摘 要：文章提出一种基于Zigbee的中压馈线柜无线测温系统的方案，该系统中含有一体化热电偶温度变送器、Zigbee无线传输模块JN5139芯片、测温仪系统、PC监测站、供能CT电源。所述的JN5139芯片包括MCU、MODEM和天线，MCU将传感器采集的数据处理后，经过MODEM调制后，用天线传输给测温仪系统的无线接收端。所述的测温仪系统包括无线接收端、MCU、报警LED、EEROM存储、键盘显示、JTAG接口和通信接口，通过RS485总线与所述的PC监测站组建局域网。所述的传感器、芯片和测温仪电源通过供能CT变电后获得。
关键词：Zigbee无线传输；中压馈线柜；测温系统；热电偶温度变送器
Abstract： This paper puts forword a kind of medium voltage feeder tank based on Zigbee wireless temperature measuring system ，the system intergration is contained in the thermocouple tenperature transmitter，Zigbee wireless transmission module JN5139 chip，temperature measuring instrument system，PC monitoring stations，power CT power supply. Described JN5139 including MCU，MODEM CHIP and antenna ，MCU will be collected sensor data processing ，after the MODEM modulation of transmission to be thermomenter system with antenna wireless receiver. Described the thermometer station including wireless receiver ，MCU，alarm LED，EEROM memory，keyboard display ，JTAG interface and communication interface .described by RS458 BUS and PC monitoring station set up local area network（LAN），sensors，chiip and thermometer as stated in the power supply throngh the power after CTsubstation.
Keywords： Zigbee； medium voltage； feeder tank； terperature measurement
在设备长期运行过程中，开关柜中的触点和母排连接处等部位因为老化或者接触电阻过大而发热，或者母线与触点在载流过大时经常出现温升过高，使相邻的绝缘部件性能劣化，而这些发热部位的温度无法检测，由此最终导致击穿甚至火灾而造成事故。电气设备的外部热故障主要指裸露接头由于压接不良的原因，在大电流作用下，接头温度升高，接触电阻增大，恶性循环造成隐患，此类故障占外部故障的90%以上。内部热故障一般都发热时间长而且较为稳定，与故障点周围导体或绝缘材料发生热量传递，使局部温度升高，因此可以通过检测其周围材料的温升来诊断电气设备的内部故障。通过监测触点以及母排连接头的温度，保证开关柜可靠运行。
1 系统硬件设计
开关柜的各个触头的测温形式有多种，文章主要是采用一体化热电偶温度变送器测量温度，然后采用Zigbee无线通讯的方式进行数据传输，由测温仪系统根据接收到数据，进行数据分析处理并存储，测温仪可以通过RS485总线与PC监测站组建局域网，进行数据交换分享。而且测温仪系统带有报警装置，当开关柜中的某触头温度出现异常时，测温仪可以现场触发报警装置进行报警，或者通过无线传输指令给手机APP进行报警。当有报警信号时，可以现场操作解除警报，也可以通过手机APP发送指令，对温度异常的触头进行处理以便解除警报。其结构框图如图1：
1.1 一体化热电阻温度变送器
SBWZ系列热电组温度变送器是DDZ系列仪表中的现场安装式温度变送器单元，它采用二线制传输方式：连根导线作为电源输入和信号输出的公共传输线，其将热电组信号转换为与输入信号或者与温度信号成线性的4-20mA，0-10mA的输出信号。热电组温度变送器具有冷端温度自动补偿功能，其将测量到温度转换成电信号，再将电信号送入变送器的输入网络，PIC16f877A通过接收变送器传输的信号，对信号进行分析处理，并且存储。
测温模块电路图如图2。
1.2 测温仪系统
测温仪系统包括无线接收端、MCU、报警LED、EEROM存储、键盘显示、JTAG接口和通信接口，通过RS485总线与所述的PC监测站组建局域网。测温仪系统是整个开关柜温度监测的核心控制台，一体化热电偶温度变送器采集到温度信号传输到测温仪系统中，测温仪系统对采集到的数据进行分析处理，根据接收到的温度值判断开关柜的各个触头的温度是否处于异常状态，如果是其将启动报警装置，将报警LED灯点亮，并且通过RS485总线与PC监测站进行通讯。
1.3 无线传送模块
Zigbee是一种基于IEEE802.15.4标准的无线协议，主要是应用于低通讯速率，低功耗设备的组网，可以实现一点对多点的快速组网，主要优点是低功耗，网络容量大，时延较短，经济效益好，而且安全可靠。Zigbee支持多种网络拓扑结构：线性网络，树形网络，星形网络，mesh网络，簇形网络等。本设计主要使用的网络为星形网络。JN5139芯片集成了支持32MIPS低功耗32位RISC处理器，RF收发器，192KBROM，96KRAM以及4路12位ADC和2路11位DAC，通过采用JN5139无线模块作为信号传送系统的核心芯片，可以快捷 的实现Zigbee网络通讯。其无线数据采集系统MCU硬件设计框图如图3所示： 2 检测系统软件设计
软件编写主要是用于PIC16f877A单片机数据采集显示以及判断各个触头的温度是否出现异常，如果出现异常，则可以进行现场报警以及通过手机APP进行报警，工作人员可以通过手机直接发送对应的指令进行解除报警，可以在实现远程监测。在程序编写过程需要安装MPLAB IDE软件的同时还需要安装编码器。通过编码器将c语言转换成汇编语言。整体流程图如图4：
首先，对液晶显示的参数以及各个I/O端口的初始化，将端口RA设置为AD端口。然后，通过热电阻测量温度，数据将温度变送器传送至PIC16F877A单片机中，经过数模转换，得到当前的温度值，其数据采集表达式为
文章中采用中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）进行滤波，即“中位值滤波法“+”算术平均滤波法”连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值然后计算N-2个数据的算术平均值，其中N值的选取30。液晶显示屏LCD1602通过与PIC16F877A芯片通讯，将其采集到的温度数据进行在显示屏上显示，同时显示采集日期以及时间信息。文章根据开关柜工作的温度范围，预设一个温度报警范围，当温度出现异常时，控制系统将数据通过手机APP进行报警或者现场报警警示，工作人员可以通过手机直接发送指令进行警报解除。并且控制器可以将异常温度出现的时间点以及次数记录下来，并生成报告，以便工作人员可以随时随地的查询到该开关柜的各个触头的温度情况。
3 系统测试
采取模块化的形式，将要实现的各个功能的程序分开，然后测试各个模块是否能正常运行，然后再将模块组合，完成总体调试，最后通过烧录器将程序烧录到PIC单片机中。图5为文章测温系统的测试界面：
在测试过程中，通过按键模仿开关柜的触头出现温度异常的情况。当按键按下时，蜂鸣器会进行报警处理；通过改变温度，使得测量到的温度超出设定范围，一旦超出范围，那么蜂鸣器也将进行报警处理。
4 结束语
文章通过一体化热电偶温度变送器测温，然后采用Zigbee无线网络传输数据，实时监测开关柜中各个触点的温度是否在正常范围内，一旦出现异常，将进行报警处理，保证开关柜安全可靠运行。提供了一种基于Zigbee无线网络传输的温度检测方法，并且自具电源，解决了目前开关柜测温中出现的不能直接测温、干扰和高压隔离的问题。
参考文献
[1]徐宝强，杨秀峰，夏秀兰，等.光纤通信及网络技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，1999.
[2]杨祥林.光纤通信系统[M].北京：国防工业出版社，2000.
[3]廖延彪.光纤光学[M].北京：清华大学出版社，2000.
[4]高炜烈，张金菊.光纤通信[M].北京：人民邮电出版社，1996.
[5]李玲，黄永清.光纤通信基础[M].北京：国防工业出版社，2000
[6]Morey W W，Meltz G，Glenn H.Formation of Bragg grating sensors.in Proc.SPIE Fiber Optics&Laser Sensors VII，1989，1169：98-107.
[7]Morey W W，et al.Bragg-grating temperature and strain sensors，in Proc. OFS89，Paris，France，1989：526.
[8]Mazzunghi P. LEAF：A fiber optic fluorometer for field measurement of chlorophyll fluorescence.SPIE.1991，1510：187-194.
[9]林学煌.光无源器件[M].北京：人民邮电出版社，1998.
[10]刘增基，周洋溢，胡辽林，等.光纤通信[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001.
[11]刘德明，向清，黄德修.光纤光学[M].北京：国防工业出版社，1995.
[12]饶云江.光纤技术[M].北京：科学出版社，2006.
[13]廖延彪，黎敏，张敏，等.光纤传感技术与应用[M].北京：清华大学出版社，2009.
摘 要：文章提出一种基于Zigbee的中压馈线柜无线测温系统的方案，该系统中含有一体化热电偶温度变送器、Zigbee无线传输模块JN5139芯片、测温仪系统、PC监测站、供能CT电源。所述的JN5139芯片包括MCU、MODEM和天线，MCU将传感器采集的数据处理后，经过MODEM调制后，用天线传输给测温仪系统的无线接收端。所述的测温仪系统包括无线接收端、MCU、报警LED、EEROM存储、键盘显示、JTAG接口和通信接口，通过RS485总线与所述的PC监测站组建局域网。所述的传感器、芯片和测温仪电源通过供能CT变电后获得。
关键词：Zigbee无线传输；中压馈线柜；测温系统；热电偶温度变送器
Abstract： This paper puts forword a kind of medium voltage feeder tank based on Zigbee wireless temperature measuring system ，the system intergration is contained in the thermocouple tenperature transmitter，Zigbee wireless transmission module JN5139 chip，temperature measuring instrument system，PC monitoring stations，power CT power supply. Described JN5139 including MCU，MODEM CHIP and antenna ，MCU will be collected sensor data processing ，after the MODEM modulation of transmission to be thermomenter system with antenna wireless receiver. Described the thermometer station including wireless receiver ，MCU，alarm LED，EEROM memory，keyboard display ，JTAG interface and communication interface .described by RS458 BUS and PC monitoring station set up local area network（LAN），sensors，chiip and thermometer as stated in the power supply throngh the power after CTsubstation.
Keywords： Zigbee； medium voltage； feeder tank； terperature measurement
在设备长期运行过程中，开关柜中的触点和母排连接处等部位因为老化或者接触电阻过大而发热，或者母线与触点在载流过大时经常出现温升过高，使相邻的绝缘部件性能劣化，而这些发热部位的温度无法检测，由此最终导致击穿甚至火灾而造成事故。电气设备的外部热故障主要指裸露接头由于压接不良的原因，在大电流作用下，接头温度升高，接触电阻增大，恶性循环造成隐患，此类故障占外部故障的90%以上。内部热故障一般都发热时间长而且较为稳定，与故障点周围导体或绝缘材料发生热量传递，使局部温度升高，因此可以通过检测其周围材料的温升来诊断电气设备的内部故障。通过监测触点以及母排连接头的温度，保证开关柜可靠运行。
1 系统硬件设计
开关柜的各个触头的测温形式有多种，文章主要是采用一体化热电偶温度变送器测量温度，然后采用Zigbee无线通讯的方式进行数据传输，由测温仪系统根据接收到数据，进行数据分析处理并存储，测温仪可以通过RS485总线与PC监测站组建局域网，进行数据交换分享。而且测温仪系统带有报警装置，当开关柜中的某触头温度出现异常时，测温仪可以现场触发报警装置进行报警，或者通过无线传输指令给手机APP进行报警。当有报警信号时，可以现场操作解除警报，也可以通过手机APP发送指令，对温度异常的触头进行处理以便解除警报。其结构框图如图1：
1.1 一体化热电阻温度变送器
SBWZ系列热电组温度变送器是DDZ系列仪表中的现场安装式温度变送器单元，它采用二线制传输方式：连根导线作为电源输入和信号输出的公共传输线，其将热电组信号转换为与输入信号或者与温度信号成线性的4-20mA，0-10mA的输出信号。热电组温度变送器具有冷端温度自动补偿功能，其将测量到温度转换成电信号，再将电信号送入变送器的输入网络，PIC16f877A通过接收变送器传输的信号，对信号进行分析处理，并且存储。
测温模块电路图如图2。
1.2 测温仪系统
测温仪系统包括无线接收端、MCU、报警LED、EEROM存储、键盘显示、JTAG接口和通信接口，通过RS485总线与所述的PC监测站组建局域网。测温仪系统是整个开关柜温度监测的核心控制台，一体化热电偶温度变送器采集到温度信号传输到测温仪系统中，测温仪系统对采集到的数据进行分析处理，根据接收到的温度值判断开关柜的各个触头的温度是否处于异常状态，如果是其将启动报警装置，将报警LED灯点亮，并且通过RS485总线与PC监测站进行通讯。
1.3 无线传送模块
Zigbee是一种基于IEEE802.15.4标准的无线协议，主要是应用于低通讯速率，低功耗设备的组网，可以实现一点对多点的快速组网，主要优点是低功耗，网络容量大，时延较短，经济效益好，而且安全可靠。Zigbee支持多种网络拓扑结构：线性网络，树形网络，星形网络，mesh网络，簇形网络等。本设计主要使用的网络为星形网络。JN5139芯片集成了支持32MIPS低功耗32位RISC处理器，RF收发器，192KBROM，96KRAM以及4路12位ADC和2路11位DAC，通过采用JN5139无线模块作为信号传送系统的核心芯片，可以快捷 的实现Zigbee网络通讯。其无线数据采集系统MCU硬件设计框图如图3所示： 2 检测系统软件设计
软件编写主要是用于PIC16f877A单片机数据采集显示以及判断各个触头的温度是否出现异常，如果出现异常，则可以进行现场报警以及通过手机APP进行报警，工作人员可以通过手机直接发送对应的指令进行解除报警，可以在实现远程监测。在程序编写过程需要安装MPLAB IDE软件的同时还需要安装编码器。通过编码器将c语言转换成汇编语言。整体流程图如图4：
首先，对液晶显示的参数以及各个I/O端口的初始化，将端口RA设置为AD端口。然后，通过热电阻测量温度，数据将温度变送器传送至PIC16F877A单片机中，经过数模转换，得到当前的温度值，其数据采集表达式为
文章中采用中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）进行滤波，即“中位值滤波法“+”算术平均滤波法”连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值然后计算N-2个数据的算术平均值，其中N值的选取30。液晶显示屏LCD1602通过与PIC16F877A芯片通讯，将其采集到的温度数据进行在显示屏上显示，同时显示采集日期以及时间信息。文章根据开关柜工作的温度范围，预设一个温度报警范围，当温度出现异常时，控制系统将数据通过手机APP进行报警或者现场报警警示，工作人员可以通过手机直接发送指令进行警报解除。并且控制器可以将异常温度出现的时间点以及次数记录下来，并生成报告，以便工作人员可以随时随地的查询到该开关柜的各个触头的温度情况。
3 系统测试
采取模块化的形式，将要实现的各个功能的程序分开，然后测试各个模块是否能正常运行，然后再将模块组合，完成总体调试，最后通过烧录器将程序烧录到PIC单片机中。图5为文章测温系统的测试界面：
在测试过程中，通过按键模仿开关柜的触头出现温度异常的情况。当按键按下时，蜂鸣器会进行报警处理；通过改变温度，使得测量到的温度超出设定范围，一旦超出范围，那么蜂鸣器也将进行报警处理。
4 结束语
文章通过一体化热电偶温度变送器测温，然后采用Zigbee无线网络传输数据，实时监测开关柜中各个触点的温度是否在正常范围内，一旦出现异常，将进行报警处理，保证开关柜安全可靠运行。提供了一种基于Zigbee无线网络传输的温度检测方法，并且自具电源，解决了目前开关柜测温中出现的不能直接测温、干扰和高压隔离的问题。
参考文献
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