一种双供电模式的电力架空线温度监控传感器电路及测温方法技术

本发明专利技术涉及一种双供电模式的电力架空线温度监控传感器电路及测温方法。针对感应取电的不足，采用双电源模式供电，互为补充，一是感应取电，二是太阳能电池片取电，供电单元采用并联备用方式。针对GPRS的不足，在集中器采用北斗通信的模式有效解决的网络覆盖问题，做到全覆盖，同时系统能够定位传感器精确地址，优势明显。本发明专利技术的有益效果是：实现双模供电，优势极为明显。采用北斗通信模式，有效解决了网络覆盖问题，做到全覆盖，GPRS在很多偏远地区网络没有覆盖，那么信息无法通过其传输。本系统实现在野外架空线路温度监测，是一种无线无源的监控技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力架空线环境监测领域，特别涉及一种双供电模式的电力架空线温度监控传感器电路及测温方法。应用于电力架空线、电塔周围电力线与金具连接点的温度监测，获取电力架空线温度参数对于电力部门设备正常运行极为关键。
技术介绍
当前电力架空线温度监测采用技术主要以感应取电为主，实现温度监测，测温信息通过GPRS传输给后台系统。其存在问题如下：1）对于感应取电，是利用架空线路传输的交流电流，利用感应线圈，耦合能量，作为温度传感器的供电电源，实现测温。这种供电的缺点是，当传输线上无电流流过时或者传输线上传输的是直流电时，测温装置将不能工作，也就是说这种供电方式存在局限性。2）对于GPRS信息传输，该方法简单，成熟，其缺点是每个测温点都要占用一个卡号，资源浪费严重，同时在没有无线网络的地方，GPRS信息不能得到传输。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本专利技术提供了一种双供电模式的电力架空线温度监控传感器电路及测温方法， 针对感应取电的不足，采用双电源模式供电，互为补充，一是感应取电，二是太阳能电池片取电，供电单元采用并联备用方式。针对GPRS的不足，在集中器采用北斗通信的模式有效解决的网络覆盖问题，做到全覆盖，同时系统能够定位传感器精确地址，优势明显。本专利技术为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种双供电模式的电力架空线温度监控传感器电路，其特征在于：包括太阳能电池片、感应取电模块、电源管理电路、处理器控制单元、温度传感元件、Zigbee通信与控制模块、存储芯片，所述处理器控制单元分别与电源管理电路、温度传感元件、Zigbee通信与控制模块、存储芯片连接，所述太阳能电池片、感应取电模块分别与电源管理电路连接，所述电源管理电路分别与温度传感元件、Zigbee通信与控制模块连接；此电路分为四个部分：第一部分是电源部分，由两组电源取电模块及电源管理电路组成，两组电源取电模块分别为：太阳能电池片P1、感应取电模块P2，电源管理电路由两个二极管D1、D2、法拉电容C1组成；第二部分是处理器控制单元，为微处理器U1，是传感器核心部分，微处理器U1控制温度传感元件U6、通信电路U3及存储芯片U5，通过存储芯片U5获取设备地址编号，由复位芯片U2复位；第三部分是温度传感元件U6，是实现温度精确测量的执行部件；第四部分是通信模块，为Zigbee通信与控制模块；具体电路连接为：微处理器U1的1脚接Zigbee通信与控制模块U3的片选输入端6脚，2脚分别接Zigbee通信与控制模块U3的串行数据输入输出端5脚、3脚接Zigbee通信与控制模块U3的串行时钟输入端4脚，5脚接存储芯片U5的6脚，6脚接存储芯片U5的5脚，7脚接温度传感元件U6的数据引脚输输入出端3脚，8脚接温度传感元件U6的时钟引脚输入端4脚，9脚接复位芯片U2的2脚，11脚、12脚与晶振Y1并联，晶振Y1的一端通过电容C5接地，晶振Y1的另一端通过电容C6接地，13脚、15脚分别接法拉电容C1、电容C2、电容C3、电容C4的一端及地，14脚、16脚分别接法拉电容C1、电容C2、电容C3、电容C4的另一端及Zigbee通信与控制模块U3的工作电源3.3v端1脚、二极管D1的负极、二极管D2的负极、温度传感元件U6的工作电源3.3v端1脚、复位芯片U2的3脚、存储芯片U5的8脚、电容C7的一端，电容C7的另一端、温度传感元件U6的接地端2脚、复位芯片U2的1脚分别接地，存储芯片U5的1脚、2脚、3脚、4脚、7脚接地，二极管D1的正极接太阳能电池片P1输出电源3.3v的1脚，二极管D2的正极接感应取电模块P2输出电源3.3v的1脚，太阳能电池片P1的接地端2脚和感应取电模块P2的接地端2脚分别接地，Zigbee通信与控制模块U3的接地端0脚和2脚接地，Zigbee通信与控制模块U3的天线端子端7脚通过电感L1一路接电感L3的一端，电感L3的另一端接地，另一路通过电容C8接ANT1天线；所述微处理器U1采用 Ti公司MSP430F2001微处理器，所述复位芯片U2的型号为ADM809Z，所述存储芯片U5的型号为 24AA64。一种双供电模式的电力架空线温度监控传感器电路的测温方法，其特征在于：步骤如下，处理器控制单元程序运行流程：第一步，当太阳能取电模块P1及感应取电模块P2获得太阳能或交流感应电能的时候，通过电源管理电路二极管D1、二极管D2给法拉法拉电容C1充电，当电源电量足够时，微处理器U1第9脚被复位芯片U2的第2脚低电平复位，当复位结束后复位芯片U2第2脚转为高电平，复位结束，软件程序开始执行；第二歩，软件程序首先对自身初始化，IO端口的输入输出、高低状态得到确定、寄存器初始值得到确定、定时器定时时间及触发条件得到确定，再读取存储芯片U5的地址数据及模块的类型，若是“1”，为集中器类型，软件终止运行，防止程序误写入微处理器，若是“0” 为传感器类型，则复位温度传感元件U6，通过温度传感元件U6的Sdata与SCK引脚发送复位命令字，对温度传感元件U6产生复位功能，对Zigbee通信与控制模块U3配置待机时间参数，软件通过SPI总线，即CS、SDATA、SCLK，SPI总线通信为一种通用技术，配置Zigbee通信与控制模块U3，通过SPI总线写入相应数据，配置其射频及协议栈相应参数，最后令其待机，处于待机模式三，待机模式三是Zigbee通信与控制模块U3的一种休眠方式，当前的Zigbee通信与控制模块U3有多种待机模式，而待机模式三在功耗与启动切换时间上方面符合需要的状态，Zigbee通信与控制模块U3将进入低功耗的待机模式，待机电流只有1uA，此时微处理器定时器开始工作，按照配置的待机时间等待，待机时微处理器U1的电流小于1uA，微处理器U1运行的时钟自动切换到低速时钟32.768Khz的频率；第三歩，当配置时间到达时，程序启动恢复20Mhz时钟状态下运行，激活Zigbee通信与控制模块U3，配置射频信道及频点，启动温度传感元件U6进行测温，程序通过操作IIC总线获取测温数据，IIC是一种通用总线技术，两根线SDATA，SCL，是一种低速总线，这里IIC采用7位地址总线；本传感器检测自身的状态，法拉电容C1电量，将数据组成帧格式，增加校验，再进行信道编码，增加同步定时序列比特，微处理器程序生成随机数据，作为其发射数据的时间间隔，即冲突避免模式，等待随机数的时间后，令Zigbee通信与控制模块U3发送数据；第四歩，Zigbee通信与控制模块U3的SPI总线接收到发送命令后，其以微处理器U1配置的频点为基准，启动信源编码及信道编码，利用正交调制QPFK调制，发送射频信号给U3第7引脚ANT，该引脚信号通过匹配器件电感L1、电感L3、电容C8将信号发送至天线ANT1.天线信号经过空中传播，被集中器接收，集中器正确接收数据并校验正确后将返回本传感器认可信息，以示成功接收；第五歩，本传感器若三次发射都不能成功，将返回待机等待状态；第六歩，本传感器若发射成功，发射是否成功以本传感器是否接收到集中器反馈认可数据为准，同样是通过天线ANT1接收射频信号，再经过匹配器件电感L3、电容C8、电感L1将数据发送给Zigbee通信与控制模块U3的第7引脚ANT引脚，Zigbee通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双供电模式的电力架空线温度监控传感器电路，其特征在于：包括太阳能电池片、感应取电模块、电源管理电路、处理器控制单元、温度传感元件、Zigbee通信与控制模块、存储芯片，所述处理器控制单元分别与电源管理电路、温度传感元件、Zigbee通信与控制模块、存储芯片连接，所述太阳能电池片、感应取电模块分别与电源管理电路连接，所述电源管理电路分别与温度传感元件、Zigbee通信与控制模块连接；此电路分为四个部分：第一部分是电源部分，由两组电源取电模块及电源管理电路组成，两组电源取电模块分别为：太阳能电池片P1、感应取电模块P2，电源管理电路由两个二极管D1、D2、法拉电容C1组成；第二部分是处理器控制单元，为微处理器U1，是传感器核心部分，微处理器U1控制温度传感元件U6、通信电路U3及存储芯片U5，通过存储芯片U5获取设备地址编号，由复位芯片U2复位；第三部分是温度传感元件U6，是实现温度精确测量的执行部件；第四部分是通信模块，为Zigbee通信与控制模块；具体电路连接为：微处理器U1的1脚接Zigbee通信与控制模块U3的片选输入端6脚，2脚分别接Zigbee通信与控制模块U3的串行数据输入输出端5脚、3脚接Zigbee通信与控制模块U3的串行时钟输入端4脚，5脚接存储芯片U5的6脚，6脚接存储芯片U5的5脚，7脚接温度传感元件U6的数据引脚输输入出端3脚，8脚接温度传感元件U6的时钟引脚输入端4脚，9脚接复位芯片U2的2脚，11脚、12脚与晶振Y1并联，晶振Y1的一端通过电容C5接地，晶振Y1的另一端通过电容C6接地，13脚、15脚分别接法拉电容C1、电容C2、电容C3、电容C4的一端及地，14脚、16脚分别接法拉电容C1、电容C2、电容C3、电容C4的另一端及Zigbee通信与控制模块U3的工作电源3.3v端1脚、二极管D1的负极、二极管D2的负极、温度传感元件U6的工作电源3.3v端1脚、复位芯片U2的3脚、存储芯片U5的8脚、电容C7的一端，电容C7的另一端、温度传感元件U6的接地端2脚、复位芯片U2的1脚分别接地，存储芯片U5的1脚、2脚、3脚、4脚、7脚接地，二极管D1的正极接太阳能电池片P1输出电源3.3v的1脚，二极管D2的正极接感应取电模块P2输出电源3.3v的1脚，太阳能电池片P1的接地端2脚和感应取电模块P2的接地端2脚分别接地，Zigbee通信与控制模块U3的接地端0脚和2脚接地，Zigbee通信与控制模块U3的天线端子端7脚通过电感L1一路接电感L3的一端，电感L3的另一端接地，另一路通过电容C8接ANT1天线；所述微处理器U1采用 Ti公司MSP430F2001微处理器，所述复位芯片U2的型号为ADM809Z，所述存储芯片U5的型号为 24AA64。...

【技术特征摘要】
1.一种双供电模式的电力架空线温度监控传感器电路，其特征在于：包括太阳能电池片、感应取电模块、电源管理电路、处理器控制单元、温度传感元件、Zigbee通信与控制模块、存储芯片，所述处理器控制单元分别与电源管理电路、温度传感元件、Zigbee通信与控制模块、存储芯片连接，所述太阳能电池片、感应取电模块分别与电源管理电路连接，所述电源管理电路分别与温度传感元件、Zigbee通信与控制模块连接；此电路分为四个部分：第一部分是电源部分，由两组电源取电模块及电源管理电路组成，两组电源取电模块分别为：太阳能电池片P1、感应取电模块P2，电源管理电路由两个二极管D1、D2、法拉电容C1组成；第二部分是处理器控制单元，为微处理器U1，是传感器核心部分，微处理器U1控制温度传感元件U6、通信电路U3及存储芯片U5，通过存储芯片U5获取设备地址编号，由复位芯片U2复位；第三部分是温度传感元件U6，是实现温度精确测量的执行部件；第四部分是通信模块，为Zigbee通信与控制模块；具体电路连接为：微处理器U1的1脚接Zigbee通信与控制模块U3的片选输入端6脚，2脚分别接Zigbee通信与控制模块U3的串行数据输入输出端5脚、3脚接Zigbee通信与控制模块U3的串行时钟输入端4脚，5脚接存储芯片U5的6脚，6脚接存储芯片U5的5脚，7脚接温度传感元件U6的数据引脚输输入出端3脚，8脚接温度传感元件U6的时钟引脚输入端4脚，9脚接复位芯片U2的2脚，11脚、12脚与晶振Y1并联，晶振Y1的一端通过电容C5接地，晶振Y1的另一端通过电容C6接地，13脚、15脚分别接法拉电容C1、电容C2、电容C3、电容C4的一端及地，14脚、16脚分别接法拉电容C1、电容C2、电容C3、电容C4的另一端及Zigbee通信与控制模块U3的工作电源3.3v端1脚、二极管D1的负极、二极管D2的负极、温度传感元件U6的工作电源3.3v端1脚、复位芯片U2的3脚、存储芯片U5的8脚、电容C7的一端，电容C7的另一端、温度传感元件U6的接地端2脚、复位芯片U2的1脚分别接地，存储芯片U5的1脚、2脚、3脚、4脚、7脚接地，二极管D1的正极接太阳能电池片P1输出电源3.3v的1脚，二极管D2的正极接感应取电模块P2输出电源3.3v的1脚，太阳能电池片P1的接地端2脚和感应取电模块P2的接地端2脚分别接地，Zigbee通信与控制模块U3的接地端0脚和2脚接地，Zigbee通信与控制模块U3的天线端子端7脚通过电感L1一路接电感L3的一端，电感L3的另一端接地，另一路通过电容C8接ANT1天线；所述微处理器U1采用 Ti公司MSP430F2001微处理器，所述复位芯片U2的型号为ADM809Z，所述存储芯片U5的型号为 24AA64。2.一种采用权利要求1所述的一种双供电模式的电力架空线温度监控传感器电路的测温方法，其特征在于：步骤如下，处理器控制单元程序运行流程：第一步，当太阳能取电模块P1及感应取电模块P2获得太阳能或交流感应电能的时候，通过电源管理电路二极管D1、二极管D2给法拉法拉电容C1充电，当电源电量足够时，微处理器U1第9脚被复位芯片U2的第2脚低电平复位，当复位结束后复位芯片U2第2脚转为高电平，复位结束，软件程序开始执行；第二歩，软件程序首先对自身初始化，IO端口的输入输出、高低状态得到确定、寄存器初始值得到确定、定时器定时时间及触发条件得到确定，再读取存储芯片U5的地址数据及模块的类型，若是“1”，为集中器类型，软件终止运行，防止程序误写入微处理器，若是“0” 为传感器类型，则复位温度传感元件U6，通过温度传感元件U6的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹占生，康欣，
申请(专利权)人：北京环宇博远科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11