基於zigbee的智能配電無線採集模塊的製作方法
2023-05-13 21:24:36 1
基於zigbee的智能配電無線採集模塊的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基於ZIGBEE的智能配電無線採集模塊，至少包括信號輸入子模塊、信號處理子模塊、信號輸出子模塊；所述信號輸入子模塊用於接收模擬、開關和溫度信號，對信號進行處理後輸送到所述信號處理子模塊；所述信號處理子模塊用於對信號進行處理；所述信號輸出子模塊用於將處理好的信號通過ZIGBEE無線網傳輸給上位機進行遠程採集。本實用新型採集模塊功能全面，能實現智能配電多類型數據的採集，造價比較低。另外，通訊方式都是以無線的方式為主，在採集設備比較多的情況下，組網簡單，工程和成本造價相對較低，一但發生通訊故障，查找問題容易，不會因為一個問題影響整個通訊網絡。
【專利說明】基於ZIGBEE的智能配電無線採集模塊
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種智能配電設備，具體為一種基於ZIGBEE的智能配電無線採集模塊。
【背景技術】
[0002]智能型配電革命性地改變了傳統開關櫃的概念；具有多功能、數位化、網絡化、智能化、結構緊湊、易於維護等特點，它可以滿足電力工業未來的需求，具有預防、避免事故發生、強化企業內部能源考核、減少設備維護和檢修時間、實現數據資源共享等諸多優點，為企事業單位的現代化管理提供了堅實、可靠的基礎，「一次投資，終身受益」，真正保證用戶的投資利益不受損害。
[0003]然而實現這些功能都需要現場監控單元對配電室的數據進行實時採集，包括:三相電壓、三相電流、功率、功率因數、頻率、電度、溫度等參數，同時對每一迴路的斷路器狀態等參數進行實時監測並上傳，執行上位系統下達的命令，包括報警設置、修改參數等。監控單元採集的數據及信息都通過通訊口實時傳送給主機。各監控單元採用RS485現場總線方式與監控中心主機相連。
[0004]目前的智能配電主要是以多功能的網絡電力儀表為底層採集單元，結合計算機技術和後臺的上位機組態以及HMI界面實現的。但是多功能網絡電力儀表所能採集的電力參數還是有限的，對於開關的分合閘狀態、主母線的溫度等主要參數是不能採集和監測的。現有的採集模塊功能都比較單一，要想實現智能配電多類型數據的採集，必須得選擇多種不同類型和功能的模塊，這樣造價就比較高。另外，目前採集所用的電力儀表和採集模塊的通訊方式都是以有線的方式為主，在採集設備比較多的情況下，組網比較複雜，布線比較繁瑣，工程和成本造價相對較高，一但發生通訊故障，查找問題困難，有可能因為一個問題影響整個通訊網絡。
實用新型內容
[0005]本實用新型解決的技術問題是，提供一種具備無線通訊功能並且集成採集功能的採集單元來補充和實現完整的智能配電設備。
[0006]為了解決上述問題，本實用新型提供基於ZIGBEE的智能配電無線採集模塊，至少包括信號輸入子模塊、信號處理子模塊、信號輸出子模塊；所述信號輸入子模塊用於接收模擬、開關和溫度信號，對信號進行處理後輸送到所述信號處理子模塊；所述信號處理子模塊用於對信號進行處理；所述信號輸出子模塊用於將處理好的信號通過ZIGBEE無線網傳輸給上位機進行遠程採集。
[0007]進一步，所述信號輸出子模塊包括ZIGBEE接口電路，用於通過ZIGBEE無線網與上位機通信進行遠程採集。
[0008]進一步，所述信號輸出子模塊還包括RS-485接口電路，用於通過有線網絡進行數據的本地採集。[0009]進一步，所述信號輸出子模塊還包括輔助電路，用於控制繼電器，實現故障的聲光報警，及對外圍設備的控制。
[0010]進一步，所述信號輸入子模塊包括信號處理電路、模/數轉換電路、i/o接口電路；所述信號處理電路用於接收模擬、開關和溫度信號，對信號進行處理後輸送到模/數轉換電路將模擬量轉換為數字量；再通過I/o接口電路與所述信號處理子模塊通信。
[0011]進一步，所述信號處理子模塊包括中央處理單元，用於對信號進行處理。
[0012]本實用新型的優點是:
[0013]採集模塊功能全面，能實現智能配電多類型數據的採集，造價比較低。另外，通訊方式都是以無線的方式為主，在採集設備比較多的情況下，組網簡單，工程和成本造價相對較低，一但發生通訊故障，查找問題容易，不會因為一個問題影響整個通訊網絡。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的原理圖。
[0015]圖2為本實用新型的電流採集原理圖。
[0016]圖3為本實用新型的電壓採集原理圖。
[0017]圖4為本實用新型的開關量採集示意圖
[0018]圖5為本實用新型的開關量採集原理圖。
[0019]圖6為本實用新型的繼電器輸出示意圖。
[0020]圖7為本實用新型的繼電器輸出原理圖。
[0021]圖8為本實用新型的基於ZIGBEE的一種網絡通訊示意圖。
[0022]圖9為本實用新型的基於ZIGBEE的另一種網絡通訊不意圖。
【具體實施方式】
[0023]下文中將結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互任意組合。
[0024]本實用新型提供了如附圖1所示的基於ZIGBEE的智能配電無線採集模塊，至少包括信號輸入子模塊、信號處理子模塊、信號輸出子模塊；信號輸入子模塊用於接收模擬、開關和溫度信號，對信號進行處理後輸送到信號處理子模塊；信號處理子模塊用於對信號進行處理；信號輸出子模塊用於將處理好的信號通過ZIGBEE無線網傳輸給上位機進行遠程米集。
[0025]信號輸出子模塊包括ZIGBEE接口電路，用於通過ZIGBEE無線網與上位機通信進行遠程米集。
[0026]信號輸出子模塊還包括RS-485接口電路，用於通過有線網絡進行數據的本地採集。
[0027]信號輸出子模塊還包括輔助電路，用於控制繼電器，實現故障的聲光報警，及對外圍設備的控制。
[0028]信號輸入子模塊包括信號處理電路、模/數轉換電路、I/O接口電路；信號處理電路用於接收模擬、開關和溫度信號，對信號進行處理後輸送到模/數轉換電路將模擬量轉換為數字量；再通過I/o接口電路與信號處理子模塊通信。[0029]信號處理子模塊包括中央處理單元，用於對信號進行處理。
[0030]要具備綜合的採集功能，同時還要具備傳統的有線通訊方式(RS-485)和基於ZIGBEE的無線通訊方式。真正做到集採集和數據傳輸為一體的多功能採集單元。
[0031]具體參數:
[0032]輸入信號:
[0033]輸入:模擬信號，開關信號，溫度信號
[0034]信號處理:模擬量和開關量採樣；採樣速率:3000次採樣/S。輸出真有效值。
[0035]測量周期:每通道0.1秒循環測量。
[0036]過載能力:1.2倍量程可正確測量；過載2倍量程輸入Is不損壞。
[0037]隔離:信號輸入與通訊接口輸出之間隔離，隔離電壓1000V DC。
[0038]繼電器輸出:具備輔助輸出節點。
[0039]通訊輸出:
[0040]接口:RS_485接口和ZIGBEE無線通訊接口。
[0041 ] 規約:標準M0DBUS-RTU通訊規約
[0042]速率:1200、2400、4800、9600、19200Bps，可軟體設定。
[0043]模塊地址:O?255可軟體設定。
[0044]測量精度:
[0045]0.2級或更高。
[0046]現場參數顯示:
[0047]電壓、電流、溫度、開關狀態。
[0048]模擬量採集:
[0049]如圖2-3所示，模擬量的採集主要包括電壓和電流的採集，可以選擇4-20MA工業標準電流信號輸入或0-5V工業標準電壓信號輸入。
[0050]開關量米集:
[0051]如圖4-5所示，為I/O採集的示意圖和原理圖，採集的I/O信號具備光耦隔離輸出。
[0052]溫度採集:
[0053]溫度採集主要是通過DS18B20數字溫度晶片來完成，全數字量的處理使運算速度更快，精度更高，成本更低。
[0054]繼電器輸出:
[0055]如圖6-7所示，為繼電器輸出的示意圖和原理圖，繼電器輸出作為模塊的輔助電路可以實現故障的聲光報警，同時可以實現對外圍設備的控制。RS-485接口電路和ZIGBEE接口電路:
[0056]RS-485和ZIGBEE接口電路是採集模塊的核心部分，也是與其他採集模塊的不同之處。接口電路主要用來完成數據與上位機的通訊。
[0057]傳統的採集模塊只能通過有線的方式完成數據的採集和傳輸，這種方式布線比較麻煩，一但通訊線路過長，會影響數據的採集和傳輸質量，上位機顯示的數據就會不準確。另外，如果通訊線纜出現故障，查找問題原因就會很困難，浪費大量的人力和物力。
[0058]如圖8所示為基於ZIGBEE的網絡通訊示意圖，此方式為有線和無線相結合的方法。數據的本地採集可以通過有線的方式完成，並且採集的通訊線纜被固定在現場設備範圍之內，這樣就減少了通訊線纜的縛設，和故障點的數量，加快了採集和傳輸的效率。
[0059]如圖9所示為基於ZIGBEE的另一種網絡通訊示意圖，此方式為ZIGBEE獨立組網的方法，數據的採集通過ZIGBEE模塊完成，再通過ZIGBEE的無線網絡由ZIGBEE接收模塊接收，上傳至上位機，完成整個智能配電數據的採集工作。採用此種方案可以省去通訊電纜的縛設，節省成本，也減少了故障點，使整個系統更高效，穩定，準確的工作。
[0060]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.基於ZIGBEE的智能配電無線採集模塊，其特徵在於:至少包括信號輸入子模塊、信號處理子模塊、信號輸出子模塊；所述信號輸入子模塊用於接收模擬、開關和溫度信號，對信號進行處理後輸送到所述信號處理子模塊；所述信號處理子模塊用於對信號進行處理；所述信號輸出子模塊用於將處理好的信號通過ZIGBEE無線網傳輸給上位機進行遠程採集。
2.如權利要求1所述的基於ZIGBEE的智能配電無線採集模塊，其特徵在於: 所述信號輸出子模塊包括ZIGBEE接口電路，用於通過ZIGBEE無線網與上位機通信進行遠程米集。
3.如權利要求2所述的基於ZIGBEE的智能配電無線採集模塊，其特徵在於: 所述信號輸出子模塊還包括RS-485接口電路，用於通過有線網絡進行數據的本地採集。
4.如權利要求3所述的基於ZIGBEE的智能配電無線採集模塊，其特徵在於: 所述信號輸出子模塊還包括輔助電路，用於控制繼電器，實現故障的聲光報警，及對外圍設備的控制。
5.如權利要求1-4中任一項所述的基於ZIGBEE的智能配電無線採集模塊，其特徵在於: 所述信號輸入子模塊包括信號處理電路、模/數轉換電路、I/o接口電路；所述信號處理電路用於接收模擬、開關和溫度信號，對信號進行處理後輸送到模/數轉換電路將模擬量轉換為數字量；再通過I/o接口電路與所述信號處理子模塊通信。
6.如權利要求5所述的基於ZIGBEE的智能配電無線採集模塊，其特徵在於: 所述信號處理子模塊包括中央處理單元，用於對信號進行處理。
【文檔編號】G08C17/02GK203630949SQ201420001601
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年1月2日 優先權日:2014年1月2日
【發明者】尹曉亮, 陳巖, 劉航 申請人:北京能源通電氣技術有限公司