基于雾计算技术的电缆中间接头温度在线监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于雾计算技术的电缆中间接头温度在线监测系统，属于电缆温度监测技术领域。包括若干中心节点、与中心节点通信连接的若干终端节点、与所有中心节点通信连接的GPRS网络、与GPRS网络通信连接的数据管理平台；每个终端节点均包括电缆、电缆上的中间接头、温度传感器、数据采集模块、无线发射模块和取能电源管理模块；中心节点包括依次连接的取能电源、中心节点模块、数据处理模块和GPRS发射模块；数据管理平台包括内置测温系统软件的服务器，还包括警报器。本实用新型专利技术具有稳定性好，测温精度高，成本低，易安装，寿命长，使用方便，可在线监测等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于雾计算技术的电缆中间接头温度在线监测系统，属于电缆温度监测

技术介绍
电缆接头又称电缆头。电缆铺设好后，为了使其成为一个连续的线路，各段线必须连接为一个整体，这些连接点就称为电缆接头。电缆线路中间部位的电缆接头称为中间接头，而线路两末端的电缆接头称为终端头。电缆接头是用来锁紧和固定进出线，起到防水防尘防震动的作用。它的主要作用是使线路通畅，使电缆保持密封，并保证电缆接头处的绝缘等级，使其安全可靠地运行。若是密封不良，不仅会漏油造成油浸纸干枯，而且潮气也会侵入电缆内部，使纸绝缘性能下降。中间接头是电力电缆线路上的薄弱环节，容易在运行过程中产生局部过热。因此，对其温度进行在线监测至关重要。中间接头温度的在线监测需要准确、实时、在线地记录温度数据。通过实时温度及历史温度，不仅可以判断绝缘老化状况、局部过热点，及时发现安全隐患，保障电力系统运行的可靠性、稳定性、经济性；更可以为用电力电缆容量动态增容提供依据。电力电缆线路上每隔500m左右会出现一个中间接头，由于电缆线路敷设方式多样、线路范围广，这对中间接头温度在线监测造成了困难。随着传感器技术、通信技术的迅速发展，通过综合比较各种新技术，优势互补，针对现有测温系统的缺点，设计并研发一套更加优化的电力电缆中间接头温度在线测温系统具有重要意义。为了减小底层数据采集终端的负担，一般会将传感器检测到的数据实时上传到云端服务器，再根据云端服务器的数据对电缆实际运行情况进行分析。但是，将云计算运用于电缆接头温度在线监测系统会产生很多问题。首先，由于电缆线路中间接头的数量较多，多回线路上需要检测的数据点较多，如果将数据同时上传到云端可能会造成数据拥堵，不能及时将数据上传到云端。这样就会导致延迟报警等情况。其次，云计算的前提是将数据上传到云端，否则将无法完成数据处理和分析。为了解决这些问题，本技术利用数字式温度传感器，提出一种基于雾计算技术的电缆中间接头温度在线监测系统，该系统具有通信可靠，成本低，精度高，抗干扰能力强，易安装，寿命长，可在线监测等优点。
技术实现思路
本技术需要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种基于雾计算技术的电缆中间接头温度在线监测系统，具有稳定性好，测温精度高，成本低，易安装，寿命长，使用方便，可在线监测等优点。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是:—种基于雾计算技术的电缆中间接头温度在线监测系统，其特征在于:包括若干中心节点、与中心节点通信连接的若干终端节点、与所有中心节点通信连接的GPRS网络、与GPRS网络通信连接的数据管理平台；每个终端节点均包括电缆、电缆上的中间接头、温度传感器、数据采集模块、无线发射模块和取能电源管理模块，中间接头包括预制件和设置在预制件外部的保护壳；温度传感器包括设置在预制件内的电缆的导体上的接头导体传感器、设置在预制件外侧的导体上的本体导体传感器、设置在电缆的表皮上的本体表皮传感器、设置在预制件的表皮上的接头表皮传感器、设置在保护壳表皮上的保护壳表皮传感器、设置在保护壳外面的环境温度传感器，上述所有温度传感器均与数据采集模块连接；接头导体传感器为呈圆环型结构的内置式无线无源温度传感器，圆环型接头导体传感器的内径与电缆的导体的外径配合、并套接在预制件内的导体上；取能电源管理模块包括取能线圈和与取能线圈连接的电源管理模块，电源管理模块包括依次电连接的保护电路、整流滤波电路、取能功率控制电路和稳压输出电路，取能线圈设置在电缆上，取能功率控制电路还与蓄电池连接，保护电路的输出端还与取能功率控制电路连接；无线发射模块的输入端连接数据采集模块、输出端连接中心节点。本技术技术方案的进一步改进在于:所述中心节点包括依次连接的取能电源、中心节点模块、数据处理模块和GPRS发射模块，中心节点模块与终端节点的无线发射模块通信连接，GPRS发射模块通过GPRS网络与数据管理平台通信连接。本技术技术方案的进一步改进在于:所述数据管理平台包括内置测温系统软件的服务器，该服务器通过GPRS网络与中心节点的GPRS发射模块通信连接。本技术技术方案的进一步改进在于:还包括警报器，警报器通过GPRS网络与中心节点的GPRS发射模块通信连接。本技术技术方案的进一步改进在于:环境温度传感器距离保护壳0.2m?2m。本技术技术方案的进一步改进在于:保护壳表皮传感器为两个，对称布置在中间接头的保护壳两端。本技术技术方案的进一步改进在于:取能线圈为卡口式结构。本技术技术方案的进一步改进在于:数据采集模块和无线发射模块均为ZigBee无线通信方式。本技术技术方案的进一步改进在于:中心节点模块也为ZigBee无线通信方式。由于采用了上述技术方案，本技术取得的技术进步是:本技术具有稳定性好，测温精度高，成本低，易安装，寿命长，使用方便，可在线监测等优点。(I)利用了 ZigBee无线组网功能，集成数据采集器和ZigBee无线发射模块，形成体积小、通信可靠、低功耗的温度采集系统。在实际电缆敷设情况中，能够安装数据采集系统的空间有限，因此本技术能够很好地适应现场环境。(2)利用了新型雾计算网络，将网络计算从网络的中心扩展到网络的边缘。这种网络具有低延迟和位置感知的优点，同时有着更为广泛的地理分布和更大范围的移动性，适合在电缆线路上的多节点测量。将终端节点之间利用ZigBee进行数据传输，当数据传输到中心节点再进行处理和计算，最终将处理后的数据利用ZigBee转GPRS网关将数据通过GPRS网络传输至数据管理平台中的服务器。本技术综合利用雾计算网络和云计算网络，可应用在地下电缆的温度在线监测领域。(3)将温度传感器安装在中间接头内部，准分布形式分布多个测点，实时监测中间接头内部温度，内部测温可以更早、更准确地发现绝缘缺陷位置，同时测温受环境影响小，有利于准确计算导体温度值，此外将温度传感器安装在中间接头内部可以保护其免受水浸泡，延长使用寿命，保证测温精度。(4) ZigBee和GPRS相结合的数据传输方式，ZigBee在短距离无线传输方面具有低功耗、自动组网、免费通信等优点，适合组成无线传感网络，GPRS在城市基本实现无缝覆盖，适合远距离无线传输，ZigBee和GPRS结合，两者优势互补，可应用在地下电力电缆的温度在线监测领域。(5)取能线圈设计成卡口式，可直接安装在电缆外部，方便现场安装。【附图说明】图1是本技术整体方案结构示意图；图2是本技术终端节点结构示意图；图3是本技术取能电源管理模块电路原理图；图4是本技术中心节点电路原理图；图5是本技术数据管理平台内的测温系统软件流程图；其中，3、导体，4、电缆，7、密封胶，9、数据采集模块，10、无线发射模块，20、警报器;31、取能电源，32、中心节点模块，33、数据处理模块，34、GPRS发射模块；50、电源管理模块，51、取能线圈，52、保护电路，53、整流滤波电路，54、取能功率控制电路，55、稳压输出电路，56、蓄电池；61、保护壳，62、预制件；Tl、接头导体传感器，T2、本体导体传感器，T3、本体表皮传感器，T4、接头表皮传感器，T5、保护壳表皮传感器I，T6、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于雾计算技术的电缆中间接头温度在线监测系统，其特征在于：包括若干中心节点、与中心节点通信连接的若干终端节点、与所有中心节点通信连接的GPRS网络、与GPRS网络通信连接的数据管理平台；每个终端节点均包括电缆（4）、电缆（4）上的中间接头、温度传感器、数据采集模块（9）、无线发射模块（10）和取能电源管理模块，中间接头包括预制件（62）和设置在预制件（62）外部的保护壳（61）；温度传感器包括设置在预制件（62）内的电缆（4）的导体（3）上的接头导体传感器（T1）、设置在预制件（62）外侧的导体（3）上的本体导体传感器（T2）、设置在电缆（4）的表皮上的本体表皮传感器（T3）、设置在预制件（62）的表皮上的接头表皮传感器（T4）、设置在保护壳（61）表皮上的保护壳表皮传感器、设置在保护壳（61）外面的环境温度传感器（T7），上述所有温度传感器均与数据采集模块（9）连接；接头导体传感器（T1）为呈圆环型结构的内置式无线无源温度传感器，圆环型接头导体传感器（T1）的内径与电缆（4）的导体（3）的外径配合、并套接在预制件（62）内的导体（3）上；取能电源管理模块包括取能线圈（51）和与取能线圈（51）连接的电源管理模块（50），电源管理模块（50）包括依次连接的保护电路（52）、整流滤波电路（53）、取能功率控制电路（54）和稳压输出电路（55），取能线圈（51）设置在电缆（4）上并与电源管理模块（50）的保护电路（52）连接，取能功率控制电路（54）还与蓄电池（56）连接，保护电路（52）的输出端还与取能功率控制电路（54）连接；无线发射模块（10）的输入端连接数据采集模块（9）、输出端连接中心节点。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘哲，王炜，霍静文，
申请(专利权)人：河北省电力勘测设计研究院，
类型：新型
国别省市：河北;13