电缆导体无线测温与电缆运行状态监测系统的应用
柯德刚①杜成龙①宋健瑛②吴星法①
上海永锦电气技术股份有限公司①上海永锦电气集团有限公司②
摘要：在建设智能电网的大背景下，为了既能充分提升电力电缆线路的输送能力，又能使其安全稳定的运行，对电缆运行温度进行监控是一种比较直观的方法。而导体无线测温技术相比红外测温、电缆外皮光纤测温、电缆外屏蔽光纤测温、电缆接头表面及应力锥部位测温等具有更高的测温精度，更能真实的反应出电缆的运行状态。
关键词：电力电缆导体运行温度；无线测温技术；电缆状态监测；
The Wireless temperature of cable conductor and the application of the condition
monitoring of cable runs
Ke Degang①Du Chenglong①Song Jianying②Wu Xingfa①
Shanghai Yongjin electric technology Limited by Share Ltd① Shanghai Yongjin Electric Group Co.Ltd.②
Abstract: under the background of building a smart grid, in order to fully enhance the transmission capacity of power cable line, and the safe and stable operation, the cable temperature monitoring is a relatively straightforward way. Conductor wireless temperature measuring technology of infrared measuring temperature, skin temperature measurement of optical fiber, cable shielding for cables o ptical fiber temperature measurement, cable connector and stress-position measuring has higher pre cision, more real response out of the cable run.
Key words: Power cable conductor operating temperature; wireless temperature measurement technology; cable condition monitoring;
近年来在建设坚强智能电网的背景下，我国城市输配电电缆线路发展迅速，电力电缆使用数量逐年增长，其中高压和超高压电力电缆，已成为城市输电网络的主要组成部分，在北京、上海、广州、天津、深圳等经济发达的城市及大部分省会城市，都建成了规模庞大的地下电缆供电系统。既保证电力电缆供电系统的安全稳定运行、又充分发挥电力电缆输送电能量是当下一个重要的任务。
电力电缆线路尤其是交联聚乙烯（XLPE）绝缘电力电缆因其具有良好的电气性能，敷设容易、运行维护简单等优点而被广泛应用。但偶发的电缆线路故障不可避免，我国电力电缆输电线路的故障率目前仍高于国际上的发达国家。电缆线路的故障发生以后，一般的结果都比较严重，如：停电，甚至起火。据统计2000 年中国发生的火灾中因电气原因引发的数量为31933起，占火灾总数的26.1%，其中因电缆线路引起的火灾占整个电气火灾数量的50%以上⑴。（估计近年来这个比例在大幅下降）
引起交联电缆线路故障的原因有电缆本体、电缆附件、电缆敷设、附件安装、外力破坏、电缆线路接地系统设计、电缆线路过载等。相关统计资料反映电缆线路主要故障原因是外力破坏，占比58%。除去外力破坏，电缆附件发生的故障率高于电缆本体，电缆中间接头故障率高于电缆终端。引起中间接头故障的主要原因是因安装不当，另外电缆中间接头导体连接金具与电缆线芯配合不合理也是一个原因⑵；引起电缆本体故障的原因一般是电缆本体树枝状老化击穿和过载。
为防止电缆线路发生恶性故障有必要加强对电缆线路的监控。其中对电缆运行温度的监控是一个比较直观的方法。
电力电缆的运行温度是一个重要参数。当电缆在额定负荷下运行时，线芯温度达到允许值；电缆一旦过负荷，线芯温度将急剧上升，加速绝缘老化，甚至发生热击穿。有研究发现，当交联聚乙烯（XLPE）电缆的工作温度超过允许值的8%时，其寿命将减半；如果超过15%，电缆寿命将只剩下1/4⑶。
另外一个方面由于早期电缆线路设计、建设工作经验不足，一般比较保守，导致很多高压电缆线路的实际载容量远低于允许容量，空置了较多的输送能力。而现在社会经济发展需
要增加电能的供应，输电空间走廊又受限，提升原来建设的电缆线路的输送能力成为电力系统的一个重要工作。
因为从提高电缆线路安全稳定运行水平，防止发生严重故障的角度需要对电缆线路的运行温度进行监测，从实现动态增容的角度也要对电缆运行温度进行监测。所以近年来有较多大学（西安交通大学、华北电力大学、重庆大学、电子科技大学等）、研究院所（中国电科院、国网电科院、南网电科院等）、供电公司（北京、上海、广东、杭州、天津等）都在电缆运行温度检测方面进行了研究与应用。
华南理工大学、湖北省电力公司、广东电网公司在完成国家重点基础研究计划（973计划2009CB-724507）中提出了实现电缆动态增容的方法，并模拟电缆的隧道敷设环境设计了110kV交联聚乙烯单芯电缆的正常负荷、满负荷、超负荷等阶跃电流温升实验。发现：实验得到的电缆导体温升时间与理论计算得到的导体温升时间基本相符；电缆增加的容量在电缆正常负荷运行范围内，根据供电需求可以长时间对电缆进行动态增容⑷。
上海市电力公司在保证电缆温度不越限的前提下，通过建立电缆导体实时温度模型，配合温度监测技术，提出可行的短时动态增容方案，使得电缆线路能在一定时间内发挥其最大的输电能力。已在上海杨建2145等四回220 kV电缆上试应用⑶。
河北科技大学在河北省科技支撑计划（10213557）资助下完成了：利用有限元计算地下电缆的焦耳损耗和温度场分布；利用迭代法实现地下电缆温度场和电磁场间的耦合计算，提高了地下电缆温度场计算的精度；利用迭代法确定地下电缆的载流量。耦合计算结果比非耦合计算结果更接近试验结果，可满足工程实际的需要⑸。
文献6-11中提出了相关的电缆导体温度暂态计算与应用研究、电缆表面温度推算导体温度的热路简化模型暂态误差分析、电力电缆接头温度无线监测前端装置设计、电缆在线监测及检测技术研究、电力电缆及其接头运行温度监测技术研究等研究及应用。相关研究人员也提出希望加强对电缆接头的运行温度在线监测的研究，以期在电缆接头运行温度在线监测领域取得突破，提出有效的温度监测方式，设计可行的温度监测系统，预防电力电缆接头故障发生，保证电力电缆网络安全运行⑿。
中国电力科学研究院高压所及清华大学电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室归纳国内相关研究及应用指出⒀：目前电缆温度测量方法中，分布式光纤测温应用比较广泛。该方法主要依据光纤的光时域反射原理及光纤的背向拉曼散射温度效应。目前北京、上海杭州、天津、广州等城市110kV及220kV电缆线路都不同程度地敷设了分布式光纤测温系统。综合各地运行经验来看虽然分布式光纤测温系统具有测量距离长、测温精度高等优点，但存在空间分辨率较低、对因各类缺陷造成的局部温升不敏感、易受敷设环境温度、湿度影响等缺点。
红外测温直观且简单易行，但是不能适用于中间接头，也不能适用于高压电缆。故高压电缆及附件一般采取光纤测温。早期测温光纤敷设在电缆护套外面（如图1）根据电缆外护套测量的温度采取专门设计的软件来推算电缆导体的运行温度。后发现这种方式得出的温度误差较大，出现了改进型即将光纤放置在电缆护套内、电缆外屏蔽上面（如图2）。这种方式（内置式）相比原来（外置式），测温准确度有所提高，但还是要通过特种软件进行一系列的计算推导出电缆导体的实际温度。
图1 测温光纤模块外置
图2 测温光纤模块内置
我公司研制了一种内置式测温装置，将测温点置于中间接头应力锥部位和电缆终端应力锥部位（如图3）。特点是测温点与局部放电信号传感器安装在电缆附件的内部，直接安装在电缆附件的核心部件上面。可以同时实现对电缆运行温度及中间接头局部放电信号的采集。
图3 测温、测局放模块置于应力锥位置
2015年7月中国电力企业联合会组织全国相关研究机构及各地供电公司约30名专家在杭州，对浙江新图维电子有限公司于2012年推出通过武高所试验，经相关供电公司近三年试用的一种内置式导体无线测温系统进行了鉴定。评价认为该系统达到了世界领先技术水平⒁。
该内置式无线测温系统的特点是：将测温点放在电缆导体连接管上面、该系统测温直观、无需软件推算，测温精度相比于分布式光纤测温系统有明显的提高。该系统是基于电磁感应
的非接触式测温原理，包括了读取器和传感器（如图4）。
图4 内置式无线测温系统基本原理
我公司于2015年5月在220kV电缆中间接头上面采用了该测温系统，并在上海电缆研究所进行了型式试验，该系统的应用情况简介如下：
电缆导体直接测温系统由内置测温模块，外置测温中继器和无线测温控制模块三部分组成。内置测温模块安装在电缆中间接头的导体连接管上面（如图5），由它完成电缆线芯温度数据的采集；外置测温中继器模块为内置无源测温模块提供电能并接收内置无源测温模块传输出来的电缆线芯温度数据信号（如图6）。无线测温控制模块可以放在电缆智能接地箱内或者电缆隧道内固定点（如图7）它用来协调各块无线测温信号采集模块工作，通过MODBUS 协议向上级传送数据。
图5 安装内置导体测温装置
图6 安装外置测温中继器
图7 测温显示和无线发射单元放在智能接地箱内
我们在公司通过这套测温系统的客户终端，可以随时查看被测接头线芯温度的变化情况。图8为截取的2015年6月13日的被测电缆接头线芯的24小时温度曲线变化。该温度曲线的变化与上海电缆研究所高压电缆试验大厅按照常规方式在试验辅助回路电缆上面测量的温度基本相同。
图8 远程显示的220kV被测中间接头温度曲线
这种内置式导体无线测温系统安装在220kV中间接头内部顺利通过了按照国标GB/Z 18890-2002《额度电压220kV(Um=252kV)交联聚乙烯绝缘电力电缆及附件》进行的型式试验，说明该系统不影响中间接头的电气性能及密封性能。
220kV中间接头型式试验部分指标
我们通过ansys有限元软件对安装测温装置的电缆接头和未安装测温装置的电缆接头电
场分布情况进行模拟对比，从电缆接头电场模拟图示（图9~图12）可见：内置测温传感器的220kV电缆接头与未安装测温装置的220kV电缆接头的电场分布和最高场强无区别，说明内置的测温传感器不影响中间接头原有的电场分布。
电场分布情况模拟分析及对比
图9 未安装测温装置的220kV电缆接头场强分布
图10 未安装测温装置的220kV电缆接头高压电极屏蔽表面的曲线分析
图11 安装测温装置的220kV电缆接头场强分布
图12 安装测温装置的220kV电缆接头高压电极屏蔽表面的曲线分析通过我公司在上海电缆研究所进行的220kV内置导体测温型电缆接头的型式试验，我们总结该内置式导体无线测温系统实现了以下几个方面创新：
1、实现了电力电缆线芯运行温度的直接监测，不需要通过软件分析推算；
2、先进的无源温度传感器，不需要电源、电池；
3、无线传输温度信号，温度信号可以穿透中间接头绝缘橡胶和导电橡胶屏蔽，不影响电
缆接头本身的电气性能和运行可靠性。
4、整体结构不改变中间接头原来的电场分布状态，不影响电力电缆线路的正常运行。
国家电网运检部2014年下发了电力电缆及通道运维检修综合管理指导意见，要求在建设重要电缆隧道时宜同步建设综合监控系统、包括电缆温度、接地环流等监控功能。
我们的试验证明将这种内置式电缆导体测温装置及其综合监控系统应用于220kV电力电缆线路是可行的，结合吴建德在“2013国际大电网委员会亚太区域理事会技术会议”上所发表论文⒂及杭州供电公司、厦门电力公司等近3年来在110kV电力电缆系统使用该测温装置及其监控系统的经验⒃来看，将该系统应用于我国高压电力电缆输电线路是可靠的。我们认为使用该系统将有利于提高我国高压电缆输电线路运行状态监测的效果。
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作者简介
柯德刚
1953-，男，高级工程师上海永锦电气技术股份有限公司
主要从事电力电缆附件设计、应用及相关研究工作
E-mail：kdg5353@https://www.doczj.com/doc/7017163356.html,.
杜成龙
1988-，男，助理工程师上海永锦电气技术股份有限公司
主要从事电力电缆附件设计、应用工作
E-mail：duaiwang@https://www.doczj.com/doc/7017163356.html,.
宋健瑛
1977-，男，工程师上海永锦电气集团有限公司
主要从事电力电缆附件应用工作
E-mail：sjy0008@https://www.doczj.com/doc/7017163356.html,.
吴星法
1974-，男，工程师上海永锦电气技术股份有限公司
主要从事电力电缆附件设计、应用工作
E-mail：wuxingfa@https://www.doczj.com/doc/7017163356.html,.
无线测温系统硬件 需求规格说明书 1 引言 1.1 项目背景 电力设备无线测温在线监测系统主要包括开关柜内母排接头测温、站内输电线路和电缆接头测温，将监测点的接头温度实时上报到变电站后台或远程主站系统进行显示、存储和越上下限预报警处理。当现场的接头接头温度越限和温升过快时，系统会立即主动上报紧急告警信息到站内后台或远程主站系统，由软件系统给出报警并同步向相关责任人发送短信，通知运行值班人员处理。 1.2 文档约定 文档编写风格一致，文档交流采用规范管理，有重要提示或需要特别注意的地方要用红色字体标注以方便阅读，起到提示的作用，所有涉及到开发进行中的变更必须通过文件正式通知，并由开发人员评估变更的可行性，项目需求分析结束后及表示项目设计开始，后续将产生费用，将履行合同和相关协议文档的签署，所签署的文档双方同时保留。 第2 页 2. 综合描述 2.1 主要功能 传感器端主要功能罗列： 1、实时采集变电站内各点的温度值； 2、温度值监测准确，不应有误报或拒报数据的现象；
3、采集的数据通过无线（433MHz 无线模块）发送给接收器端； 4、传感器端采取高能锂电池供电，运行稳定可靠； 5、每个传感器具有唯一的ID号，相互间不会产生干扰，不受高压电磁场干扰，可以将数据准确的发送出来； 6、体积小，重量轻，安装方便，外壳是耐高温缘缘材料，并由绝缘材料密封；（按我公司提供的现有壳体来做） 7、具有软件看门狗技术，不死机，； 8、采用了优化的微功耗工作模式，可以确保设备工作3年以上； 9、无线数据传输200米以上（视距） 接收器端主要功能罗列： 1、RS485数据传输接口，提供面向连接的服务，用于传输接收器 端的数据到PC，同时接收PC 发来的数据进行处理和转发；（附带RS485转433MHZ微波信号、RJ45接口、GPRS信号接口转换器） 2、大液晶显示器，面板上有翻屏按钮和设置按钮，可翻屏查看各 测点温度及电流值以及人工设置485地址等； 3、通过433MHz 无线模块与传感器端设备进行通信，构成星型网络，单个网络容量240 个传感器设备； 4、两路继电器输出，每路提供常开/常闭输出，即可远程控制，也可设置两路超限报警控制两路继电器输出，用于外接报警器或其它设备； 5、一路运行指示灯设备正常工作时周期性闪烁； 6、一路数据收发指示灯，当有数据收发时闪烁； 7、两路继电器状态指示灯，指示继电器当前的状态； 8、设备地址可以远程及本地设置； 9、蜂鸣器报警 10、220V电源供电，带12V电源输出接口 第3 页 3. 接收器外部接口需求 3.1 用户界面
燕山大学 传感器原理及应用课程设计题目：热电阻温度传感器器 学院（系）电气工程学院 年级专业： 12级自动化仪表 学号： 120103020133 学生姓名：马冰卿 指导教师：童凯 教师职称：教授
一、概述 1.1 热电阻温度传感器简介 热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器温度计。 热电阻温度传感器分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类。热电阻广泛用于测量-200~+850°C范围内的温度，少数情况下，低温可测至1K，高温达1000°C。 热电阻传感器由热电阻、连接导线及显示仪表组成，热电阻也可以与温度变送器连接，将温度转换为标准电流信号输出。 用于制造热电阻的材料应具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率，输出最好呈线性，物理化学性能稳定，复线性好等。目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。 1.2 pt100热电阻简介 pt100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。
二、工作原理 2.1 热电阻工作原理 与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。下面以铂电阻温度传感器为例：Pt100 是电阻式温度传感器，测温的本质其实是测量传感器的电阻，通常是将电阻的变化转换成电压或电流等模拟信号，然后再将模拟信号转换成数字信号，再由处理器换算出相应温度。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即 ()[]010t t Rt Rt -+=α （1） 式中，Rt 为温度t 时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值α为温度系数。 半导体热敏电阻的阻值和温度关系为： t e Rt B A = （2） 式中Rt 为温度为t 时的阻值；A 、B 取决于半导体材料的结构的常数。相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50～300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200～500℃范围内的温度测量，其特点是测 量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。 2.2 接线方式 采用pt100测温一般有三种接线方式：二线制、三线制、四线制。 ① 二线制接法:这种接法不考虑PT100电缆的导线电阻，将A/D 采样端与电流源的正极输出端接在一起，这种接法由于没有考虑测温电缆的电阻，因此只能适用于测温距离较近的场合。
无线测温技术方案 (基于EH技术) 1.EH技术说明 1.1. EH技术简介 环境能量采集（EnergyHarvesting）技术具有可循环、无污染、低能耗等优点，它建立在微电子技术和微功耗技术的基础上，是近几年发展起来的一门新兴学科，它涵盖了太阳能、风能、热能、机械能、电磁能采集等诸多方面。能量收集技术应用范围极其广泛：交通、能源、物联网、航空航天、生物等等。把能量采集技术应用到电力设备的在线监测是一个前所未有的创新，必将为解决电网智能化运行提供一个全新的平台。 能量收集(EH)也称为能量积聚，使用环境能量为小型电子和电气器件提供电能。 能量收集系统包含能量收集模块和处理器/发送器模块。能量收集模块从光、振动、热或生物来源中捕获毫瓦级能量。可能的能源还来自手机天线塔等发出的射频。然后，电源经过调节并存储起来。系统随后按照所需的间隔触发，将能量释放给后续负载使用。 1.2.EH技术应用 在变电所、站的运行现场具有丰富的电磁能，对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等)，电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备和模具)，磁场要比电场大得多。因此我们认为高压设备内是一个工频电场和磁场能量非常密集的区域。我们正是利用微电子技术、低功耗技术以及能量管理技术收集高压设备中的电磁能，并将其能量转化为无线温度传感器所需之电源。 将EH技术应用于高压设备一次回路的无线测温，解决了传感器的能量需求问题，使得传感器摆脱了对传统电池的束缚，体积更小，可靠性更高，安装更方便，维护更简单，产品更环保，技术更先进。 2.基于EH技术的富邦电控FTZ600无线测温系统 2.1. 无线测温系统简介
大体积混凝土电子测温施工工法
大体积混凝土电子测温施工工法 完成单位：中天建设集团有限公司 主要完成人：方忠民、郭卫红、程海寅、周进、赵琅珀 1、前言： 随着国民经济的快速发展，城市建设速度也进入高速增长期，单体工程规模越来越大，大体积混凝土施工越来越多，为了确保大体积砼施工质量，控制砼温度裂缝产生，又尽可能降低成本，经过我公司多年的实践经验，我们在大体积砼施工控温方面总结出了一套电子测温技术应用工法。该工法简易科学，操作方便，精度高，反映直观，安全可靠。 2、工法特点： 2.1 以电子温度传感器直接埋入结构层中，替代传统的留置测温孔工艺，并通过计算机采集温度数据； 2.2 系统采用目前先进的分布式控制网络系统，主机和控制器之间采用双绞线连接，传输距离可达2km，由于传输的是数据信号，抗干扰能力极强；
2.3系统采用进口传感器与集成电路为一体的器件，将传感器与放大器合二为一，输出的电信号无须经中间环节就直接进入控制器，且各传感器之间互不影响，因此精度和可靠性高、误差小、线性度好且不需校正。 2.4 测温操作简便，测温精度高，通过人工干预，适时、有效地控制大体积砼内外温差，减少温度裂缝产生，提高砼施工质量； 2.5除了留置于结构层中的温度传感器及少量线缆外，主机、控制器及大部分线缆均可重复利用。 3、适用范围： 3.1 适用于深度1m以上的大体积砼测温；3.2 对于质量要求高，测温精度要求高的工程对象； 4、工艺原理： 4.1 根据混凝土浇注时温度变化的特点，系统采用目前已在国家粮库建设中广泛应用的数字式测温监控系统； 4.2 系统设备配置，一台CWS-901数字式智能控制器，901F－1分支器，CWD－1－3测温电缆，RS－485/RS-232通讯接口，P4计算机，
Ⅰ电线电缆导体介绍 一.导体概述 按电阻率（长为1m，截面积为1mm2的材料电阻值大小）划分，一般情况下我们将材料分为三类： 导体：电阻率在102Ω·mm2/m以下 半导体：电阻率为103~108Ω·mm2/m﹔ 绝缘体：电阻率为108Ω·mm2/m以上。 目前常用的金属导体有金、银、铜等(如下表)，考虑到导体的价格和导电性能，最常用的为铜导体。导电系数以铜为标准(100%)，各导体比较如下表： 由上表可知，铜的导电率较佳，适用性能广，成本较低，还可在其表面镀锡，利于焊接，并有抗氧化作用(指与空气中氧气结合氧化)。 二.导体规格 目前铜线导体的组成种类繁多，如7/0.05mm,7/0.06mm,7/0.08mm, 19/0.08mm等等，那么这些组成怎么区分，怎么确定是什么规格呢？ 导体组成因需要的不同而多种多样，在通讯控制线缆行业，目前通用的标称为AWG，就是American Wire Guage,中文意思是“美国线材规格”，它把导体分为单铜（单条铜导体）和绞铜（多条铜导体绞合成的铜导体），单铜根据直径大小划分规格﹔绞铜根据截面积大小划分规格，如下表所示，表中列出的为目前常用的导体规格：
Ⅱ绝缘体和被覆材料 一、绝缘体 1.目的：为导体绝缘。 2.常用材料包括PVC、SR-PVC、PE、氟塑料、PP、橡胶、ABS等。 二、被覆材料 1.目的：保护绝缘体 2. 常用材料包括PVC、SR-PVC、PE、氟塑料、PP、橡胶、ABS等，应用最广泛的为PVC。 三、PVC胶粒 (一)PVC用途简介和分类 1.用途：电线电缆、绝缘材料、外被材料、唱片、地砖、塑料管、人造窗帘、 雨衣、鞋子、海滩椅、插头、电子零件等等。 2.分类：按硬度分为三种，即硬质、半硬质、软质﹔它们的优点是电气绝缘
分布式光纤及电缆测温系统 目录 一、分布式光纤温度监测系统 (1) 1、系统概述 (2) 2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标 (2) 3、分布式光纤感温光缆 (3) 4、系统技术特点 (4) 5、行业应用 (6) 二、XSJ-2000型电缆温度在线监测预警系统 (7) 1、系统概述 (7) 2、系统组成 (7) 3、总线系统 (9) 4、设计方案 (9) 三、XSJ-2000型电缆隧道自动防火门系统 (10) 1、概述 (10) 2、系统硬件构成 (10) 3、系统结构图及设计图 (11) 一、分布式光纤温度监测系统
1、系统概述 分布式线型光纤感温火灾报警系统主要是一种时域分布式光纤监测系统，它的技术基础是光时域反射技术OTDR，是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，它能够连续测量光纤沿线所在处的温度，测量距离在几公里到几十公里范围，空间定位精度达到米的量级，能够进行不间断的自动测量，特别适用于需要大范围多点测量的场合，它具有精度高、数据传输及读取速度快、自适应性能好等优点。系统具有防燃、防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、在有害环境中使用安全，实现实时快速线性测温并定位, 是光机电、计算机一体化技术的集成。 XSJ-2000基于拉曼散射技术的温度传感系统，其系统结构如图1。 图1拉曼散射温度传感系统结构 2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标
●测温范围：-50～150℃； ●额定动作温度：35 ～115℃； ●空间分辨率：1m； ●定位精度：±1.0m； ●采样速率（空间采样间隔）：100MHz(1m)； ●测量时间：10s； ●测量元件类型：感温电缆直接接入主机； ●温度分辨率：±1.0℃； ●温度稳定性：1.0℃； ●温度显示：显示连续温度曲线； ●测温方式：无盲区连续测试； ●系统联网方式：RS485，可以远程数据传输；（同时支持TCP/IP,232 接口）； ●分布式线型光纤感温探测系统主机能够进行手动报警复位和协议报 警复位功能； ●分布式线型光纤感温探测系统主机能够远程输出报警开关量信号，实 现系统报警与控制联动效应； ●分布式线型光纤感温探测系统主机有输入(键盘与鼠标)与显示(液晶) 功能，可视人机交互界面； ●分布式线型光纤感温探测系统主机可配接备用电源； ●分布式线型光纤感温探测系统主机可与报警控制器相配接； ●使用温度：-25～60℃； ●使用湿度：20～90%（无冷凝）； ●输出信号：开关量输出； 3、分布式光纤感温光缆 光缆特点：中心松套管光纤，采用不锈钢软管护套，再外包上外径3mm的聚合物材料，光缆外形如图2所示。
开关柜无线测温系统 一、概述 电力传输系统中，高压开关柜作为其中的核心枢纽部分，起着关键性的作用，如何确保高压开关柜的正常运行是电网里面的一个相当重要课题。 开关柜内部众多的接触点会由于长期的使用导致高温氧化腐蚀、螺栓松动等原因造成接触电阻的增加，从而引起设备的过热、更甚至出现严重事故，因此实行设备运行的温度在线监测是很有必要的。 二、YC无线测温系统描述 YC无线测温系统专门设计用于高压设备的温度在线检测，采用高性价比的无线传输方式。YC系列的开关柜无线测温装置采用无线电传输温度信号，传感器安装在高压设备的最容易产生高温造成事故的螺栓接触点上，并且与接收装置之间无电气连接。在保证开关柜的原运行环境下，提供一种实时、高效、安全可靠的温度在线检测方法。
特征： ★ 采用超外差射频无线技术，工作在315MHz频段；ZigBee模式，工作在915MHz频段★ 直接序列扩频(DSSS)，抗干扰能力更强 ★ 温度传感器一体化结构 ★ 自动传感器识别、无连线、安装简便 ★ 高达65535个无线传感器编址 ★ 极低的传感器耗电，电池寿命：>5年 ★具有低功耗、数据无线传输、精度高、响应速度快、操作灵活、组网方便等优势。
三、采用上位计算机实现集中温度监测 YC-12无线式温度监测仪，具有一个的RS-485接口，在无中继器的情况下，高达128个监测仪可组成一个测量网络，由上位计算机在线监测个仪器测量的温度。如图： 四、无线温度传感器在室外母线及开关柜测温中的应用
无线温度传感器设计用于室外母线接头和开关接点的温度监测，可用于以下设备的温度测量： ★ 高压开关柜动静触头 ★ 高压电缆接头 ★ 箱式变电站 ★ 高压母线接头 如图：
电缆温度监测系统 火灾事故大部分是由于温度过高引起的，通过对电缆头或电缆本身的连续温度测量，能够预测电缆头或电缆本身的故障趋势，及时提供电缆故障部位检修指导。 KITOZER-2300高压电缆温度在线监测系统通过对电缆接头或电缆本身的连续温 度测量，能够预测 电缆头或电缆本 身的故障趋势，及 时提供电缆故障 部位和检修指导， 还可接入各种环 境探测器（离子烟雾传感器、微波红外传感器、浸水探测器等），及时发出预警信号，从根本上避免了电缆事故的发生。 采用了当今先进的通讯技术、微处理器技术、数字化温度传感技术及离子感烟技术。独创设计的低温、强电场、潮湿环境运行技术。避免了电缆沟内强大电场的干扰，完整安全地把数据传送至监视终端。因此，该系统是一种高可靠性的分布式电缆在线监测系统。
电缆温度监测系统是由温度监测器、上位计算机、温度采集电缆三部分组成 （一）KITOZER-4温度监测器： 循环显示各测点的温度数值，可带两条测温电缆，共计128个测温点。 1、工作电压：220VAC 功率：≤10W 2、工作环境：-40℃~85℃ 3、有四路开关量输入，可分别接入各种环境探测器（离子烟雾传感器、微波红外传感器、浸水探测等） 4、2路报警。 5、通过485总线或光纤可把采集到的温度数值上传至监控计算机。 6、通讯总线采用完全隔离措施，能经受的电压冲击典型值为1500VRMS/分钟或2000VRMS/秒. （二）线性温度采集电缆 铺设在电缆接头处或者沿电缆走向铺设，连续实时的采集电缆接头的温度值或整条电缆的温度场分布情况，每个温度采集点都有固定的、唯一的编码。信号都经过高压隔离，不受强电磁场干扰。
毕业设计（论文） 基于NRF24L01无线温度测量系统的设计 与实现 教学系：信息工程系 指导教师： 专业班级： 学生姓名： 二零一二年六月
附件1 毕业设计(论文)任务书
附件2 毕业设计(论文)开题报告
注：1. 开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在学院规定时间内完成； 2．设计的目的及意义至少800字，基本内容和技术方案至少400字； 3．指导教师意见应从选题的理论或实际价值出发，阐述学生利用的知识、原理、建立的模型正确与否、学生的论证充分否、学生能否完成课题，达到预期的目标
目录 摘要 (1) ABSTRAC (2) 1 绪论 (3) 1.1 研究背景 (3) 1.2 课题的国内外研究状况 (3) 1.3 本课题的研究内容 (4) 2系统方案分析与选择论证 (5) 2.1 系统方案设计 (5) 2.1.1 系统设计要求 (5) 2.1.2 主控芯片方案 (5) 2.1.3 无线通信模块方案 (5) 2.1.4 温度传感方案 (5) 2.1.5 显示模块方案 (6) 2.1.6 单片机与PC机通信模块 (6) 2.2 系统方案确定 (6) 3 无线温度采集系统的硬件电路设计 (8) 3.1 单片2.4GHz NRF24L01无线模块 (8) 3.1.1 NRF24L01芯片概述 (8) 3.1.2 引脚功能及描述 (8) 3.1.3 工作模式 (9) 3.1.4 工作原理 (9) 3.1.5 配置字 (10) 3.1.6 NRF24L01模块原理图 (10) 3.2 温度采集端 (11) 3.2.1 采集单元 (11) 3.2.2 控制单元 (15) 3.2.3 显示单元 (19) 3.2.4 传输单元 (19)
第一章电线电缆导体介绍 第一节导体概述 按电阻率（长为1m，截面积为1mm2的材料电阻值大小）划分，一般情况下我们将材料分为三类： 导体：电阻率在102Ω·mm2/m以下 半导体：电阻率为103~108Ω·mm2/m﹔ 绝缘体：电阻率为108Ω·mm2/m以上。 目前常用的金属导体有金、银、铜等(如下表)，考虑到导体的价格和导电性能，最常用的为铜导体。导电系数以铜为标准(100%)，各导体比较如下表： 由上表可知，铜的导电率较佳，适用性能广，成本较低，还可在其表面镀锡，利于焊接，并有抗氧化作用(指与空气中氧气结合氧化)。 第二节铜导体 一、铜线的类别 铜导体由单条铜线或多条铜线组成，分别叙述如下： 1.硬铜线：经伸线冷加工而成，具有较高的抗张强度，适用于架空输电 线、配电线及建筑线之导体。 2.软铜线：硬铜线加热去除冷却加工所产生之残余应力而成，富柔软性 及弯曲性，并具有较高之导电率，用以制造通信及电力线缆 之导体、电气机械及各种家用电器之导线。 3.半硬铜线：抗张强度介于硬铜线与软铜线之间，用于架空线之绑线及收 音机之配线。
4.镀锡铜线：铜线表面镀锡以增加焊接性及保护铜导体于PVC 或橡胶绝缘 押出时不受侵蚀，并防止橡胶绝缘之老化。 5.平角铜线：断面为正方形或长方形之铜线，为制造大型变压器或大型马 达等感应线圈之材料。 6.无氧铜线：含氧量0.001%以下、纯度特高之铜线，铜之含量在99.99% 以上，不会受氧脆化，用以制真空管内之导线、半导体零件导线及极细线等。 7.漆包线：铜线软化后，表面涂以绝缘漆，经加热烤干而成，一般分为天 然树脂及合成树脂漆包线。 8.铜箔丝：以扁平且极薄之铜丝卷绕于纤维丝上的导体。 9.先绞后镀线：将未镀之铜线绞合后，再加以镀铝。 10.铜包钢：一般用于同轴线作信号的传输(如电视机与VCD 的连接、户外 电视天线、闭路电视等﹔较硬线具有更高的抗张强度，在高山地带，跨越河流等须长距离时作为架空线用，依其铜厚度，一般分导电率21%、30%、40%等。 11.合金铜：由铜和其它导体金属组成，如铜镍合金等，用于特殊用途线。 註﹕ 目前我公司常用的导体主要有如下几种： (1) 镀锡铜线，英文缩写为TA ﹔ (2) 裸铜线，英文缩写为BA ﹔ (3) 镀银铜线，英文缩写为SC ﹔ (4) 镀银铜包钢，英文缩写为SCCS ﹔ (5) 铜包钢，英文缩写为CP 。 其它如铜铂丝、漆包线等很少用。 二、铜线的各种性能 1. 导体电阻 — 导体之电阻与其长度成正比与其截面积成反比 。 2.导电率—以20℃时长度为1m 、截面积为1mm 2之标准软铜线之电阻1/58ohm(0.017241 ohm)为基准，称为100%导电率。电阻愈大，则导电率愈低，两者成反比例。 3.耐弯折性—单线之一端固定，另一端加上重量使垂直向下，然后来回 180地弯折，直至线断为止，弯折次数愈多，表示耐弯折性愈强。 4.拉断力—抗张试验时，施于试样而使其断裂之最大负荷重量或力。 5.抗张强度—抗张试验时，使得试样断裂，单位面积承受的拉断力。 cm ohm A L R -=單位為稱為導體之電阻系數，其中ρρ
分布式光纤火灾报警系统与感温电缆的比较 一、先进性 1，二十一世纪是光子世纪，光技术和产业澎湃发展，光传感技术是传统电子传感技术的替代技术，为近十年来发展最快的应用技术之一。 2，光纤传感技术是事故预防和监测的重要技术手段，其技术性能与传统感温电缆类传感产品相比有无可比拟的优势，在全球范围的各个行业内已经全面应用，随着对技术优势的进一步认识，将会全面取代传统的电子类传感系统。 二、技术比较 分布式光纤火灾报警系统感温电缆系统 产品类型真正意义上的线性监测系统，可以监测到光缆沿线每点温度的实时状况。只能报出整个区域的状况，无法定点、定温，不利于及时防治。 报警方式具有预、报警功能，支持定温、差温、温升、平 均温度等报警方式，可以对灵活设置每点的报警 方式和报警值。 只支持设定的定温值和差温值报警，即 火灾形成后才能够报警，没有温度显示 功能。 事故判断在火灾发生时，不但具有传统报警设备的功能- 区域报警，还可以对报警点进行定位和定温，另 外，通过实时的温度显示，还可以准确的判断火 灾事故的发展趋势，为灭火提供数据依据。 只具有区域报警的功能，无法定点、定 温。无法预警，也无法判断火灾事故的 发展趋势，不能够为救援提供准确信 息。 安全可靠性不受电磁干扰，不受任何环境的影响，本征安全， 适用于特殊危险场合，定、差温报警结合，绝对 无误报。 因其绝缘皮老化和电磁的干扰等诸多 因素的缘故，极易产生误报；并因其带 电，故不适用于特殊危险场合。 安装采用抗拉伸、抗冲击、外径小、柔韧的光缆，直 线悬吊安装，极为方便，不需要与电缆紧贴敷设， 不影响电缆的安装和今后的改装。 较易损坏的线缆必须与电缆以正弦波 方式紧贴敷设，相互影响，安装难度大， 同时影响今后电缆的改装。 使用及维护长距离监测，一根光缆即可完成探测和信号传输，所有设置在终端完成，整个系统简单可靠，终身免维护。
西安邮电大学 专业课程设计报告书 系部名称：光电子技术系 学生姓名： 专业名称： 班级：光电 实习时间：2013年6月3日至2013年6月14日
基于物联网的无线温度监控系统 【一】项目需求分析 承温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的检测与控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注。而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度湿度的检测及控制就非常有必要了。温度是物联系统中一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。随着各类物联网的监控日益改善，各类器件的温度控制有了更高的要求，为了满足人们对温度监控与控制，本文设计了物联网家居系统中基于单片机的无线温度监控系统。随着信息科学与微电子技术的发展，温度的监控可以利用现代技术使其实现自动化和智能化。本次设计要求利用单片机及zibbee无线传输模块实现无线温度监测系统，实现温控范围调节及其超温范围报警 【二】实施方案及本人担的工作 1 .系统总体方案描述 系统设计分为2个部分，第一个部分实现温度的检测、显示和发送，第二个部分为数据的接收和显示。第一个设计模块中，利用单片机STC89C52控制温度传感器DS18B20定点检测和处理温度数据，并将当前温度显示在数码管上，接着单片机将采集的温度数据发送给单片机，再通过单片机控制，并将对接收到的温度数据进行一定的转换和处理，然后存放在寄存器中，等待下一步处理，再经过无线发送无线zigbee模块将显示的数据打包发送给第二个模块。第二个设计模块中，同样利用STC89C52单片机作为控制主体，先控制zigbee无线接收模块接收第一个模块发送的数据，然后将接收到数据在上位机上显示，整个过程就是这样。 2. 系统硬件构成 系统硬件方面主要由单片机最小系统，温度传感器DS18B20，4位共阳极数码管，还有zigbee无线收发模块,上位机显示模块组成，目的在于实现温度的准确检测和无线收发所检测的温度数据。 3.单片机最小系统设计 单片机最小系统的设计主要有五个部分组成，电源电路，复位电路，晶振电路，串口电路和控制主体的STC89C52单片机。 电源电路由一个六脚的按键开关，一个1K的电阻，一个10uF的极性电容和一个显示电路供电状态的发光二极管组成。开关为了适应各种情况下能够方便供电，开关外接有一个USB接口和一个DC-5V的标准电源接口作为供电设备使用。除此之外还设计了一个外接电源接口。电源电路如图2所示。
本科毕业论文（设计）题目无线温度测量系统设计 专业通信工程 作者姓名程丰收 学号2011201827 单位理工学院 指导教师黄慧 2015 年 6 月 教务处编
原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均在文中以明确的方式表明。本人承担本声明的相应责任。 学位论文作者签名：日期： 指导教师签名:日期：
１绪论.................................. 错误！未定义书签。 1.1 摘要 ................................................. ２ 1.2 选题依据和意义 (3) 1.3 无线传感器网络技术研究背景及意义 (4) 1.4 无线传感器网络技术简介 (5) 1.5 未来前景展望 (6) 2 ZigBee协议简介 (7) 2.1 ZigBee的概述 (8) 2.2 ZigBee的网络基础 (9) 2.2.1 网络节点类型 (10) 2.2.2 网络拓扑形式 (11) 2.3 ZigBee的工作模式 (12) 3 核心板介绍 (13) 3.1 CC2530核心板 (14) 3.2 CC2530引脚描述 (11) 3.3 温度传感器介绍 (16) 3.3.1 DS18B20温度传感器特性 (12) 3.3.2 DS18B20管脚介绍 (18) 4 系统总体设计 (19)
WAB/DL—98智能电缆温度在线监测系统 一、引言 随着机组容量的增大,自动化水平相应提高,电缆用量越来越多.一台200MW 机组,各类电缆长达200-30 0Km.某电厂一期工程2台500 MW 超临界参数机组,电缆用量达30 00K m.由于电缆长度增加,其火灾事故的发生几率也相应火力发电厂一旦发生电缆火灾,将造成严重损失.目前在建和运行中的火力发电厂,大多仍采用易燃电缆,因此,电缆防火问题尤为突出. 美国在196 5-1 975年统计的328 5次电气火灾事故中,电线电缆火灾事故就占30.5 %,直接损失约4 000万美元. 日本曾对电力,钢铁,石油化学,造纸等工厂企业调查,有78%的单位发生过电缆着火,其中危害程度较大的事故占40%.国内,据有 关资料统计,近20年来,我国火电厂发生电缆火灾140多次,其中1 986-19 92年7年间竟达75次.有24个电厂发生过二次及以上电缆火灾事故,个别电厂达4-6次.7 0%以上的电缆火灾所造成的损失非常严重,其中2/5的火灾事故造成特大损失.1 975-19 85年间,因电缆着火延燃造成的重大事故发生60起,造成直接和间接损失达50多亿元. 二,电气设备过热的规律和特征 电气设备的过热故障可分为外部热故障和内部热故障两类: 2-1,外部热故障 电气设备的外部热故障主要指裸露接头由于压接不良等原因,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.此类故障占外部热故障的90%以上.统计近几年来检测到的外部热故障的几千个数据,可以看到线夹和刀闸触头的热故障占整个外部热故障的77%,它们的平均温升约在30℃左右,其它外部接头的平均温升在20-25℃之间,结合近几年的检测经验,按温升的多少,可将外部故障分为轻微,一般和严重三种. 2-2,内部热故障 高压电气设备内部热故障的特点是故障点密封在绝缘材料或金属外壳中,如电缆,内部热故障一般都发热时间长而且较稳定,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高压电气设备(如电缆)的内部故障 2—3电缆故障原因分析 根据电力事故分析,电缆故障引起的火灾导致大面积电缆烧损,造成被迫停机,短时间内无法恢复生产,造成重大经济损失.通过事故的分析,引起电缆沟内火灾发生的直接原因是电缆中间头制作质量不良,压接头不紧,接触电阻过大,长期运行所造成的电缆头过热烧穿绝缘,最后导致电缆沟内火灾的发生 三,系统功能 3-1 系统概述: WAB/DL—98型电缆在线监测系统,采用了当今先进的通讯技术,微处理器技术数字化温度传感技术及离子感烟技术.独创设计的低温,强电场,潮湿环境运行技术.该系统的开发研制均在发电厂的电缆沟内经多次反复试验,攻关才得以完善,避免了电缆沟内强大电场的干扰,完整安全地把数据传送至监视终端.因此,该系统是一种高可靠性的分布式电缆在线监测系统该系统具有良好的计算机界面,可显示电缆沟道模拟图,显示传感器所监测的实际位置及所有电缆型号,长度,截面,中间头位置等参数,当运行中电缆出现异常时,显示画面及报警音响同时出现,可通过
1. 概述 HCWS无线测温系统是专门设计用于高压带电体的运行温度实时监测，该系统采用前沿的无线组网技术设计，实现了高压带电体温度远距离遥测。本产品密封性能良好，室内外均可安全使用。系统具有低功耗、等电位测量、数据无线传输、精度高、响应速度快、操作灵活、组网方便等优势。 2. 技术特点 (1) 采用2.4G 频段，工作在2400～2483.5MHz（ISM）频段。 (2) 直接序列扩频（DSSS），抗干扰能力更强。 (3) 温度传感器采用LTCC内置天线，体积最小。 (4) 极低的传感器耗电，电池寿命：＞ 5 年。 (5) 高达65535 个无线传感器编址。 (6) 自动传感器识别，无连线，安装简便。 (7) 传输距离：传感器与主机之间小于80米。 3. 高压开关柜射频无线测温系统结构 通过连续监测高压开关柜内触点或电缆接头的运行温度， 可确定触点和接头处的过热程度， 当发生超温或温度变化率越限时， 系统能够及时发出预警指示。 HCWS系统采用一台中心监测计算机，通过RS485工业总线，连接HCWS无线温度监测仪，每台HCWS都具有一个RS485接口，在无中继器的情况下，多达128个HCWS无线温度监测仪可组成一个无线遥测网络，每台HCWS无线温度监测仪相当于一个无线接入点，它可接入6‐18只无线温度传感器（户外空旷地域可以接入32到64只），系统的中心计算机在线监测所有HCWS无线温度监测仪所测量的温度。 4. 无线射频温度传感器 4.1 温度传感器工作原理 HCWS无线温度传感器用于测量高压带电物体表面的温度，如高压开关柜内的裸露触点、母线连接处、户外刀闸及变压器等的运行温度。无线温度传感器是由温度传感器、测量电路、单片机控制电路、无线调制接口和供电电路组成，如图4‐1 所示，传感器将温度信号通过2.4G无线网络发送到无线温度监测仪。 4.2 无线温度传感器性能指标 (1) 温度测量范围：‐55～+125。 (2) 精度：±0.5℃(‐20～+80℃)。
基于热偶型测温电缆构建电厂温度在线监测预警系统 发表时间：2018-04-19T10:09:29.067Z 来源：《电力设备》2017年第33期作者：李信 [导读] 摘要：分析了温度报警系统对于电厂的重要性，对比了感温电缆和热偶型测温电缆在工作原理及功能特点上的差异，探讨了以热偶型测温电缆作为核心温度传感器构建电厂温度在线监测预警系统。 (山西漳泽电力长治发电有限责任公司山西省长治市 046021) 摘要：分析了温度报警系统对于电厂的重要性，对比了感温电缆和热偶型测温电缆在工作原理及功能特点上的差异，探讨了以热偶型测温电缆作为核心温度传感器构建电厂温度在线监测预警系统。 关键词：热偶型测温电缆；热点探测器；感温电缆；在线监测 1. 概述 近年来，我国火电厂的发展非常迅速，而且设计规模越来越大。而目前的多数火电厂依然采取传统的感温电缆无法对现场设备运行的温度状况进行在线监测和预警，只能在火灾发生后进行事后报警，所造成的损失已不可挽回。因此，急需在火灾发生前及时有效的发现温度异变并提前预警，从而避免火灾事故的发生。 本文提出的电厂温度在线监测预警系统以热偶型测温电缆（又称热点探测器HSD-T）为主要温度传感器，采用合理无盲区、实时最高温度监测，对现场出现的温度过高及温度变化过快的异常状况进行及时捕捉和报警，避免或减少火灾事故的发生。 2.感温电缆热偶型测温电缆的对比 电厂目前国内市场上用于火灾报警系统的缆式线形火灾探测器主要有感温电缆和热偶型测温电缆，由于两种产品工作原理和材料的不同，从而使得其性能也有着巨大的差异。 2.1感温电缆 感温电缆主要分为2种类型，一种是定温型感温电缆，另一种是电阻型感温电缆。 2.1.1定温型感温电缆 定温型感温电缆是近几十年间一种常规的线型感温传感器，常称为“开关量型感温电缆”或“不可恢复型感温电缆”。定温型感温电缆由两根分别用热敏聚合物包括的钢导线组成，两个绝缘的导线相互扭绞在一起，外加保护胶带，然后用一个适应安装环境的外套将感温电缆封装好。其探测原理是当某一个点受热达到报警温度的时候，热敏聚合物融化，钢导体短路，给出报警信号，因此其上的热敏聚合物决定了感温电缆的报警温度。 2.1.2电阻型感温电缆 电阻型感温电缆，市场上也叫做“可恢复线型感温电缆”或“模拟量线型感温电缆”。该类传感器由其上涂覆负温度系数绝缘物质的1对或2对导线组成。当温度增加时，传感器内的负温度系数绝缘材料的电阻值会按照一定的规律相对于温度进行变化，通过测量绝缘材料的电阻值，可以得到热点的温度。 2.2热偶型测温电缆 热偶型测温电缆，又称热点探测器（HSD-T，Hot Spot Detector –Thermocouple），作为最新一代线型温度传感器，它能连续测量与其长度所及范围之内的最高温度。 2.2.1工作原理：与普通的热电偶相似，利用热电效应原理进行测温。 同时，热偶型测温电缆与普通热电偶又有本质的区别：普通热电偶热接点固定，因此只能测量热接点处的温度，而热偶型测温电缆通过其内部填充的NTC材料（负温度系数绝缘材料），常温下呈高阻，受热时呈低阻，热接点不固定，可以对其沿线的区域进行连续、实时测温并输出最高温度。 2.2.2技术参数 型号：HSD-T 外层护套：PTFE（聚四氟乙烯） 输出信号：与线缆最高温度点温度相对应的直流mV信号 绝缘保护：使用注入特殊绝缘材料的玻璃纤维 线缆结构：双绞线、NTC绝缘、EMI屏蔽、外层护套、功能线 正常工作温度：-40℃～200℃ 极限工作温度：-40℃～260℃ 电磁干扰保护：双绞线、金属箔、地线 最大长度：500m 外径尺寸：4mm 弯曲半径：40mm 2.2.3产品特点： 热接点不固定，始终与热偶型测温电缆沿线最高温度相对应； 连续、实时探测被测区域或设备的最高温度； 输出K型热电偶信号，可接入各种温度采集设备或DCS/PLC等系统； 测温范围宽：-40℃～+260℃； 无需外加电源，自动产生信号，本质安全，可用于危险区域； 外层护套为PTFE，防湿防潮，耐腐蚀，耐高低温，抗老化，抗电磁干扰，能够在潮湿、高温等恶劣环境下期使用； 弯曲性好，抗拉性强，在世界各国广泛应用，无故障运行十年以上。 3. 系统原理与设计
基于Cortex-M3智能无线温度测量系统设计 钟鼎 （中国地质大学机械与电子信息学院，湖北武汉430074） 摘要：设计了一种基于Cortex-M3内核的STM32F103RBT6为核心处理器的智能无线温度测量系统。系统采用 DS18B20数字温度传感器，并利用TC35I 模块接入GSM 网络，实现利用手机短信发送温度测量指令，手机短信接收 测量数据，该系统同时具有定时自检和温度报警功能，当处理器定时自检发现DS18B20出现故障时，系统会自动启用处理器内部温度传感器并短信报警。经实验证明，该系统测量精度最高可达0.0625度，适合在距离较远，不易布线的环境下使用。 关键词：Cortex-M3；STM32F103RBT6；DS18B20；TC35I ；温度测量中图分类号：TN98 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2011）21-0183-03 Intelligent wireless temperature measurement system based on Cortex-M3 ZHONG Ding （Mechanical and Electronic Information Institute ，China University of Geosciences ，Wuhan 430074，China ） Abstract:A system uses STM32F103RBT6processor which based on Cortex -M3core.By using DS18B20to measurement the temperature and using TC35I module to connect to the GSM network ，It achieves a function that using short message to send commands and receiving the measurement data by short message.The system also has a self -test function ，when the processor found the DS18B20fails ，it will automatically enable internal temperature sensor and send alarm message.It is suitable for long distance condition with a high precision. Key words:Cortex -M3；STM32F103RBT6；DS18B20；TC35I ；temperature measurement 收稿日期：2011-08-20 稿件编号：201108066 作者简介：钟鼎（1983—），男，湖南长沙人，硕士，助理工程师。研究方向：网络通信与安全。 温度测量[1]在家居生活和工业生产控制等领域都有着广泛的使用，随着电子技术的飞速发展，应用领域还在不断的扩展，基于单片机控制的温度测量系统也相继被提出，随着 ARM 公司最新Cortex 系列内核的推出，基于Cortex-M3内核 的高性价比的处理器受到了客户广泛欢迎，而在我国，GSM 网络超过95%的覆盖率也为无线通信和远程控制创造了良好的媒介，在某些特殊环境下，比如不易布线或者布线距离较长环境下，都会使测量系统的成本升高，而且数据在长距离的传输过程中极易受到干扰，利用技术成熟成本相对较低的GSM 网络，不仅不受传输距离的限制，而且具有较好的抗干扰能力，使用便携的手机发送短信控制来实现温度的实时测量是一种较好的方法。 1系统整体设计 智能温度测量系统主要由温度测量模块、GSM 模块、外 接EEPROM 、主控制器组成。主控制器使用意法半导体公司生产的STM32F103RBT6处理器，主要完成整个系统的运行和自检工作。温度测量模块使用DALLAS 公司的DS18B20数字温度传感器，GSM 模块使用西门子工业TC35I 模块，其支持中文短信功能，通过通用串口协议与主控制器通信，接收和发送主控制器的命令，当TC35I 模块接收到短消息命令后把命令发送给主控制器，主控制器分析短信命令，如为温度测量指令则开始测量温度，测量数据通过TC35I 模块发送回去，同时备份测量数据在外接EEPROM 中，整体结构框图如图1所示。 2 硬件电路设计 2.1 主控制器 意法半导体公司新推出的STM32F103RBT6，是基于 ARM 公司最新推出的V7平台的Cortex-M3内核。芯片[2-3]具 有128k FLASH ，20k SRAM ，2个SPI 接口，3个串口，一个 USB ，1个CAN ，51个IO 口。芯片的数据处理能力为 电子设计工程 Electronic Design Engineering 第19卷Vol.19第21期No.212011年11月Nov.2011 图1 系统整体结构 Fig.1Overall structure of system －183－
电缆测温 高压电缆的安全对于发电厂、变电站来说，是非常重要的。在长期运行过程中,高压电缆的外部热故障主要指各节点由于接头接触不良等原因，在大电流作用下，接头温度升高，接触电阻增大，恶性循环造成安全隐患。 近年来，在发电厂和变电站已发生过多起电缆过热，造成火灾和大面积的停电事故。而解决电缆过热问题是预防此类事故发生的关键。目前国内各行业对电缆防火工作都给予了高度重视，《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》也做了重要指示。但总结起来则多是在火情初期或已成为后期的情况下才查知和发挥作用的。 从众多电厂电缆火灾的教训分析，电缆中间头制作不良、接头老化造成爆裂，引发火灾是重要原因之一。从整个过程分析，若能在火灾潜伏期的温度缓慢或异常升高时期就及时发现，并采取补救措施，当是最佳的防范时机。 高压电缆温度在线监测系统是在早期预警系统的础上，针对发电厂和变电站高压电缆的电缆端头、中间头因绝缘老或接触不良等故障的早期预测而设计,能有效防止电缆火灾的发生。
方案一，OES-2300高压电缆测温系统 系统结构图 OES-2300电缆测温系统特点： 1.采用新型集成式温度传感器，具有大容量实时在线信号采集处理和自检功能. 2. 采用一总线式测温，简化了布线。一台采集器可带128个测温点。 3. 监控计算机用户画面可生动地显示传感器运行状况。 4.系统可以综合各种安全监控参数，进行分析，有利于及时发现事故苗头，及时安全控制，实现生产和安全的双重监控功能。 5. 具有功能强、可靠性高，组网灵活，而且兼有耗能低，体积小、价格低的优点。 方案二，分布式光纤测温 本系统结构由测温光纤光分析仪组成。利用拉曼散射和光时域反射。拉曼散射技术实现温度测量，光时域反射实现温度定位。当想光纤中注入光脉冲，会发生拉曼散射，一部分是背向散射，一部分前向