技术领域

本发明涉及无线传感器网络监控技术领域， 特别涉及一种温度监测 系统及方法。 发明背景

在现实生活中， 某些物体， 例如煤堆、 粮仓、 酒厂发酵池、 垃圾填 埋场、 石油存储罐等， 对温度的升高或降低非常敏感。 当该物体温度过 高或过低时， 将会造成较大的环境危害与财产的损失。

例如， 在煤矿产地， 发电厂， 钢铁厂， 码头等场地， 煤炭需要集中 堆放在专门的区域存储。 在堆放过程中， 煤堆中的煤与空气接触， 发生 氧化反应， 并放出热量。 在发生氧化反应后， 煤堆的温度将升高。 煤堆 的温度的升高又加速了煤的氧化反应速度。 当温度超过煤的自燃点时， 煤堆将发生自燃。 煤堆自燃如果不能得到及时处理， 将会产生严重的火 灾， 造成巨大的经济损失， 同时， 由于燃烧不充分， 大量排放的有害气 体对环境会造成污染。特别是当自燃发生在运 输过程中，将会危及火车， 轮船等运输工具。

因而需要对温度敏感的物体的温度进行有效监 控， 防止因为温度过 高或过低造成损失。

以煤堆的温度监测为例， 现有的温度监测系统存在如下缺陷： 在现 有的煤堆自燃监测的系统中， 监测煤堆温度的温度监测点可以通过电缆 或者光纤传输监测数据。 但由于煤堆需要频繁的装卸或移动， 监测点不 可能固定不变， 电缆或者光纤的现场施工难度大。 在现有的煤堆自燃监 测的系统中， 还可以使用红外热成像探头或视频探头对煤堆 进行监测， 但是由于该探头只能监测到煤堆的表面温度， 所以当发现煤堆的表面温 度升高， 或者监测到烟雾， 火苗等现象时， 自燃已经发生， 只能才采取 自燃区域隔离等措施， 避免更大的损失。 发明内容

有鉴于此， 本发明的目的在于提供一种温度监测的系统， 能够实现 对被测物体的不同位置进行温度监测， 及时发现被测物体的温度变化。

为达到上述目的， 本发明的技术方案具体是这样实现的： 一种温度监测系统， 该系统包含：

一根或多根测温杆， 用于在放置于被测物体的相应位置时测量该位 置的温度值；

温度传输节点， 用于采样所述一根或多根测温杆测量到的温度 值， 并将所述温度值发送至监控终端；

所述监控终端， 用于管理接收到的所述温度值， 并在所述温度值达 到设定阈值时进行告警。

一种测温杆， 包括， 管体、 一个或多个测温部件；

所述管体， 为空腔结构， 两侧分别设置连接区域；

所述连接区域， 用于将所述测温杆与第二测温杆连接， 形成一根可 到达所述被测物体的内部位置的长杆；

所述一个或多个测温部件安装在所述管体的空 腔内， 分别用于测量 所述测温部件放置位置被测物体的温度。

由上述的技术方案可见， 本发明提供了一种温度监测的系统， 每根 测温杆中都包括一个或多个测温部件， 可以对被监测物体的不同位置进 行温度测量。 进一步地， 可以将多根测温杆相连， 形成一根可到达所述 被测物体的相应位置的长杆， 这样就可以实现对整个被测物体进行立体 矩阵式监测。 另外， 由于采用了无线传感器网络技术， 不需要为测温部 件所测量的温度值的传输进行布线， 每个监测点都是独立的， 仅通过无 线传感器网络通讯技术连接，可以方便快捷的 对监测点进行移动，增加， 减少。 附图简要说明

图 1为本发明温度监测系统的第一结构示意图。

图 2为本发明煤堆自燃检测系统的第二结构示意� �。

图 3为本发明煤堆自燃检测系统的第三结构示意� �。

图 4为本发明煤堆自燃检测系统的第四结构示意� �。

图 5为本发明无线温度采集节的结构示意图。

图 6A为本发明测温杆的结构第一示意图。

图 6B为本发明测温杆的结构第二示意图。

图 7为本发明前导堵头的结构示意图。

图 8为本发明装杆器的结构示意图。

图 9为本发明连接器的结构示意图。

标号 名称

101、 201、 301、 401、 501 测温杆

102、 202、 302 , 402、 502 温度传输节点

103、 203、 303、 403、 503 监控终端

3021 无线温度采集节点

3022 无线接收网关

404 红外热成像仪

504 GPS位置定位器

4023 采集处理电路 4024 无线通信模块

4025 交互接口

204 前导堵头

205 顶丝

206 膨胀固定器

207 导线

208 凹槽

209 顶针螺纹孔

210 线缆接头

211 弹簧

212 填充物

213 测温部件电路板

214 锁紧螺杆

215 支撑环

216 抱杆卡头

217 手柄

220 测温部件

221 管体

222 连接区域

实施本发明的方式

为使本发明的目的、 技术方案、 及优点更加清楚明白， 以下参照附 图并举实施例， 对本发明进一步详细说明。

实施例一 图 1为本发明温度监测系统的第一结构示意图。 现结合图 1 , 对本 发明实施例温度监测系统进行说明， 具体如下：

本发明温度监测系统包括： 一根或多根测温杆 101、 温度传输节点 102、 监控终端 1 03。 其中：

一根或多根测温杆 101 , 用于在放置于被测物体的相应位置时测量 该位置的温度值。

每个测温杆可以具有相同的长度。 根据被测物体在测温杆放置位置 的实际深度， 在该位置上放置一根或多根测温杆 101。 若放置多根测温 杆 101 , 各测温杆依次相连接， 形成一根长杆， 以适应被测物体的实际 深度。 每根测温杆 1 01都有惟一的序列号， 用来确定该测温杆的平面位 置信息， 即， 该测温杆 101的距地面的高度信息。

温度传输节点 102 , 用于采样所述一根或多根测温杆测量到的温度 值， 并将所述温度值发送至监控终端；

所述监控终端 103 , 用于管理接收到的所述温度值， 并在所述温度 值达到设定阈值时进行告警。

监控终端可以是移动通信终端 （例如， 手机）、 或固定终端 （例如， 台式电脑、 服务器）。 实施例二

本发明实施例温度监测系统包括： 一根或多根测温杆、 温度传输节 点、 监控终端。 其中：

测温杆包括管体 221 , —个或多个测温部件 220。 图 6A与图 6B为 本发明测温杆的结构示意图。 现结合图 6A与图 6B, 对本发明测温杆的 结构进行说明。

所述管体 221 , 为空腔结构， 两侧分别设置连接区域 222。 管体 221可以采用标准不锈钢管制成， 外壁设计成光滑的外表面， 或者在外部加工出上升螺旋螺纹。

所述一个或多个测温部件 220安装在所述管体 221的空腔内， 分别 用于测量所述测温部件 220放置位置被测物体的温度。一个具体实现中 ， 测温部件 220可以采用温度传感器， 例如， 采用总线式半导体温度传感 器， 比如达拉斯公司的 18B20温度传感器。 每根测温杆中放置多只测温 部件 220 , 例如， 放置 2-10只温度传感器。 测温部件 220可以分布在所 述管体 221空腔中， 或集中安装在所述管体 221空腔的中部。 为了提高 温度测量的可靠性， 在管体 221的空腔内壁同一高度的不同位置放置多 个测温部件 220 , 这样多个测温部件 220互为冗余备份， 大大提高了温 度测量的可靠性。

测温部件 220可以焊接在测温部件电路板 ( PCB ) 213 , 这样可以方 便地对整个 PCB 213转配件进行三防处理， 有利于使批量生产工艺。 还 可以将测温部件直接使用导线 207串联起来。 测温部件 220所测量的温 度值通过导线 207传输。 在测温杆间， 导线 207通过线缆接头 210连接 在一起。

所述连接区域 222 , 用于将所述测温杆与第二测温杆连接， 形成一 根可到达所述被测物体的内部位置的长杆。

所述连接区域 222中间为空腔结构， 该空腔用于插入第二测量杆。 两端各有一个或多个凹槽 208 , 用于放置 0型密封圏， 所述 0型密封圏 保证在测温杆连接后， 保持所述管体 221中的空腔密封。 所述连接区域 222 具有一个或多个顶针螺纹孔 209 , 用于当所述第二测温杆插入所述 测温杆的连接部分后， 通过螺丝与所述顶针螺纹孔， 固定所述测温杆与 第二测温杆。 图 9为连接区域结构的一个具体举例， 该连接区域 222包 括三个凹槽 208 , 分别可以放置 3个密封圏。 该连接区域 222上还具有 四个顶针螺纹孔 209。

测温杆进一步还可以包括填充物 212 ,用于填充管体 221内的空隙。 这样测温部件 220就被稳定地固定在管体 221内。 填充物 212需要具有 良好温度传递特性， 可以为氧化镁、 氧化铝粉末或者其他导热灌封胶。

为了在插入监测物体时方便省力， 测温杆进一步包括安装部分。 安 装部分可以分为两种： 一种为前导堵头 204 , 该前导堵头 204为锥形， 安装在管体 221的一端。如图 7所示。该前导堵头 204可以是标准转头， 与测温杆之间采用焊接方式连接。 另一种为装杆器。 图 7为本发明装杆 器的结构示意图。装杆器包括锁紧螺杆 214、支撑环 215、抱杆卡头 216、 与手柄 217。 所述^ 干卡头 216与所述支撑环 215的内壁连接， 用于在 安装与拆卸所述测温杆时， 通过旋转与所述锁紧螺杆 214的另一端连接 的所述手柄 217 , 抱紧测温杆外壁。

为了使测温部件 220的测温面紧贴在管杆 221内壁上， 所述测温杆 进一步还可以包括印刷电路板（PCB ) 固定装置， 用于将焊接在电路板 213上的测温部件 220的测温面紧贴在管杆 221 内壁上。 PCB固定装置 包括膨胀固定器 206、 顶丝 205。 具体的， 当测温部件电路板 213插入 管杆 221指定位置之后， 旋转顶丝 205 , 把膨胀固定器 206张开， 使测 温部件电路板 213紧贴到空腔内壁， 之后闭合膨胀固定器 206 , 使焊接 在测温部件电路板 213上的测温部件 220的测温面紧贴在管杆 221内。 进一步的， 该 PCB固定装置还可以包括弹簧 211。 当在同一高度分别放 置两块测温部件印刷电路板时， 将该弹簧放置在两块电路板之间， 使得 温度传感器的测温面与测温杆内壁更加紧密的 接触， 测量到的温度值更 力口准确。

温度传输节点、 监控终端分别与温度传输节点 102、 监控终端 103 相同， 此处不再赘述。 实施例三

图 2为本发明温度监测系统的第二结构示意图。 现结合图 2 , 对本 发明实施例温度监测系统进行说明， 具体如下：

本发明实施例温度监测系统包括： 一根或多根测温杆 301、 温度传 输节点 302、 监控终端 303。 其中：

一根或多根测温杆 301与测温杆 201相同， 此处不再赘述。

温度传输节点 302 包括无线温度采集节点 3021、 无线接收网关

3022。 其中：

无线温度采集节点 3021 , 用于周期地对每个测温部件进行采样， 获 得所述测温部件测量到的温度值， 将其与测温部件序列号通过无线传输 资源发送至所述无线接收网关。

无线温度采集节点 3021 , 进一步用于当接收到无线接收网关 3022 发送的设置命令后， 根据该命令， 配置该无线温度采集节点 3021 的参 数， 和 /或执行对应操作。 例如， 当该设置命令中携带采集周期值， 无 线温度采集节点 3021 按照该周期值进行温度值采集与发送。 再如， 当 该设置命令中携带复位指令， 无线温度采集节点 3021执行复位操作。

无线温度采集节点 3021 , 进一步用于当接收到无线接收网关 3022 发送的读取命令， 获得每个测温部件的温度测量值， 将其与测温部件序 列号一起发送至无线接收网关 3022。

无线温度采集节点 3021 与在一个监测位置放置的一个或多个测温 杆 201 中平面位置最高的测温杆的一端相连。 无线温度采集节点 3021 具有全球唯一的序列号。

安装了无线温度采集节点 3021 的印刷电路板通过螺釘可靠地固定 在金属变送器外壳内。 为了防止水及煤尘渗入内部电路板， 金属变送器 外壳可以采用 IP67防护等级设计。 无线温度采集节点 3021采用一次性 高容量电池进行供电。

无线接收网关 3022 ,用于接收所述测温部分测量到的温度值与序� � 号， 将其发送至所述监控终端 303。

无线接收网关 3022 可以接收到测温部件所测量的温度值和对应测 温部件的序列号后， 可以立即将其发送至监控终端 303 , 也可以在汇总 多个温度测量值和测温部件序列号后， 将其一起发送至监控终端 303。

无线接收网关可以采用如下方式将温度测量值 和序列号发送至监 控终端 303:

方式一： 无线接收网关 3022可以通过 Interne t , 将温度测量值和 序列号发送至监控终端 303。

具体的，无线接收网关 3022上设置有骨干网接入接口，例如 RS485 , 以太网， RS232等工业标准接口。 通过这些接口， 无线接收网关 3022可 以通过有线或者无线 GPRS , CDMA, 3G 等公网， 或者其他无线专网接入 骨干网， 并通过骨干网连接到 Internet , 将温度测量值和序列号通过 Interne t , 将信息发送至监控终端 303。 再如， 无线接入网关 3022将采 集数据通过 Interne t 发送至用于存储采样数据的服务器。 监控终端登 录服务器， 获得采样数据， 进行显示与管理。

方式二： 无线接收网关 3022 也可以使用网络接口， 通过电缆直接 连接到监控终端 303。

例如， 无线接收网关 3022使用 RS485总线、 以太网口， 或者 GPRS 将采集数据通过电缆发送至现场监控室安装的 监控终端。

方式三： 无线接收网关 3022使用网络接口 （例如， 太网口）， 将采 集数据通过局域网发送至监控终端 303。

无线接收网关 3022 , 进一步还用于发送设置、读取命令至无线温度 采集节点 3021。

其中，设置命令包括参数配置与操作命令。所 述操作命令包括复位、 重启等。 读取命令用于使无线温度采集节点 3021 立即采样每个测温部 件所测量的温度值， 将其与对应测温部件的序列号一起发送至无线 接收 网关 3022。

无线接收网关 3022采用 220V交流电源， 或者太阳能电池组供电， 并安装在防护等级高的户外防护箱内， 防护箱采用三防（防雷、 防水、 防尘）设计， 这样可以在室外环境中保护无线接收网管 3022 的使用安 全。

为了准确显示与管理接收到的温度测量值， 除了与监测终端 103相 同的功能（此处不再赘述）外， 监控终端 303进一步还用于存储数据文 件。 该数据文件包括一根或多根测温杆 301当前位置的 GPS位置坐标数 据、 对应各测温杆平面位置信息、 对应的无线温度采集节点序列号、 对 应的各测温杆所包括的测温部件序列号。 根据上述信息， 监测终端 303 可以得到全部测温杆以及其包括测温部件的立 体、 矩阵式位置信息， 方 便其显示与管理得到的温度值。 实施例四

在本具体的实施例中， 该温度监测系统包括： 一根或多根测温杆、 温度传输节点、 监控终端。 其中：

一根或多根测温杆与测温杆 201相同， 此处不再赘述。

温度传输节点包括无线温度采集节点、无线接 收网关。如图 5所示， 无线温度采集节点进一步包括采集处理电路 4023、 无线通讯模块 4024、 交互接口 4025。 其中：

采集处理电路 4023 ,用于按照设置的采集周期获得每个测温部件� � 测量的温度值， 并将其与其对应的测温部件序列号发送至无线 通讯模块

4024。 采集处理电路 4023 进一步还用于当所测量的温度值超过或低于 设定的报警阈值时， 唤醒无线通讯模块 4024 , 将每个测温部件所测量的 温度值与其对应的测温部件序列号发送至无线 接收网关。

无线通讯模块 4024 , 用于通过无线频段资源， 将接收到测温部件的 温度测量值和序列号发送至无线接收网关 4022。为了提高无线信号发射 强度， 无线通讯模块 4024 采用鞭状天线进行无线信号发射。 为了提高 抗恶劣环境的能力， 天线外还可以设置有防水防尘天线外套。

无线通讯模块 4024 使用工业科学医学 （Indus tr ia l Sc ient i f ic Medica l , ISM )频段（例如， 433MHz , 2. 4GHz 等）， 采用内置的低功耗 无线传感器网络协议进行无线信号传输， 例如必创科技的无线传感器网 络协议 BEENET, 以及基于 IEEE802. 15. 4标准的其他协议。

交互接口 4025 用于实时显示当前采集的最高温度值。 具体的， 可 以采用液晶显示器进行温度值的显示。 交互接口 1023 进一步还可以用 于通过用户按下设置的触发按键， 触发采集处理电路 4025 对测温部件 数据进行采集。

无线接收网关与监控终端分别与无线接收网关 3022、 监控终端 103 相同， 此处不再赘述。 实施例五

图 3为本发明温度监测系统的第三结构示意图。 如图 3所示， 该温 度监测系统包括一根或多根测温杆 401、 温度传输节点 402、 监控终端 403、 红外热成像仪 404 , 其中：

测温杆 401、 温度传输节点 402、 监控终端 403分别与测温杆 201、 温度传输节点 302、 监控终端 303相同， 此处不再赘余。 红外热成像仪 404 , 用于在放置测温杆 401之前， 通过扫监测物体 表面获得监测物体表面温度。 根据获得的表面温度， 找到监测物体表面 温度的异常点， 将该温度异常点作为放置测温杆 401的温度监测点。 实施例六

图 4为本发明温度监测系统的第四结构示意图。 如图 4所示， 为了 能够迅速准确的找到放置测温杆的温度异常点 ， 除了包括一根或多根测 温杆 501、 温度传输节点 502、 监控终端 503 , 本发明温度监测系统还可 以进一步包括： GPS位置定位器 504 , 用于获取所述测温杆放置位置的 GPS位置坐标数据， 并保存所述 GPS位置坐标数据与所述测温杆中所述 一个或多个测温部件序列号的对应关系。

该 GPS位置定位器 504进一步还可以用于将保存的所述 GPS位置坐 标数据与所述测温杆中所述一个或多个测温部 件序列号的对应关系发 送至所述监控终端， 并根据所述监控终端根据所述 GPS位置坐标数据与 所述测温 4干中所述一个或多个测温部件序列号的对应� �系确定被测物 体中所述一个或多个测温部件测量的位置。

GPS位置定位器 504可以采用市场标准的 GPS手持终端， 也可以使 用带有 GPS功能的手机等类似设备。

其中， 上述保存在数据文件中的各种序列号信息可以 由用户手工输 入， 也可以由 GPS位置定位器 504通过扫描条形码输入。

GPS位置定位器 504进一步还可以用于将该数据文件发送至监控 终 端 503 , 以便监控终端 503显示与管理其接收到温度值。

具体的， 可以通过 GPS位置定位器内置的 GPRS等无线通信模块将 该数据文件传输到监控终端 304 , 也可以通过有线直接将该数据文件下 载到监控终端 304。 测温杆 501、 温度传输节点 502、 监控终端 503分别与测温杆 201、 温度传输节点 302、 监控终端 303相同， 此处不再赘述。

由上述的技术方案可见， 本发明提供了一种温度监测的系统， 每根 测温杆中都包括一个或多个测温部件， 可以对被监测物体的不同位置进 行温度测量。 进一步地， 可以将多根测温杆相连， 形成一根可到达所述 被测物体的相应位置的长杆， 这样就可以实现对整个被测物体进行立体 式监测。 另外， 由于采用了无线传感器网络技术， 不需要为测温部件所 测量的温度值的传输进行布线， 每个监测点都是独立的， 仅通过无线传 感器网络通讯技术连接， 可以方便快捷的对监测点进行移动、 增加或减 少。 实施例七

图 6A与图 6B为本发明实施例测温杆的结构示意图。 如图 6A与图 6B所示， 所述测温杆包括管体 221 , —个或多个测温部件 220。 图 6A与 图 6B为本发明测温杆的结构示意图。 现结合图 6A与图 6B, 对本发明测 温杆的结构进行说明。

所述管体 221 , 为空腔结构， 两侧分别设置连接区域 222。

管体 221可以采用标准不锈钢管制成， 外壁设计成光滑的外表面， 或者在外部加工出上升螺旋螺纹。

所述一个或多个测温部件 220安装在所述管体 221的空腔内， 分别 用于测量所述测温部件 220放置位置被测物体的温度。一个具体实现中 ， 测温部件 220可以采用温度传感器， 例如， 采用总线式半导体温度传感 器， 比如达拉斯公司的 18B20温度传感器。 每根测温杆中放置多只测温 部件 220 , 例如， 放置 2-10只温度传感器。 测温部件 220可以分布在所 述管体 221空腔中， 或集中安装在所述管体 221空腔的中部。 为了提高 温度测量的可靠性， 在管体 221的空腔内壁同一高度的不同位置放置多 个测温部件 220 , 这样多个测温部件 220互为冗余备份， 大大提高了温 度测量的可靠性。

测温部件 220可以焊接在测温部件电路板 ( PCB ) 213 , 这样可以方 便地对整个 PCB 213转配件进行三防处理， 有利于使批量生产工艺。 还 可以将测温部件直接使用导线 207串联起来。 测温部件 220所测量的温 度值通过导线 207传输。 在测温杆间， 导线 207通过线缆接头 210连接 在一起。

所述连接区域 222 , 用于将所述测温杆与第二测温杆连接， 形成一 根可到达所述被测物体的内部位置的长杆。

所述连接区域 222中间为空腔结构， 该空腔用于插入第二测量杆。 两端各有一个或多个凹槽 208 , 用于放置 0型密封圏， 所述 0型密封圏 保证在测温杆连接后， 使得所述管体 221中的空腔密封。 所述连接区域 222 具有一个或多个顶针螺纹孔 209 , 用于当所述第二测温杆插入所述 测温杆的连接部分后， 通过螺丝与所述顶针螺纹孔， 固定所述测温杆与 第二测温杆。 图 9为连接区域结构的一个具体举例， 该连接区域 222包 括三个凹槽 208 , 分别可以放置 3个密封圏。 该连接区域 222上还具有 四个顶针螺纹孔 209。

测温杆进一步还可以包括填充物 212 ,用于填充管体 221内的空隙。 这样测温部件 220就被稳定地固定在管体 221内。 填充物 212需要具有 良好温度传递特性， 可以为氧化镁、 氧化铝粉末或者其他导热灌封胶。

为了在插入监测物体时方便省力， 测温杆进一步包括安装部分。 安 装部分可以分为两种： 一种为前导堵头 204 , 该前导堵头 204为锥形， 安装在管体 221的一端。如图 7所示。该前导堵头 204可以是标准转头， 与测温杆之间采用全周焊接。 另一种为装杆器。 图 7为本发明装杆器的 结构示意图。 装杆器包括锁紧螺杆 214、 支撑环 215、 抱杆卡头 216、 与 手柄 217。 所述^ 干卡头 216与所述支撑环 215的内壁连接， 用于在安 装与拆卸所述测温杆时， 通过旋转与所述锁紧螺杆 214的另一端连接的 所述手柄 217 , 抱紧测温杆外壁。

为了使测温部件 220的测温面紧贴在管杆 221内壁上， 所述测温杆 进一步还可以包括印刷电路板（PCB ) 固定装置， 用于将焊接在电路板 213上的测温部件 220的测温面紧贴在管杆 221 内壁上。 PCB固定装置 包括膨胀固定器 206、 顶丝 205、 弹簧 211。 具体的， 当测温部件电路板 213插入管杆 221指定位置之后， 旋转顶丝 205 , 把膨胀固定器 206张 开， 使测温部件电路板 213紧贴到空腔内壁， 之后闭合膨胀固定器 206 , 使焊接在测温部件电路板 213 上的测温部件 220 的测温面紧贴在管杆 221内。

由上述的技术方案可见， 本发明提供了一种测温杆， 包括一个或多 个测温部件， 可以对被监测物体的不同位置进行温度测量。 进一步地， 可以将多根测温杆相连， 形成一根可到达所述被测物体的相应位置的长 杆， 这样就可以实现对整个被测物体进行立体式监 测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡 在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均 应包含在本发明保护的范围之内。