基于ZigBee的高壓開關(guān)柜溫度無線傳輸系統(tǒng)的研究

李鵬萱 韓克軍 張星星 廖嵩 沈行良

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摘要：針對高壓開關(guān)柜溫度檢測的迫切性及其內(nèi)部環(huán)境的復(fù)雜度和危險(xiǎn)性，提出基于ZigBee技術(shù)的溫度檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)測溫電路測量高壓開關(guān)柜內(nèi)溫度，測溫電路所用溫度傳感器為PT1000，采用間歇性工作方式，降低能耗。采用ZigBee技術(shù)利用cc2530單片機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦裢?，在柜外用一個(gè)cc2530單片機(jī)接收，并在柜外完成溫度的顯示和預(yù)警，達(dá)到安全檢測高壓開關(guān)柜內(nèi)溫度，預(yù)防火災(zāi)發(fā)生。

關(guān)鍵詞：ZigBee；cc2530；溫度預(yù)警

中圖分類號：TP 73 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：2095-2163（2016）02-

High Voltage Switch Cabinet Temperature Wireless Transmission System based on ZigBee Research

LI Pengxuan，HAN Kejun，ZHANG Xingxing，LIAO Song，SHEN Xingliang

（Electronic institute of electrical engineering，Shanghai university of engineering scienceShanghai201620，China）

Abstract：In view of the high voltage switch cabinet temperature detection and the complexity of the internal environment and the urgency of danger， the temperature detection system based on ZigBee technology is put forward. The system designsthe temperature measuring circuit to measure high voltage switch cabinet temperature， in which the used temperature sensor applies PT1000， and selects the intermittent work way， and reduces the energy consumption. Then by ZigBee technology， the system uses cc2530 monolithic integrated circuit to transmit data to the outside of the tank， and receive data with a cc2530 MCU in the externalark， therefore complets temperature display and warning. The results showsthe research realizes safety inspection within the high voltage switch cabinet temperature， and prevents fire accidents.

Keywords：ZigBee；cc2530；temperature warning

0 引言

伴隨當(dāng)前智能電網(wǎng)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)的安全運(yùn)行已然成為時(shí)下的熱門研究課題。本研究從使用最為廣泛的高壓開關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)測入手，以保證其安全運(yùn)行，而溫度則是反應(yīng)裝置或器件能否正常工作的最基本指示性參數(shù)。面對這一需求狀況，本文研制開發(fā)了可用于開關(guān)柜溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測與預(yù)警作用而合作開發(fā)的實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)對于實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜的正常運(yùn)行，降低維修次數(shù)，以及提高電力系統(tǒng)的安全系數(shù)和自動化程度均將具有高度重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。

由于開關(guān)柜的高電壓及強(qiáng)電磁干擾環(huán)境，要實(shí)現(xiàn)測溫，電子測量裝置必須做到電位隔離、抗電磁干擾、小尺寸和便于安裝。

綜上分析可知，電力系統(tǒng)中需要一種穩(wěn)定、低成本、高性能、安裝方便、不需外供電源的開關(guān)柜溫度監(jiān)測設(shè)備，并以此為基準(zhǔn)構(gòu)建實(shí)體組成相應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)[1]。

1無線傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在此聲明，本文研發(fā)壓開關(guān)柜溫度無線傳輸系統(tǒng)中，無線傳輸網(wǎng)絡(luò)芯片選用的是ZigBee芯片CC2530。

具體地，ZigBee芯片CC2530是真正意義上的系統(tǒng)單芯片，在單一硅片上集成了處理器內(nèi)核、射頻收發(fā)器和各種外設(shè)，根據(jù)工作頻率的不同以及外設(shè)是否處于工作狀態(tài)，CC2530工作電流可達(dá)0.6 A[2]。再者，系統(tǒng)采用間歇性的工作方式，工作時(shí)間得到了明顯延長。

2系統(tǒng)的組成

當(dāng)pt1000電阻增大時(shí)，其兩端電壓也隨即變大，P1的2腳保持3.3V即會不變，則P1的1腳電壓變小。在此，通過實(shí)驗(yàn)得出當(dāng)pt1000電阻值達(dá)到為1k 時(shí)，P1的1腳電壓為3V，為此可預(yù)設(shè)偏置電壓為3V。利用此種方式來調(diào)整放大倍數(shù)，即可使輸出范圍達(dá)拓展至0～3.3V，從而顯著提高精度。

2.2溫度數(shù)據(jù)無線傳輸模塊

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)運(yùn)行之前，需要進(jìn)行硬件平臺和軟件架構(gòu)中各個(gè)模塊的初始化工作，其后打開總中斷，進(jìn)入操作系統(tǒng)。

在進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，先還未等待終端節(jié)點(diǎn)是否加入組建的網(wǎng)絡(luò)中，若已加入，則進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址分配，若還未加入，將直接跳到下一步。地址分配完成后，等待接收數(shù)據(jù)，如果接收到數(shù)據(jù)，則執(zhí)行下一步顯示溫度數(shù)據(jù)，反之若沒有接收到數(shù)據(jù)，可返回繼續(xù)等待節(jié)點(diǎn)的加入。

2.3低壓端信號處理模塊

在接收端收到信號時(shí)，將發(fā)生如下系列操作：存儲數(shù)據(jù)、顯示溫度、高溫預(yù)警、遠(yuǎn)程通信。其中，存儲數(shù)據(jù)形成圖表，留待人工分析，并提出改進(jìn)。顯示屏為 EzUILet028，在屏上顯示溫度及所測位置，由此就可標(biāo)明系統(tǒng)運(yùn)作正常，同時(shí)還要顯示接收信號的時(shí)間。顯示內(nèi)容的更新時(shí)間定義為下個(gè)信號的接受時(shí)間。而且，高溫預(yù)警報(bào)警單元即為聲光報(bào)警器，在接收到溫度信號后將與已知溫度閾值進(jìn)行比較：大于或等于閾值，報(bào)警單元執(zhí)行動作；小于閾值，報(bào)警單元?jiǎng)t無動作。另外，遠(yuǎn)程通信是通過2G、3G或4G網(wǎng)絡(luò)與智能手機(jī)或平板電腦實(shí)現(xiàn)了連接。

3結(jié)束語

本文在開關(guān)柜內(nèi)測量多點(diǎn)溫度，采用ZigBee利用cc2530將開關(guān)柜內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦裢?，并?shí)現(xiàn)溫度顯示和預(yù)警，模擬結(jié)果符合了具體理想預(yù)期，做到了實(shí)時(shí)顯示柜內(nèi)溫度，而當(dāng)其超過預(yù)警溫度時(shí)則執(zhí)行預(yù)警動作，達(dá)到目標(biāo)設(shè)計(jì)效果。研究表明，本文的方法是可行、而且有效，減輕人工巡檢負(fù)擔(dān)，具有實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓潤生.變電站中低壓開關(guān)柜過熱故障在線監(jiān)測系統(tǒng)[D].南京：南京理工大學(xué)，2007：1-3.

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[3]丁道振，崔博文.高壓開關(guān)柜觸頭溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].機(jī)電技術(shù)，2012（12）：98-100.