一種用於變電站端子箱溫溼度監控的通信管理的製造方法

2023-06-01 03:39:31 1

一種用於變電站端子箱溫溼度監控的通信管理的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用於變電站端子箱溫溼度監控的通信管理機，包括MCU微處理器模塊、SP3232晶片、電源模塊、顯示及狀態指示模塊、GPRS通信模塊、SIM卡模塊和ZigBeeRF模塊，MCU微處理器模塊分別與SP3232晶片、GPRS通信模塊、ZigBeeRF模塊和顯示及狀態指示模塊電連接，通過架設遠程監控平臺和溫溼度監控終端的連接通道，通過ZigBee無線傳感器網絡實現與溫溼度監控終端的信息通信，既克服了現場布線難、維護量大等問題，又降低了數據傳輸的成本；而通過GPRS網絡與遠程監控平臺通信，解決了現場沒有通信線路的問題，從而實現了對端子箱的運行環境遠程監視和對加熱器、除溼機遠程控制的目的。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種用於實時監測變電站端子箱溫溼度信息、並通過利用GPRS 無線公網和ZigBee無線傳感器網絡傳輸進行數據傳輸的通信管理機。 一種用於變電站端子箱溫溼度監控的通信管理機

【背景技術】
[0002] 變電站端子箱是室外電氣設備與室內測控、保護、通信等設備連接的中間環節。在 變電站端子箱潮溼時，易導致直流二次迴路對地絕緣電阻下降甚至絕緣電阻下降到零，從 而造成直流正或負電源接地。目前部分變電站端子箱都配備有凝露傳感器，根據物體表面 溫度和界面氣體的相對溼度而檢測出溼潤的水分。但是，如果不對其運行情況進行監控，一 旦加熱器無法工作，給電力系統安全運行帶來影響。
[0003] 現有的變電站端子箱溫溼度遠程監控系統可分為有線通信型和無線通信型。有線 通信型變電站端子箱溫溼度監控可把數據傳輸給遠端監控平臺，但有線通信存在布線困難 且維護量大等問題；無線通信型的變電站端子箱溫溼度遠程監控系統多為監控節點直接通 過GPRS無線公網與遠端監控平臺進行數據交換，但由於溫溼度監控節點過多，多個GPRS節 點與監控主站連接易造成數據多並發問題和後期成本的增加。


【發明內容】

[0004] 本實用新型的目的在於改變以往變電站端子箱溫溼度遠程監控系統的通信現狀， 提供一種用於變電站端子箱溫溼度監控的通信管理機，通信管理機通過ZigBee無線傳感 器網絡接收各溫溼度監控終端上傳的溫溼度值，統一管理和存儲，並統一通過GPRS無線公 網發送至遠方監控平臺，避免了布線困難等問題，且通過一個GPRS節點與遠方監控平臺連 接避免了數據多並發問題和節約了成本。
[0005] 本實用新型，包括MCU微處理器模塊、SP3232晶片、電源模塊、顯示及狀態指示模 塊、GPRS通信模塊、SM卡模塊和ZigBee RF模塊，MCU微處理器模塊分別與SP3232晶片、 GPRS通信模塊和ZigBee RF模塊電連接，顯示及狀態指示模塊的輸入端分別與GPRS通信模 塊、ZigBee RF模塊和MCU微處理器模塊的輸出端連接，GPRS通信模塊與SM卡模塊電連 接，電源模塊為GPRS通信模塊提供電壓為3. 75V的電源，為其它模塊提供電壓為3. 3V的電 源。
[0006] 本實用新型，所述MCU微處理器模塊選用Rabbit公司工業級RCM6700系列單片 機，該單片機擁有一個USB接口、一個乙太網口及6個高速UART接口，串口也叫串行接口， UART接口是串行接口，6個高速UART接口為串口 A、串口 B、串口 C、串口 D、串口 E、串口 F ; 其中，串口 A與SP3232晶片電連接提供RS-232通信接口，作為調試及程序下載口；串口 C 與ZigBee RF模塊電連接，ZigBee RF模塊再與溫溼度監控終端無線連接；串口 E與GPRS 通信模塊電連接，串口 B、串口 D、串口 F和USB接口及乙太網口均為空置。
[0007] 本實用新型，所述ZigBee RF模塊選用型號為digi公司的XBEE模塊，MCU微處理 器通過ZigBee RF模塊及ZigBee天線與溫溼度監控終端交換數據，其接收內容為各溫溼度 監控終端上傳的溫溼度值，其下發內容為加熱板和除溼機啟停的控制命令。
[0008] 本實用新型，所述GPRS通信模塊採用中興ME3000 GPRS模塊，GPRS模塊通過I/O 接口與SM卡模塊連接，讀取SM卡的信息，GPRS通信模塊通過GPRS天線再與遠方監控平 臺無線連接，實現與遠方監控平臺的數據交換，包括集中上發給遠方監控平臺的溫溼度值 以及接收遠方監控平臺的控制命令，MCU模塊通過標準AT命令控制GPRS通信模塊實現數 據傳送。
[0009] 本實用新型，採用GPRS無線公網單點遠程通信並結合ZigBee無線傳感器網絡短 距離多點通信的方式用於變電站端子箱溫溼度監控。
[0010] 本實用新型，採用ZigBee RF模塊為數據無線通信模塊，基於IEEE 802. 15. 4標準 的ZigBee協議，網架結構為Mesh架構，模塊配置成協調器方式，負責組建並管理ZigBee網 絡。
[0011] 本實用新型，採用每隔兩分鐘上傳心跳包來監測變電站端子箱溫溼度監控系統的 通信連接情況，若未收到確認幀則重連來確保變電站端子箱溫溼度監控通信的可靠性。
[0012] 本實用新型，通過架設遠程監控平臺和溫溼度監控終端的連接通道，通過ZigBee 無線傳感器網絡實現與溫溼度監控終端的信息通信，既克服了現場布線難、維護量大等問 題，又降低了數據傳輸的成本；而通過GPRS網絡與遠程監控平臺通信，解決了現場沒有通 信線路的問題。通信管理機的自診斷自重連功能保證了現場數據通信的可靠性，從而實現 了對端子箱的運行環境遠程監視和對加熱器、除溼機遠程控制的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為實施例一種用於變電站端子箱溫溼度監控的通信管理機結構原理方框圖； 圖2為通信管理機與遠方監控平臺和溫溼度監控終端通過GPRS和ZigBee網絡連接的結構 原理示意圖。

【具體實施方式】
[0014] 參照附圖，一種用於變電站端子箱溫溼度監控的通信管理機，包括MCU微處理器 模塊、SP3232晶片、電源模塊、顯示及狀態指示模塊、GPRS通信模塊、SM卡模塊和ZigBee RF模塊，MCU微處理器模塊分別與SP3232晶片、GPRS通信模塊和ZigBee RF模塊電連接， 顯示及狀態指示模塊的輸入端分別與GPRS通信模塊、ZigBee RF模塊和MCU微處理器模塊 的輸出端連接，GPRS通信模塊與SIM卡模塊電連接，電源模塊為GPRS通信模塊提供電壓為 3. 75V的電源，為其它模塊提供電壓為3. 3V的電源。各模塊的結構及功能如下：
[0015] 1、MCU微處理器模塊：選用Rabbit公司工業級RCM6700系列單片機，該單片機擁 有一個USB接口、一個乙太網口及6個高速UART接口，串口也叫串行接口，UART接口是串 行接口，6個高速UART接口為串口 A、串口 B、串口 C、串口 D、串口 E、串口 F ;其中，串口 A與 SP3232晶片（RS-232串口通訊模塊)電連接提供RS-232通信接口，作為調試及程序下載口； 串口 C與ZigBee RF模塊電連接，ZigBee RF模塊通過ZigBee天線再與溫溼度監控終端無 線連接；GPRS通信模塊採用中興ME3000 GPRS模塊，串口 E與GPRS通信模塊電連接，GPRS 通信模塊通過GPRS天線再與遠方監控平臺無線連接，實現與遠方監控平臺的數據交換，包 括集中上發給遠方監控平臺的溫溼度值以及接收遠方監控平臺的控制命令，MCU模塊通過 標準AT命令控制GPRS通信模塊實現數據傳送，串口 B、串口 D、串口 F和USB接口及乙太網 口均為空置。
[0016] 2、電源模塊：將KKT200V交流電壓轉換成5V直流電壓，在經過帶隔離的DC-DC變 換器分別轉成3. 3V和3. 75V直流電源，供給其他模塊使用，其中GPRS通信模塊的供電電壓 為3. 75V，其他模塊的供電電壓為3. 3V。
[0017] 3、MCU模塊板載的實時時鐘確保上傳數據附帶精確時間，晶片內置1MB SRAM存儲 器和4MB Serial Flash板載存儲器分別用於程序運行和數據存儲，存儲數據包括溫溼度監 控終端上傳的溫溼度數據，用以防止突然斷電導致數據丟失以及遠程監控平臺隨時查詢參 數。
[0018] 4、顯示及狀態指示模塊可以顯示每個溫溼度監控終端的溫溼度值以及相應的地 址信息，系統供電、GPRS模塊及ZigBee RF模塊的運行狀態可以通過狀態指示燈直接顯示， 具體包括：系統供電狀態、GPRS連接狀態、TCP連接狀態、GPRS信號狀態、ZigBee通信狀態。
[0019] 5、GPRS通信模塊採用中興ME3000模塊，MCU模塊採用串口 E與中興ME3000模塊 連接，實現與遠方監控平臺的數據交換，包括集中上發給遠方監控平臺的溫溼度值以及接 收遠方監控平臺的控制命令。MCU模塊通過標準AT命令控制GPRS通信模塊實現數據傳送。
[0020] 6、GPRS模塊通過I/O接口與SM卡模塊連接，讀取SM卡的信息，並通過GPRS天 線實現與遠方設備的信息交互。
[0021] 7、MCU模塊採用串口 C與ZigBee RF模塊連接，MCU (微處理器）通過ZigBee RF 模塊與溫溼度監控終端交換數據，其接收內容為各溫溼度監控終端上傳的溫溼度值，其下 發內容為加熱板和除溼機啟停的控制命令。
[0022] 8、ZigBee RF模塊為數據無線通信模塊，採用基於IEEE 802. 15. 4標準的ZigBee 協議，網架結構採用Mesh架構，ZigBee通信採用免費的2. 4GHz信道，通過2. 4GHz的ZigBee 天線進行數據傳輸。ZigBee RF模塊配置成協調器方式，負責組建並管理ZigBee網絡。
[0023] 9、MCU模塊通過每隔兩分鐘發送一個心跳包到遠方監控平臺來監測GPRS連接狀 態，若未收到遠方監控平臺的確認幀，則重新連接GPRS，確保GPRS掉線後及時連上。
[0024] 本實施例，其工作流程為：通信管理機上電後，通過電源模塊把交流電壓轉換成直 流低壓分別給GPRS模塊、ZigBee RF模塊和微處理器上電。微處理器上電後開始多任務 同時運行，微處理器將主站IP位址配置到GPRS模塊中，GPRS模塊上電自動向主站申請連 接，待主站對連接響應後，主站和通信管理機便建立起透明的數據連接。同時微處理器通過 ZigBee RF模塊接收溫溼度監控終端上傳的數據，並對數據進行解析、存儲和處理，5分鐘後 (時間可設)將最新數據統一通過GPRS模塊傳送到主站，同時微處理器每隔兩分鐘通過GPRS 模塊向主站發送心跳包。
[0025] 本實用新型，所涉及的英文或縮寫的含義為：GPRS :分組無線服務技術；ZigBee : 一種低功耗的近距離無線組網通訊技術；UART :通用異步收發傳輸器；TCP :傳輸控制協議； IEEE :電氣和電子工程師協會；Mesh :無線網格網絡。
【權利要求】
1. 一種用於變電站端子箱溫溼度監控的通信管理機，其特徵在於：包括MCU微處理器 模塊、SP3232晶片、電源模塊、顯示及狀態指示模塊、GPRS通信模塊、SM卡模塊和ZigBee RF模塊，MCU微處理器模塊分別與SP3232晶片、GPRS通信模塊和ZigBee RF模塊電連接， 顯示及狀態指示模塊的輸入端分別與GPRS通信模塊、ZigBee RF模塊和MCU微處理器模塊 的輸出端連接，GPRS通信模塊與SIM卡模塊電連接，電源模塊為GPRS通信模塊提供電壓為 3. 75V的電源，為其它模塊提供電壓為3. 3V的電源。
2. 根據權利要求1所述的通信管理機，其特徵在於：所述MCU微處理器模塊選用 Rabbit公司工業級RCM6700系列單片機，該單片機擁有一個USB接口、一個乙太網口及6個 高速UART接口，6個高速UART接口為串口 A、串口 B、串口 C、串口 D、串口 E、串口 F ;其中，串 口 A與SP3232晶片電連接提供RS-232通信接口，作為調試及程序下載口；串口 C與ZigBee RF模塊電連接；串口 E與GPRS通信模塊電連接，串口 B、串口 D、串口 F和USB接口及以太 網口均為空置。
3. 根據權利要求1所述的通信管理機，其特徵在於：所述ZigBee RF模塊選用型號為 digi公司的XBEE模塊，MCU微處理器通過ZigBee RF模塊及ZigBee天線與溫溼度監控終 端交換數據，其接收內容為各溫溼度監控終端上傳的溫溼度值，其下發內容為加熱板和除 溼機啟停的控制命令。
4. 根據權利要求1所述的通信管理機，其特徵在於：所述GPRS通信模塊採用中興 ME3000 GPRS模塊，GPRS模塊通過I/O接口與SM卡模塊連接，讀取SM卡的信息，GPRS通 信模塊通過GPRS天線再與遠方監控平臺無線連接，實現與遠方監控平臺的數據交換，包括 集中上發給遠方監控平臺的溫溼度值以及接收遠方監控平臺的控制命令，MCU模塊通過標 準AT命令控制GPRS通信模塊實現數據傳送。
【文檔編號】G05B19/418GK203909603SQ201420352913
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】黃思玉, 黃少楊, 何啟平, 蔡永華 申請人:廣東德煌電力設備有限公司