离；采用ZigBee无线传输技术实现微处理与分散控制系统的信号收发，响应速度较快、低功耗、传输距离远、灵活性强。

【技术实现步骤摘要】
采用温差模块供电的无源无线火电厂壁温测量系统
本专利技术涉及火电厂锅炉、汽轮机及其管道的壁温检测系统，特别是一种采用温差模块供电的无源无线火电厂壁温测量系统。
技术介绍
目前，在火电机组运行过程中，需要对锅炉、汽轮机及其管道的壁温进行长时间的监视，传统的监控系统通常采用热电阻或热电偶测温。一般需要布设大量的线缆，以此为系统提供电源和用于温度信号的传输。而在火电厂，由于测温度点众多，甚至多达上千个，若是布线就占用大量的桥架空间，浪费大量的线缆。因此，找出较完善且能适应火电厂环境条件的温度检测方法和信号传送方式，建立一种新型的、适用性更强的火电厂壁温智能测量装置是当前急需。
技术实现思路
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术之目的就是提供一种采用温差模块供电的无源无线火电厂壁温测量系统，可有效解决火电厂壁温测量的问题。本专利技术解决的技术方案是：一种采用温差模块供电的无源无线火电厂壁温测量系统，包括温差发电模块、微处理器和温度传感器，温差发电模块紧贴在待测壁的外表面，温差发电模块与待测壁紧贴的一面作为热端，远离待测壁的一面作为冷端，冷端表面涂有导热硅脂层，导热硅脂层的外侧面覆盖有散热铝片，构成温差发电模块冷端的散热结构，温差发电模块一侧的待测壁表面设置有用于检测其表面温度的温度传感器，温差发电模块的电能输出端与升压模块的输入端相连，升压模块的输出端与电源管理模块的输入端相连，电源管理模块的输出端分别与可充电锂电池的输入端、微处理器的供电输入端和温度传感器的供电输入端相连，可充电锂电池的输出端分别与微处理器的供电输入端和温度传感器的供电输入端相连，温度传感器的信号输出端与微处理器的信号输入端相连，其中：温差发电模块，用于发电，利用热端、冷端的温差直接将热能转化为电能，为微处理器和温度传感器供电以及为可充电锂电池充电；升压模块，用于将温差发电模块输出的低电压升压输出高电压给电源管理模块；电源管理模块，用于对升压模块升压后的电源进行管理，在温差发电模块电压输入充足时，为微处理器和温度传感器供电并给可充电锂电池充电，在温差发电模块电压输入不足时，可充电锂电池为微处理器和温度传感器供电；可充电锂电池，用于储存在温差发电模块电压输入充足时多余的电能；温度传感器，用于采集待测壁表面的壁温，并将该采集到的温度信号传输给微处理器；微处理器，用于与分散控制系统(DCS)通过ZigBee无线传输实现信号收发。所述温差供电模块、升压模块，电源管理模块、可充电锂电池、微处理器和温度传感器构成一个无线测温传感器节点，无线测温传感器节点有多个，分别设置在火电厂锅炉炉膛壁或汽轮机疏水管道壁的金属壁构成的待测壁上，每个无线测温传感器节点的微处理器均通过ZigBee无线传输与分散控制系统(DCS)实现信号收发，分散控制系统(DCS)与远程监控客户端实现数据收发；每个无线测温传感器节点可设置多种工作方式，休眠周期可随时调整，可以定时采集温度数据，动态调整信息，来实现低功耗运行。一种采无源无线火电厂壁温测量系统的火电厂壁温测量方法，包括以下步骤：A、将多个无线测温传感器节点分别设置在火电厂锅炉炉膛壁或汽轮机疏水管道壁的金属壁构成的各个待测壁上；B、温差发电模块利用热端、冷端的温差直接将热能转化为电能，通过升压模块升压后为微处理器和温度传感器供电；C、温度传感器采集待测壁表面的壁温，并将该采集到的温度信号传输给微处理器；D、微处理器通过ZigBee无线传输与分散控制系统(DCS)实现信号收发；E、分散控制系统对数据的接收和处理，并通过电力专用光缆将现场温度信息传送给远程监控客户端吗，实现数据远程监控。温度传感器将测得的温度信号直接转化为数字信号，并传送给与其相连的微处理器，所有的无线测温传感器节点都将温度信号利用ZigBee无线传输技术传送给分散控制系统(DCS)，分散控制系统(DCS)对数据的接收和处理。分散控制系统(DCS)还可以通过电力专用光缆将现场温度信息传送给远程监控客户端(远程监控中心)，以实现火电厂壁温的远程监控。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)通过温差发电模块热端、冷端的温差直接将热能转化为电能，升压模块升压后直接为微处理器和温度传感器供电，无需逆变、整流等环节，只需要升压即可，输出电压可设定且输出电压不受输入电压影响；每个无线测温传感器节点均包含温差供电模块、升压模块，电源管理模块、可充电锂电池、微处理器和温度传感器，大大减少了测温布线的数量和距离；(2)温差发电模块的冷端增加导热硅脂和散热铝片进行散热，增强温差发电模块冷端的散热能力，使热端、冷端两端温差尽可能的大，保证发电效果；(3)温差发电模块紧贴待测管道壁，安装更方便；(4)增加了可充电锂电池，在温差发电模块电压输入充足时，温差发电模块产生的电能升压后直接为微处理器和温度传感器供电并给可充电锂电池充电，在温差发电模块电压输入不足时，可充电锂电池为微处理器和温度传感器供电，维护人员可随时手动进行更换；如果与现有市场上常见的采用电容储能相比，电路板上电容不能更换，只能整体更换电路板或者专业人员焊接电容，本专利技术大大增加了系统的稳定性并且降低了维护成本；(5)温度传感器为数字温度传感器，是一种串行通信数字温度传感器，内部温度检测元件输出的温度被直接转换成数据，通过与SPI和MICROWIRE兼容的接口来完成与微处理器的通信；(6)采用ZigBee无线传输技术实现微处理与分散控制系统的信号收发，ZigBee无线传输是一种介于无线标记技术与蓝牙技术之间的技术方案，拥有自己的无线电标准，可以在多达几千个以上的微小传感器之间实现互相协调通信，而这些传感器只需要很少的能量，以一接一的传递方式将数据通过无线电波从一个传感器传给另一个，因此通信效率相当高，该ZigBee无线传输技术相对于传统常用的红外传输来说：a、响应速度较快，ZigBee无线传输节点连接进入网络只需30ms，从休眠模式转入工作状态只需15ms，进一步节省了电能，相比较，红外技术或蓝牙则需要3～10s、WiFi需要3s；b、低功耗，在低耗电待机模式下，两节5号干电池的电量可支持1个节点工作6个月到2年，甚至更长，这是ZigBee无线传输的独特优势，相比较，蓝牙和红外技术只能工作数周、WiFi则可工作数小时。c、传输距离远，ZigBee无线传输技术传输范围一般介于10～100m之间,不受物体遮挡影响，在增加RF射频发射功率后，可增加到1～3km，若再增加路由，与节点间进行接力通信，则传输距离可以更远；红外传输距离近，一般为1～10m，受遮挡影响。d、灵活性强，基于ZigBee技术的无线通信设备无须布线，可任意摆放，无线通信网络建立之后，在信号到达的区域内任何一个地方都可以无缝接入网络，还可以实现“漫游”，即ZigBee无线通信网络具有十分强和可靠的可扩展性。附图说明图1为本专利技术1个无线测温传感器节点的安装示意图。图2为本专利技术的电路原理框式图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。由图1-2给出，本专利技术一种采用温差模块供电的无源无线火电厂壁温测量系统，包括温差发电模块2、微处理器和温度传感器，温差发电模块2紧贴在待测壁1的外表面，温差发电模块与待测壁紧贴的一面作为热端，远离待测壁的一面作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用温差模块供电的无源无线火电厂壁温测量系统，其特征在于，包括温差发电模块(2)、微处理器和温度传感器，温差发电模块(2)紧贴在待测壁(1)的外表面，温差发电模块与待测壁紧贴的一面作为热端，远离待测壁的一面作为冷端，冷端表面涂有导热硅脂层(3)，导热硅脂层(3)的外侧面覆盖有散热铝片(4)，构成温差发电模块冷端的散热结构，温差发电模块(2)一侧的待测壁表面设置有用于检测其表面温度的温度传感器，温差发电模块(2)的电能输出端与升压模块的输入端相连，升压模块的输出端与电源管理模块的输入端相连，电源管理模块的输出端分别与可充电锂电池输入端、微处理器的供电输入端和温度传感器的供电输入端相连，可充电锂电池的输出端分别与微处理器的供电输入端和温度传感器的供电输入端相连，温度传感器的信号输出端与微处理器的信号输入端相连，其中：温差发电模块，用于发电，利用热端、冷端的温差直接将热能转化为电能，为微处理器和温度传感器供电以及为可充电锂电池充电；升压模块，用于将温差发电模块输出的低电压升压输出高电压给电源管理模块；电源管理模块，用于对升压模块升压后的电源进行管理，在温差发电模块电压输入充足时，为微处理器和温度传感器供电并给可充电锂电池充电，在温差发电模块电压输入不足时，可充电锂电池为微处理器和温度传感器供电；可充电锂电池，用于储存在温差发电模块电压输入充足时多余的电能；温度传感器，用于采集待测壁表面的壁温，并将该采集到的温度信号传输给微处理器；微处理器，用于与分散控制系统通过ZigBee无线传输实现信号收发。...

【技术特征摘要】
1.一种采用温差模块供电的无源无线火电厂壁温测量系统，其特征在于，包括温差发电模块(2)、微处理器和温度传感器，温差发电模块(2)紧贴在待测壁(1)的外表面，温差发电模块与待测壁紧贴的一面作为热端，远离待测壁的一面作为冷端，冷端表面涂有导热硅脂层(3)，导热硅脂层(3)的外侧面覆盖有散热铝片(4)，构成温差发电模块冷端的散热结构，温差发电模块(2)一侧的待测壁表面设置有用于检测其表面温度的温度传感器，温差发电模块(2)的电能输出端与升压模块的输入端相连，升压模块的输出端与电源管理模块的输入端相连，电源管理模块的输出端分别与可充电锂电池输入端、微处理器的供电输入端和温度传感器的供电输入端相连，可充电锂电池的输出端分别与微处理器的供电输入端和温度传感器的供电输入端相连，温度传感器的信号输出端与微处理器的信号输入端相连，其中：温差发电模块，用于发电，利用热端、冷端的温差直接将热能转化为电能，为微处理器和温度传感器供电以及为可充电锂电池充电；升压模块，用于将温差发电模块输出的低电压升压输出高电压给电源管理模块；电源管理模块，用于对升压模块升压后的电源进行管理，在温差发电模块电压输入充足时，为微处理器和温度传感器供电并给可充电锂电池充电，在温差发电模块电压输入不足时，可充电锂电池为微处理器和温度传感器供电；可充电锂电池，用于储存在温差发电模块电压输入充足时多余的电能；温度传感器，用于采集待测壁表面的壁温，并将该采集到的温度信号传输给微处理器；微处理器，用于与分散控制系统通过ZigBee无线传输实现信号收发。2.根据权利要求1所述的采...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔东亚，韩威，张东海，任梦祎，杨子豪，马仁婷，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中分公司，
类型：发明
国别省市：河南,41