Page 40 - 电力与能源2021年第五期

5 3 2 薛 静, 等: 基于射频识别技术的电力一二次融合测温系统

测温的可靠性和准确性; 通过将 RFID 技术应用 度传感芯片的工作; 数据储存电路的主要作用是,
于一二次设备的融合中, 结合智能诊断和运维指 在断电后将传感器的编号、 温度数据和其他相关
导, 可以加快配电网设备智能化和集成一体化的 的用户信息储存起来, 上电后自动向数据采集终
建设。 端发送; 温度传感器核心芯片负责将温度信息转
化为便于存储和发送的数据信号。
1 基于 RFID 的测温总体系统设计
最终设计的无源 RFID 温度传感器示意图如
1.1 基于 RFID 的测温系统硬件设计 图 3 所示。温度传感器由一个无源被动射频天线
( 1 ) 确 定 测 温 系 统 总 体 结 构。 基 于 无 源 和一块射频温度传感集成电路组成。射频集成电
路与无源被动射频天线连接, 通过射频天线获取
RFID 的无线测温系统如图 1 所示。无源 RFID
温度传感器设置于测温点; 数据采集终端与射频 来自信号采集终端的射频能量用以供电, 同时接
增益天线结合, 与 RFID 温度传感器具有一定的 收指令信号, 对测温点进行实时测温。射频集成
距离; 计算机指具有应用系统的上位机。在工作 电路将采集到的温度信息通过无源被动射频天线
时, 数据采集终端通过射频增益天线向覆盖范围 发送给数据采集终端上。
内的 RFID 温度传感器提供射频能量, 同时发送
测温指令; 各个 RFID 温度传感器通过内置电路
完成射频能量的收集、 指令的分析处理, 并对各自
所在的测温点进行测温, 同时需要将测温得到的
数据发送给数据采集终端; 计算机将数据采集终
端接 收 到 的 数 据 进 行 分 析 处 理, 并 给 出 下 一 步
指令。
图 3 无源 RFID 温度传感器硬件结构示意图
( 3 ) 数据采集终端和射频增益天线设计。数
据采集终端管理其覆盖范围内的温度传感器, 是
数据集中器和温度传感器之间的网桥, 其工作方
式如图 4 所示。传感器的温度数据通过 RFID 上
图 1 系统总体设计示意图
( 2 ) 温度传感器硬件结构设计。温度传感器 传到数据采集终端上, 小范围汇集后通过 RS-485
由一个高度集成射频能量收集电路、 无线射频收 或 CAN 总线再上传到数据集中器上, 数据集中
发电路、 通信协议处理器、 数据储存电路以及温度 器通过有线传输或无线传输将数据上传到计算机
传感器的核心芯片和片外的天线组成, 其构架如 上位系统中。数 据采集终端与射频增益天线连
图 2 所示。 接, 数据采集终端可以通过射频增益天线发射射
频能 量, 扫 描 范 围 内 的 RFID 温 度 传 感 器, 向
RFID 温度 传 感 器 传 输 能 量 与 指 令, 同 时 接 收
RFID 温度传感器测得的温度信息。

图 2 RFID 温度传感器硬件结构框图
温度传感器与数据采集终端取得联系后, 通
过射频能量收集电路收集数据采集终端发射的射
频能量, 后续通过倍压整流电路等为传感器内部
芯片供电; 无线射频收发电路负责与外界通信信
道进行数据交互, 即接收数据采集终端的指令和
发送数据给数据采集终端; 通信协议处理器负责
图 4 数据采集终端工作方式示意图
通信协议的处理, 同时还负责控制储存电路和温