一种无线测温系统的设计与实现

为了降低测温系统的安装难度并提高测温系统的普适性，科大智能电气技术有限公司的研究人员池东亮、李龙龙、束鹏飞、熊树海，在2021年第6期《电气技术》上撰文，设计了一种无线测温系统。该测温系统由主温度汇集单元和从温度感知单元组成，主温度汇集单元与从温度感知单元通过射频（RF）无线方式进行通信。介绍了系统的整体方案设计、硬件设计、软件设计及外形结构设计。该系统安装简单，可适应现场不同的设备，并具有低功耗、易维护的特性。
随着我国经济快速发展和科技水平不断提高，电力设备种类越来越丰富，尤其是高精度设备越来越多，这些设备对温度要求非常高，不同的温度对设备影响很大，如变压器触头，其温度反映了用电负荷情况，如果在高负荷情况下触头温度会升高，温度升高会影响变压器性能，甚至出现故障，最后导致停电并造成经济损失。
传统人为抄读温度仪表盘的方式已不能满足当前测温需求。演变出来的有线式连接主机进行测温的方式对布线规划、施工等要求较高。无线测温发送方式对主站硬件要求过高且不灵活。巡检机器人图像识别仪表盘或者红外相机判断被测物体温度的方法对被测物要求过高，需要有温度传感器硬件支持且能够观察被测物。在新智能环境下，迫切需要一种简便有效且对主机系统通用的无线测温方式。
1系统整体方案设计
本文所提无线测温系统包括主温度汇集单元和若干个从温度感知单元。系统使用一主多从的方式，可实现同时对多个被测设备进行实时温度测量，从温度感知单元与被测物体接触来测量被测物体的温度，从温度感知单元经无线通信方式将采集到的温度数据发送至主温度汇集单元，主温度汇集单元与主机连接将汇集的温度信息发送至主机。无线测温系统整体设计如图1所示。
2硬件设计
2.1硬件整体设计
硬件系统包括两个部分，即从温度感知单元与主温度汇集单元。

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图1无线测温系统整体设计
从温度感知单元包括温度传感器、温度检测电路、微控制单元（microcontrolunit,MCU）、电源管理电路、锂电池、锂电池电压测量电路、看门狗电路、射频（radiofrequency,RF）无线传输模块和RF天线。从温度感知单元硬件设计框图如图2所示。

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图2从温度感知单元硬件设计框图
温度传感器安装在被测物体上，温度传感器经温度检测电路与MCU连接，看门狗电路与MCU输出端连接，锂电池经锂电池电压测量电路与MCU的输入端连接， MCU的输出端经RF无线传输模块及RF天线与主温度汇集单元通信。锂电池输出端与电源管理电路连接，电源管理电路分别与温度检测电路、看门狗电路、锂电池电压测量电路、MCU和RF无线传输模块连接为其供电。
主温度汇集单元包括通用串行总线（universalseriesbus,USB）接口、USB转串口、MCU、看门狗电路、电源管理电路、RF无线传输模块和RF天线。主温度汇集单元硬件设计框图如图3所示。
RF无线传输模块与RF天线连接， RF无线传输模块与MCU连接， MCU经USB转串口及USB接口与主机进行通信， MCU输出与看门狗电路连接。

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图3主温度汇集单元硬件设计框图
USB接口与电源管理电路输入端连接，电源管理电路输出端与MCU、看门狗电路、RF无线传输模块及USB转串口连接并为其供电。