一種實現自組網智能通訊的電氣綜合監控裝置的製作方法
2023-09-17 11:29:05
專利名稱：一種實現自組網智能通訊的電氣綜合監控裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於電力保護領域，涉及一種利用無線網絡通訊技術實現自組網智能通訊的電氣綜合監控裝置。
背景技術：
在現有的技術條件下，電力設備的監控器材與後臺管理之間的通訊問題以及監控器材之間的通訊問題。目前絕大多數的電力監控設備之間的通訊都是採用一對一的通訊模式，如果其中的一個監控終端出現了通訊故障在其後臺的監測設備上對這一點的監測數據可能就是空白。因此管理人員就要對有故障的監測點進行故障排除，如此一來在故障排除這一段時間內管理員無法從監控終端收集到任何監測數據，同時對大型的配電設備的運行狀況無法掌握。此時設備的運行要是存在問題根本就察覺不到，就可能影響到正常的工作而工作人員無法察覺。
發明內容
本發明就是針對類似情況而設計一種新的網絡自組以及監測終端的相互通訊。當某個終端設備與中繼站的通訊出現中斷時，終端設備會自己判斷與最近的終端設備進行通訊將所採集的數據通過另一個終端設備與中繼站進行數據傳輸。本發明的目的是通過下述技術方案來實現的。一種實現自組網智能通訊的電氣綜合監控裝置，包括與電力設備待監控器材相接的通訊網口，所述通訊網口設置於信息處理單元上，信息處理單元分別連接有無線數據接收和發送模塊、電源模塊、自組網模塊、控制單元、存儲單元、人體感應探頭和報警單元，所述控制單元接有液晶屏。進一步地，所述自組網模塊包括CPU，及與CPU分別相接的LAN濾波器、WAN濾波器、異步通信控制器、復位器、可編程控制電路、Flash、復位電路、EPROM晶片、SDROM內存、交換控制器、PowerPe晶片、時鐘信號產生器、和LED顯示器。進一步地，所述通訊網口包括乙太網接口、USB接口以及RS232/RS485通訊接口。進一步地，所述報警單元設置有語音防誤提示單元。和現有技術相比，本發明的效果是積極和明顯的，該裝置改變了無線傳感器網絡原有方式，該自組網智能通訊的電氣綜合監控裝置是整個系統的核心。它對開關櫃的所有測量信息進行本地顯示，並通過操作機構對節點部位進行控制，同時將所有的信息傳送到後臺，便於用戶的查詢以及管理。其測量參數包括:開關櫃和大型電氣設備內的溫度、溼度和觸頭溫升；斷路器狀態、手車(隔離開關)狀態、接地開關狀態、儲能狀態、高壓帶電狀態、三相電網中的電壓、電流、功率、功率因數和頻率等參數；分閘/合閘、遠方/就地轉換開關和儲能開關、櫃內照明開關；同時帶有帶電閉鎖功能、分合閘次數記錄和RS-485通訊功能。本發明以微型計算機為核心，其觸頭測溫模塊採用低功耗設計、無線隔離等技術，具有隔離徹底、安裝方便、抗幹擾能力強、工作可靠等特點；很好地解決了高電壓狀態下的溫度測量問題。使用高性能溫度傳感器，測溫準確、測量精度高，運行安全穩定。通過國家EMC試驗，主要應用於大型電廠、煤礦、鋼鐵和冶金等領域。其具體特點如下:1、絕緣隔離性。傳感器和在線監測儀通過無線數據傳輸方式解決傳感器高電位端與儀表低電位端之間的隔離傳輸。2、高性能的溫度傳感器。採用進口的高精度數字式溫度傳感器。傳感器固定在觸臂上，十分接近發熱點，能快速準確地感應觸頭溫度變化。3、採用先進的無線傳輸技術。解決了無線信號的互相干擾問題和數據傳輸糾錯問題。讀數準確，可靠性高。4、安裝維護方便。安裝方式既可採用靜觸頭的安裝方式又可採用動觸頭的安裝方式。本發明還具有三相電網全電氣測量的功能，其中包括:線電壓、線電流、相電壓、相電流、有功功率、無功功率、視在功率、總功率、功率因數、頻率等參數。採用高精度AD採樣，每周波64個採樣點，提高了採樣精確度，精確度可達0.2%。
圖1是本發明綜合監控裝置結構框圖。圖2是本發明自組網模塊結構框圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明做進一步詳細說明。如圖1所示，該實現自組網智能通訊的電氣綜合監控裝置，與電力設備待監控器材相接的通訊網口，通訊網口包括乙太網接口、USB接口以及RS232/RS485通訊接口 ；通訊網口設置於信息處理單元上，信息處理單元分別連接有無線數據接收和發送模塊、電源模塊、自組網模塊、控制單元、存儲單元、人體感應探頭和報警單元，所述控制單元接有液晶屏。其中，報警單元設置有語音防誤提示單元。採用高速採樣技術對電力設備待監控器材的包括電壓、電流、頻率、有功、無功、視在、功率因數和電能全電氣參數進行測量。這種設備是由鋁合金外殼封裝，外殼的接口部分採用膠墊密封，這樣對防水、防塵都有很好的效果。並且上述無線數據接收和發送模塊具備路由功能，將先進的無線傳輸技術應用於本發明裝置中，解決了高電位端與低電位端的隔離傳輸問題。液晶屏採用獨特的抗幹擾技術。本發明的顯示界面是採用65535色800X480解析度的數字真彩高清可觸摸顯示屏，基於先進的全中文工控組態軟體，使界面具有良好的人機互動性能，圖標式顯示各功能菜單，更加直觀生動逼真的顯示一次迴路的工作位、實驗位、斷路器分/合、接地刀分/合、儲能和未儲能狀態，並且集成了三相電網全電氣測量功能。液晶屏的顯示基於先進的組態軟體，具有簡單靈活的可視化操作界面、更加生動逼真的顯示各項功能界面、並支持U盤備份恢復。滿足測量數位化、控制網絡化、狀態可視化、功能一體化、信息互動化的特徵要求。電路板上設模塊插槽，以便以後為本發明的其他功能的擴展提供條件。嵌入有RS232/RS485通訊接口，方便將數據通過任意一種方式傳輸到距離更遠的監控後臺方便遠程對開關櫃或其他的高壓電氣設備監控。採用的語音防誤提示，超限報警是由嵌入式微處理器控制，不僅提高了智能化功能，而且對電氣的設備的報警提供了另外一種方式。人體感應探頭對工作人員的巡查、維修時起到了一定的警示作用，防止誤操作而導致的觸電傷亡事故。如圖2所示，自組網模塊包括CPU，及與CPU分別相接的LAN濾波器、WAN濾波器、異步通信控制器、復位器、可編程控制電路、Flash、復位電路、EPROM晶片、SDROM內存、交換控制器、PowerPe晶片、時鐘信號產生器、和LED顯示器。電力設備監控系統不管是有線還是無線，總會受到環境、距離和場合等因素的影響而各有其不同的解決方案。基於RFMesh802.15.4sub_GHzIPv6/6LoWPAN/RPL自組網模塊監控系統也不會脫離這個約束，它也會由環境、距離和場合等因素的影響而異，有不同的解決方案。由於RFMesh802.15.4sub_GHzIPv6/6LoWPAN/RPL自組網模塊的定位是短距離的通信，應用於寫字樓、辦公樓、工廠、和變電站等監控網絡時，它所考慮的因素相對要少。由於採集器配置成路由功能，以保證有些孤遠節點的通信正常；另外考慮到無線網絡的擁塞度和實時性傳輸，建議整個子網中的無線節點(即採集器)的個數不應大於60個，這樣能保證網絡中的通信質量。每個基於RFMesh802.15.4sub_GHzIPv6/6LoWPAN/RPL自組網模塊子網都有各自的ID識別和頻段的劃·分，這樣可以幫助擴充更多的監測終端。其通信協議採用M0DBUS-RTU協議。整個系統中監控主機通過以太M按照TCP/IP協議把 M0DBUS-RTU 命令數據傳遞給 RFMesh802.15.4sub_GHzIPv6/6LoWPAN/RPL 網絡中心節點，網絡中心節點再通過單點對多點的通信模式，以廣播的方式把命令數據幀傳遞給無線網絡中的各個採集器，通過採集器傳遞給485總線上的各個表計，如果表計的地址與命令幀中所涉及的地址吻合，則做出相應的數據回復，通過原路返回給監控主機。所發明的這種自組網智能通訊的電氣綜合監控裝置本身自帶路由的設備接口有一個本地鏈路及一個或多個ULA或全局地址使用本地鏈路地址telnetfe80::6233:4bff:fel7:45c2%enl 組播地址從 FFOO::/8。進一步所使用的網絡智能網絡SUN802.15.4g-兼容設備應在以下三種新物理模式下使用:多速率及多區域頻段頻分鍵控物理層(MR-FSK) PHY，可擴展正交頻分多路復用(OFDM)物理層和多速率及多區域偏移正交相移編碼(MR-O-QPSK)物理層。自尋址功能是基於低功耗高噪聲網絡(RPL)的IPv6路由協議RPL是距離矢量路由協議其中是由新路由度量:能量、延遲、鏈路可靠性、以及節點狀態等分析。「Route Over」保證使用不同類型的數據鏈路 IEEE802.15.4，IEEEP1901.2, BluetoothLE, IEEE802.1lah及其它包括對於特定案例的度量。其中，RPL支持不同類型流量，多點到單點-例:至頂端系統的傳感器-上行路由單點到多點如:頂端系統到傳感器-下行路由單點到單點-例:傳感器到Actuator有向無環不可能從節點X開始並環繞一條路徑最終再回到節點X形成閉環結構(非循環).存儲(完全狀態)及非存儲狀態(從頭到根)。本發明所採用的IPv6FAN動態IP路由(RPL)，首先傳感器不間斷監控802.15.4無線信號強度檢測器(RSSI)以雙向尋找「最佳路徑」，如果其中的一個節點失效，路由將匯聚並重新建立一個新的「最佳路徑」，傳感器實施動態IPv6路由協議-RPL(RFC6550)。本發明的工作過程是:本發明通過基於RFMesh802.15.4sub_GHzIPv6/6LoWPAN/RPL無線自組網網絡由CGR路由通過無線信號會將各個節點的消息交換，CGRWPAN接口 Chirp對每一個頻道發送信號要求接收機對於一特定信道進行一段時間的偵聽並進行Mesh密鑰認證，當認證成功時，節點獲得其Mesh密鑰，節點被分配一個IPv6本地連接地址。CGR1000作為DAGRoot將每個節點確定優先父母以及後備父母，節點將默認路由信息發送其優先父母的轉發表中。這樣每個節點的關係確定下來之後，就將採集到的數據通過網絡傳送給CRG路由，當某個節點出現通訊問題將會以先前設置好的路徑將數據傳送至路由直至監控後臺。首先對於被監測的對象的所有測量信息進行本地顯示，並通過操作機構對節點部位進行控制，同時將所有的信息傳送到後臺，便於用戶的查詢以及管理。其測量參數包括:開關櫃等電氣設備內的溫度、溼度和觸頭或者關鍵部位的溫升；斷路器狀態、手車(隔離開關)狀態、接地開關狀態、儲能狀態、高壓帶電狀態、三相電網中的電壓、電流、功率、功率因數和頻率等參數；分閘/合閘、遠方/就地轉換開關和儲能開關、櫃內照明開關；同時帶有帶電閉鎖功能、分合閘次數記錄、RS-485通訊功能、同時還提供數據備份下載。本發明以微型計算機為核心，其監測模塊採用低功耗設計、無線隔離等技術，具有隔離徹底、安裝方便、抗幹擾能力強、工作可靠等特點；很好解決高電壓狀態下的溫度測量問題。使用進口高性能溫度傳感器，是目前較理想的開關櫃等電氣設備測控解決方案。本發明測溫準確、測量精度高，運行安全穩定。通過國家EMC試驗。主要應用於大型電廠、變電站、工礦等。需要說明的是:以上所述僅為本發明的優選實施例，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行同等替換。
權利要求
1.一種實現自組網智能通訊的電氣綜合監控裝置，其特徵在於，包括與電力設備待監控器材相接的通訊網口，所述通訊網口設置於信息處理單元上，信息處理單元分別連接有無線數據接收和發送模塊、電源模塊、自組網模塊、控制單元、存儲單元、人體感應探頭和報警單元，所述控制單元接有液晶屏。
2.根據權利要求1所述的實現自組網智能通訊的電氣綜合監控裝置，其特徵在於，所述自組網模塊包括CPU，及與CPU分別相接的LAN濾波器、WAN濾波器、異步通信控制器、復位器、可編程控制電路、Flash、復位電路、EPROM晶片、SDROM內存、交換控制器、PowerPe晶片、時鐘信號產生器、和LED顯示器。
3.根據權利要求1所述的實現自組網智能通訊的電氣綜合監控裝置，其特徵在於，所述通訊網口包括乙太網接口、USB接口以及RS232/RS485通訊接口。
4.根據權利要求1所述的實現自組網智能通訊的電氣綜合監控裝置，其特徵在於，所述報警單元設置有語音防誤提示單元。
全文摘要
本發明公開了一種實現自組網智能通訊的電氣綜合監控裝置，包括與電力設備待監控器材相接的通訊網口，所述通訊網口設置於信息處理單元上，信息處理單元分別連接有無線數據接收和發送模塊、電源模塊、自組網模塊、控制單元、存儲單元、人體感應探頭和報警單元，所述控制單元接有液晶屏。該裝置以高性能32位嵌入式微處理器為核心，採用多優先級中斷服務機制、高精度AD採樣及先進的控制技術對開關櫃內進行在線監測、顯示；對斷路器狀態，高壓帶電狀況等信息採用7寸65535色數字真彩高清觸控螢幕模擬顯示；從而進一步保障電氣設備的安全可靠運行。其具有隔離徹底、安裝方便、抗幹擾能力強、測量精度高，運行安全穩定等特點。
文檔編號H02J13/00GK103199619SQ20131005706
公開日2013年7月10日 申請日期2013年2月22日 優先權日2013年2月22日
發明者馮增光, 魏鴻斌, 田楊, 程婷, 武興 申請人:西安眾恆科技有限公司