电力监测温度传感器

1、温度传感器DS18B20介绍　　　　DALLAS公司单线数字温度传感器DS18B20是一种新的“一线器件”，它具有体积小、适用电压宽等特点。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃；通过编程可实现9～12位的数字值读数方式；可以分别在93.75ms和750ms内将温度值转化为9位和12位的数字量。每个DS18B20具有唯一的64位长序列号，存放于DS18B20内部ROM只读存储器中。　　　　DS18B20温度传感器的内部存储器包括1个高速暂存RAM和1个非易失性的电可擦除E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节，前2字节为测得的温度信息，第1个字节为温度的低8位，第2个字节为温度的高8位。高8位中，前4位表示温度的正(全“0”)与负(全“1”)；第3个字节和第4个字节为TH、TL的易失性拷贝；第5个字节是结构寄存器的易失性拷贝，此三个字节内容在每次上电复位时被刷新；第6、7、8个字节用于内部计算；第9个字节为冗余检验字节。所以，读取温度信息字节中的内容，可以相应地转化为对应的温度值。表1列出了温度与温度字节间的对应关系。　　　　2、系统硬件结构　　　　系统分为现场温度数据采集和上位监控PC两部分。图1为系统的结构图。需要指出的是，下位机可以脱离上位PC机而独立工作。增加上位机的目的在于能够更方便地远离现场实现监控、管理。现场温度采集部分采用8051单片机作为中央处理器，在P1.0口挂接10个DS18B20传感器，对10个点的温度进行检测。非易失性RAM用作系统温度采集及运行参数等的缓冲区。上位PC机通过RS485通信接口与现场单片微处理器通信，对系统进行全面的管理和控制，可完成数据记录，打印报表等工作。　　　　系统各模块分析如下：　　　　2.1DS18B20与单片机的接口电路　　　　DS18B20与8051单片机连接非常简单，只需将DS18B20信号线与单片机一位I/O线相连，且一位I/O线可连接多个DS18B20，以实现单点或多点温度测量。DS18B20可以通过2种方式供电：外加电源方式和寄生电源方式。前者需要外加电源，电源的正负极分别与DS18B20的VDD和GND相连接。后者采用寄生电源，将DS18B20的VDD与GND接在一起，当总线上出现高电平时，上拉电阻提供电源；当总线低电平时，内部电容供电。由于采用外加电源方式更能增强DS18B20的抗干扰性，故本设计采用这种方式。在实际应用中，传感器与单片机的距离往往在几十米到几百米，传输线的寄生电容对DS18B20的操作也有一定的影响，所以往往在接口的地方稍加改动，以增加芯片的驱动能力和减少传输线电容效应带来的影响，达到远距离传输的目的。　　　　2.2键盘及显示　　　　键盘通过编程设置可完成以下功能：对温度值进行标定，定时显示各路的温度值，单独显示某路的温度值，给每一路设定上下限报警值等。LED则可为用户提供直观的视觉信息。在工作现场，用户可通过6位LED的显示数据来确定系统的当前工作状态以及采样的温度值信息等。　　　　2.3报警电路　　　　当被测温度值超过预先设定的上下限时，报警电路作出响应，蜂鸣器发出响声，告知用户温度的异常。具体哪一个传感器温度值超限，可由软件查询各DS18B20内部告警标志而确定，继而调整该现场温度，以达到对温度波动的控制。　　　　3、软件设计及流程　　　　3.1下位机软件　　　　系统下位测温部分软件采用MCS51汇编语言编写，主要完成对DS18B20的读写操作，实现实时数据的采集，并获取最终温度值送至单片机内存。但需要注意的是，由于DS18B20的单总线方式，数据的读写都占用同一根线，所以每一种操作都必须严格按照时序进行。图2为测温子系统流程图。单片机首先发送复位脉冲，该脉冲使信号线上所有的DS18B20芯片都被复位，接着发送ROM操作命令，使得序列号编码匹配的DS18B20被激活。被激活后的DS18B20进入接收内存访问命令状态，内存访问命令完成温度转换、读取等工作(单总线在ROM命令发送之前存储命令和控制命令不起作用)。　　　　3.2上位机软件　　　　系统上位机的软件采用VC++6.0编写。主要完成的功能包括：与下位单片微机的实时通信；模拟显示各采集点温度曲线；保存各测温点温度数据；统计各采集点平均温度值；打印各点温度统计报表等。　　　　4、结论　　　　本系统具有如下特点：　　　　a.结构简单，成本低廉，维护方便。　　　　b.直接将温度数据进行编码，可以只使用单根电缆传输温度数据，通信方便，传输距离远且抗干扰性强。　　　　c.配置灵活、方便、易于扩展。可扩展多路下位温度采集子系统，将它们通过RS485与上位PC机组网，形成多点温度采集网络。也可在各子系统中有选择性地增减温度传感器。　　　　d.工作稳定，测温精度高。实验表明，在长达200m的一位总线上挂接24个DS18B20温度传感器，系统可正确地进行温度采集，分辨率为0.5℃。　　　　e.适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。在大范围温度多点监控系统中具有十分诱人的应用前景。

光纤光栅测温系统（电力 石化）作者：曹虎 邮箱caohu666@126.com 手机：13581899064 座机：010-58858423-111一引言背景随着现代工业化的蓬勃发展，自动化管理水平也越来越高，我们所研究的ts125测温系统就是针对当前 电力行业 石油行业 屡次发生火情隐患，号召国家政策而开发的一套全方位测温系统。在温度监测中，温度传感头通常安装在户外，并且在电力方面还会有很强的电磁干扰，环境比较恶劣，传统测温技术如红外线测温、热电耦、热电阻、半导体温度传感、感温电缆等技术由于受各种因素的影响，经常会产生误差大、漏报、误报等现象。TS125 系列工业热点监测系统可在各类恶劣环境中，，进行实时、准确、安全、方便的温度监测。光纤光栅传感器作为目前国际上最新一代的光纤传感器，具有本质防爆、抗强电磁干扰、电绝缘性好、防雷击、高精度、重量轻、体积小，能方便地使用波分复用技术在一根光纤中串接多个光纤光栅温度传感器进行分布式测量等优点。因此受到了世界范围内的广泛重视，并进行广泛应用。系统功能说明本系统采用最新工艺生产技术，长期稳定性好，使用寿命长；光纤光栅信号处理器采用国际最先进地数字化解调技术，具有大容量实时在线信号采集处理和自检功能；监控计算机用户组态画面，可生动地显示传感器运行状况；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。 从传感器到控制室感温测量及信号传输全部采用光信号，实现无电检测，本质安全防爆； 管理模块可实时显示各传感器的位置、温度信息，用户可通过此界面直观地了解设备的安全情况。报警时发生报警的传感器位置转为红色并闪烁。如系统配置声光报警器，则声光报警器同时动作； 光纤光栅感温火灾探测信号处理器可根据用户要求，设置预警和报警两种温度监测。并输出控制触点信号，作为报警和火灾情况，可与消防系统联动，及时进行检修； 监控计算机上的组态软件，在线显示开关柜温度变化并进行声光报警二 电力温度在线监测系统1测温系统重要性国电发［２０００］５８９号文说，做好防止电力生产重大事故的措施，是保证电力系统安全稳定经济运行的重要条件，是制造、设计、安装、调试、生产等各个单位的共同任务。因此，各有关方面都应认真贯彻落实二十五项重点要求。本重点要求并不覆盖全部反事故技术措施，各单位应根据本要求和已下发的反事故技术措施，紧密结合各自实际情况，制定具体的反事故技术措施，认真贯彻执行。 随着现代电力工业不断向着大机组、大容量和高电压的迅速发展，运行条件更加苛刻，故障率逐渐增加，排除故障时间越来越长，造成的经济损失越来越大。为了保障发电和输变电系统的安全、，国内外电力行业普遍对电力设备运行的可靠性，提出了越来越高的要求。所以，对电力设备运行状态的在线检测、故障诊断和及时维修日益受到人们的高度重视。在电厂与变电站，有大量的室内室外高低压开关设备、变压器、电阻排、母线、隧道电缆、地下电缆，这些电力设备在长期的运营中会由于各种原因引起温度的异常而导致各类事故的产生。以电缆为例，美国在1965~1975年统计有3285次电气火灾事故，直接损失约4000万美元。 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。近20年来，我国火电厂发生电缆火灾140多次，有24个电厂发生过2次及以上电缆火灾事故，造成直接和间接损失达50多亿元。引起火灾的原因分析2引起火灾原因分析引起电缆沟火灾的直接原因是电缆过负荷 电缆中间头过热两个诱惑。电缆过负荷是设计上人为过错可避免，而电缆头过热是物质上的问题是无法预测的。这时需采用测温系统来解决三 石油在线温度监测系统根据中华人民共和国国家标准中第7．8．1条 石油化工企业必须设置火灾报警系统。消防站内应设接受火灾报警的设施。可也看出防止火灾的重要性。我们的测温系统关于石油行业主要有以下几点：油罐测温 输油管道井下测温 地热井1油罐介绍石化系统，大型储罐属于易燃易爆场所，在火灾发生的初期能及时进行预报，采取相应措施，可以将事故损失降低到最低。但是，由于技术的原因，配套设施始终没有得到根本的解决，火灾事故时有发生，因此对大型储罐进行温度火灾探测受到关注与重视。光纤光栅感温火灾探测系统使用光栅作为温度检测单元，其性能稳定，可靠性高；采用光纤进行信号传输，本质安全防爆；检测探头进行灵巧性设计，结构简单，可以进行带油无电安装，安装与维修方便；同时系统设计时充分考虑了现场使用的特殊性，现场测量单元能够有效地耐油防腐。在镇海炼油化工股份有限公司的使用过程中，光纤光栅感温火灾探测系统运行正常。传统的电传感器虽都符合防暴标准，但在某些情况下仍然可以成为点火源。因此，光纤光栅感温火灾探测系统在石油、化工等部门具有良好的应用前景，必将成为易燃易爆场合下温度火灾探测的理想产品。2油井介绍长期监测油井温度，测量次数不受限制减少关井次数，增加原油累计产量减少修井作业，减少原油泄漏对人员和环境所造成的危害自控系统自控系统在罐区、汽车发油区设监控分站，各监控分站之间采用工业以太网连 接，实现信息共享。在行政区设一监控管理总站，监控管理总站可以对各监控分站进行监控，从而管理整体的生产情况。。储备管理信息化系统储备管理信息化系统共分为自控、安防、网络三大系统。自控系统与安防系统在监控管理总站通过局域网实现信息共享，对各个监控点实行授权管理，以确保整个系统的安全性。同时各个系统都具有独立性，当监控管理总站出现故障时，自控监控系统、安防监控系统能独立工作。

红外测温仪里有一种叫红外线温度传感仪器，这种新型温度传感器的测量灵敏度为：ΔT=ΔL/L(α1-α2)，，△L就是红外位移传感器对有机玻璃长度测量的灵敏度。它们的主要作用是：利于高精度的螺旋测微器进行定标，最终得到我们想要的，较精度(3×10-7m)的位移测量仪。　　我们采用微品玻璃陶瓷材料制成一个圆筒，这种微晶玻璃陶瓷材料具有真空性好、耐高低温、绝缘和耐酸碱腐蚀等性能，其基本性能指标如下：使用温度-273℃～1000℃体积电阻率1.08x1014Ω·cm，热膨胀系数为αl=8.6x10-6/℃，微品玻璃陶瓷抗热冲击性能非常好，从800℃急冷至0℃不破碎，200℃急冷到0℃强度不变化。　　在筒内的一端固定一根长L=10cm的薄有机玻璃圆筒，在筒内另一端固定一个红外位移传感器，并且让有机玻璃棒的自由端将红外接收管的接收面遮住一半，使其工作在线性度最好的区域。由于有机玻璃的热膨胀系数为α2=1.7x10-4/℃，两者相差达2个数量级，所以当温度变化时，我们可以认为有机玻璃在陶瓷卡材料上的相对位移可以忽略，故有机玻璃的自由端同红外位移传感器之间的相对位置变化将改变红外接收管的有效接收面积。从而使位移传感器输出电压也随之改变。这种新型温度传感器的测量灵敏度为：　　ΔT=ΔL/L(α1-α2)　　其中，△L为红外位移传感器对有机玻璃长度测量的灵敏度。　　红外位移传感器，主要机构由红外发光二极管发射和接受装置，数据放大去噪部分以及数据采集处理系统组成。我们可以看到它是利用红外光电二级管的光电转换规律，通过其遮挡的光通量与输出电流的关系确定遮挡体。能将微小的温度转换成电压的变化。在运用放大电路将其进行放大处理。结合数据采集卡建立电压信号与温度的函数关系。最后利于高精度的螺旋测微器进行定标，最终形成我们可以得到一个具有较高测量精度(3×10-7m)的位移测量仪。　　由于光电转换的电流较小而且红外发光二极管的功率也较低，因此我们可以认为红外位移传感器不会对测量的温度环境有影响。　　从这里我们知道，红外线温度传感仪器是测量精密度比较高的红外测温工具，它对温度环境不受影响。