CN102738904B - 一种支持鉴权和物联网接入的变压器智能管理装置 - Google Patents
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Abstract
一种支持鉴权和物联网接入的变压器智能管理装置，包括有人员识别鉴权控制模块、采集控制模块、核心控制器、存储模块、电源模块和物联网接入模块，人员识别鉴权控制模块读取工作人员信息卡，判断人员的工作权限，人员识别鉴权控制模块将读取到的信息和判断的权限发送至采集控制器，采集控制器根据权限发送监测到的变压器信息至核心控制器，核心控制器将接收到的数据存储在存储模块，通过物联网接入模块将信息发送至变压器监控中心，电源模块为人员识别鉴权控制模块、采集控制模块、核心控制器、存储模块、电源模块和物联网接入模块提供工作电源。它可以鉴别操作权限，根据权限通过物联网发送相应的数据至变压器监控中心，工作稳定，使用成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种变压器管理装置，特别是一种支持鉴权和物联网的变压器管理装置。
背景技术
电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一，它的运行性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益。对电力变压器进行全面维护管理是非常重要的。
目前专业用于电力变压器的智能管理装置比较少，主要以变压器在线监测系统的前端存在。其信息传输的原理是：信号预处理模块将变压器状态信息采集起来，通过GSM（Global System of Mobile communication）或GPRS（General Packet Radio Service）等无线通讯将这些信息传输到控制中心，控制中心对收到的信息进行排队处理。以上方式明显存在以下缺陷：1.数据通道单一，缺乏备用数据通道，一旦某个中间环节出现故障，将导致整个系统瘫痪，严重危害电力变压系统正常运行；2.GSM在SIM卡中一般只能存储25条左右的短消息，信息容易拥塞且丢失严重，不能及时反映变压器运行状态和故障原因，容易造成系统误判。GSM在整个连接期间始终独占无线信道，信道资源浪费严重；3.GPRS作为GSM的改进，性能远优于GSM，但“按流量计费”，服务费用昂贵，GPRS监控服务代理公司一般向用户收取高达60-110元/月服务费用；4.由于变压器管理装置的无线发射功率较大，加之整机消耗大，所以断电后待机时间很短，多为1-2小时以内，超过此时段变失去管理功能；5.不支持异构；6.大多只注重变压器的运行管理，缺乏对维修人员的管理；7.预警级别低，且预警层次单一。由于以上原因使得这些变压器管理装置在使用时间、数量和范围等方面受到很大限制，预警监测效果下降，并且容易产生误报漏报。
发明内容
本发明的目的就是提供一种支持鉴权和物联网接入的变压器智能管理装置，它可以鉴别工作人员的操作权限，并根据权限通过物联网发送相应的数据至变压器监控中心，工作稳定，使用成本低廉。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有人员识别鉴权控制模块、采集控制模块、核心控制器、存储模块、电源模块和物联网接入模块，人员识别鉴权控制模块读取工作人员信息卡，并判断人员的工作权限，人员识别鉴权控制模块将读取到的信息和判断的权限发送至采集控制器，采集控制器根据权限发送监测到的变压器信息至核心控制器，核心控制器将接收到的数据存储在存储模块，并通过物联网接入模块将信息发送至变压器监控中心，电源模块为人员识别鉴权控制模块、采集控制模块、核心控制器、存储模块、电源模块和物联网接入模块提供工作电源。
进一步，所述装置还包括有局域网接入模块，局域网接入模块与核心控制器连接。
进一步，所述局域网接入模块包括有以太网接入装置。
进一步，所述物联网接入模块包括有ZigBee芯片。
进一步，所述人员识别鉴权控制模块包括有人员识别鉴权控制器、现场警示装置和读卡器，人员接近预警探测器监控是否有人员接近，并将人员接近产生的信号发送至人员识别鉴权控制器，读卡器读取人员刷卡信息，将读取的信息发送至人员识别鉴权控制器，人员识别鉴权控制器根据刷卡信息判断刷卡人员的工作权限，并将信息发送至采集控制模块。
进一步，所述人员识别鉴权控制模块还包括有现场警示装置，人员接近预警探测器通过人员识别鉴权控制器控制现场警示装置发出报警信号。
进一步，所述人员识别鉴权控制模块读取的工作人员信息包括有人员接近时刻、人员离开时刻、工作人员第一次刷卡时间、工作人员第二次刷卡时间和工作人员ID编号。
进一步，电源模块包括有外接电源和蓄电池，外接电源通过蓄电池供电。
进一步，所述采集控制器采集的变压器信息包括有局部放电信息、顶层油温信息、铁心电流信息、油气信息、电压信息和电流信息。
进一步，所述局部放电信息、顶层油温信息、铁心电流信息和油气信息通过信号调理电路调理后，经A/D同步采样器采样输出，电压信息和电流信息通过信号调理电路调理后，经电压电流过零处理电路处理后输出。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
本发明采用ZigBee物联网技术实现装置实现Ad-Hoc无线自组网，网络容量大，覆盖范围广，最多可组成包含65000个节点的大网；通信成本低，每块ZigBee芯片约为20元、；响应快，数据丢失概率很小，入网络时间只需要30ms，从睡眠到唤醒只需15ms；功耗低，支持睡眠唤醒功能，整机睡眠功耗 
；支持异构，默认网络为物联网接入，带有AES 128加密功能；支持变压器的特种检测和常规检测；支持维修人员权限管理和出勤管理；系统断电后待机工作时间长达10天以上。该装置不仅仅能够实现对变压器以及变压器维修人员的管理，而且还带有基础预警功能。由于省去了通信基站建设、维护的大量工作和费用，整个系统的运营成本和维护成本极低。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
本发明的附图说明如下。
图1为本发明的结构示意图；
图2为采集控制模块结构示意图；
图3为人员识别鉴权控制模块的电路图；
图4为核心控制器、电源模块、物联网接入模块、存储模块和局域网接入模块的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
一种支持鉴权和物联网接入的变压器智能管理装置，包括有人员识别鉴权控制模块、采集控制模块、核心控制器、存储模块、电源模块和物联网接入模块，人员识别鉴权控制模块读取工作人员信息卡，并判断人员的工作权限，人员识别鉴权控制模块将读取到的信息和判断的权限发送至采集控制器，采集控制器根据权限发送监测到的变压器信息至核心控制器，核心控制器将接收到的数据存储在存储模块，并通过物联网接入模块将信息发送至变压器监控中心，电源模块为人员识别鉴权控制模块、采集控制模块、核心控制器、存储模块、电源模块和物联网接入模块提供工作电源。
本发明设有人员识别鉴权控制模块、采集控制模块、物联网接入模块、存储模块、局域网接入模块和电源模块。其中，人员识别鉴权控制器和采集控制器与核心控制器通过IIC（IICSCL、IICSDA）连接；核心控制器与物联网接入模块通过RXD、TXD连接；核心控制器与存储模块通过EINT16、EINT18、WP_SD、SDDATA连接；核心控制器与局域网接入模块DM9000通过NWE、NOE、EINT7、ADDR2、LDATA、NRESET、NGCS4连接。
所述人员识别鉴权控制模块包括有人员识别鉴权控制器、现场警示装置和读卡器，人员接近预警探测器监控是否有人员接近，并将人员接近产生的信号发送至人员识别鉴权控制器，读卡器读取人员刷卡信息，将读取的信息发送至人员识别鉴权控制器，人员识别鉴权控制器根据刷卡信息判断刷卡人员的工作权限，并将信息发送至采集控制模块。
人员接近预警探测器监测是否有人员靠近。当有人员靠近时，人员识别鉴权控制器触发现场警示装置进入10秒延时阶段，同时监测读卡器是否有刷卡信号出现。如果有则说明来者是维修人员，记录刷卡时刻并传送给核心控制器；否则则说明是非检修人员，人员识别鉴权控制器驱动现场警示装置进入报警状态，记录报警开始时刻，直到报警消除，记录报警消除时刻，发送给核心控制器。人员识别鉴权控制器判断出是检修人员后，随机进入权限判断，判断该检修人员是特种检修人员还是常规检修人员，结果分另由特种监测通道和常规监测通道送入采集控制器，采集控制器根据权限发送监测数据到核心控制器，由核心控制器进行数据存储、保存和发送。核心控制器保存入存储模块的数据包括人员接近时刻、人员离开时刻、维修人员第一次刷卡时刻、维修人员第二次刷卡时刻、维修人员ID编号、采集控制器传来的采集结果。默认将所有数据打包并发送到物联网接入模块，然后经物联网发送到变压器监控中心。如果附近无ZigBee网络，自动搜寻方式WLAN和Internet网络，一旦搜到可用网络，则切换到异构无线网进行数据传输。
如图3所示，人员识别鉴权控制模块包括有AT89C52最小系统U1、FRID模块、人体接近预警探测模块、AT89C52最小系统PU1 。
AT89C52最小系统U1采由UI,U2,U3和复位电路，晶振电路，串口电路构成。复位电路与U1RET相连接，晶振与U1端口18,19并联，给芯片一个固定的起振频率。串口电路中的端口11,12分别于U1中的RXD,TXD相连接，供下载程序使用。
FRID模块采用高集成ISO14443A 读卡芯片，该模块具有TTL/CMOS两种电压工作模式，工作电压3-5.5V，采用0.6微米CMOS EEPROM 工艺，支持ISO14443 typeA 协议，支持MIFARE 标准的加密算法。CY-14443A系列支持Mifare One S50，S70，Ultra Light & Mifare Pro，FM11RF08等兼容卡片。它的TXD、RXD分别于U1中的RXD,TXD相连接与芯片传输通信。
AT89C52最小系统PU1其组成与U1一样，都是由UI,U2,U3和复位电路，晶振电路，串口电路构成。其于U1通过U1端口P10，P11与PU1中的INT0，INT1相连接来保持通信。然后PU1外接AD模块，实现对其他功能的操作。
AD模块：该模块由ADC0809和分频器组成，ADC0809端口D0-D7与单片机PU1的PP00-PP07相连接，ADC0809的ADDA,ADDB,ADDC与PU1的PP00-PP02，相连接。PU1的ALE通过分频器与ADC0809的CLK相连接。该AD模块通过ADC0809芯片来实现8通道的AD转化。
人体接近预警探测模块由U4，U5，SW1，R1-R11，C1-C7组成。其端口2为信号输出端，与U1的INTO相连接。开关与3接上，则该模块为可重复触发，与1接上，则相反。
所述局域网接入模块包括有以太网接入装置。
所述物联网接入模块包括有ZigBee芯片。
电源模块包括有外接电源和蓄电池，外接电源通过蓄电池供电。
局部放电信息、顶层油温信息、铁心电流信息和油气信息通过信号调理电路调理后，经A/D同步采样器采样输出，电压信息和电流信息通过信号调理电路调理后，经电压电流过零处理电路处理后输出。
如图4所示，电源管理模块主要有两块线性三端稳压芯片LM1117构成，LM1117的输出电压可调。该模块为电路提供3.3V、1.3V电压。
物联网接入模块的芯片为CC2530，由TI公司开发，支持ZigBee协议栈，允许整个系统能够接入ZigBee网络中，通讯时处在2.4GHz频段。ZigBee通讯模块中U2通过TXD0、RXD0标号与U3A连接。
存储模块为系统提供足够的存储空间。U5通过标号EINT16、EINT18、WP_SD、SDDATA[0:3]与U3A连接。
以太网接口模块本装置提供了接入以太网的接口，主要由DM9000及其相应的外围电路组成。DM9000是一款完全集成的和符合成本效益单芯片快速以太网MAC控制器与一般处理接口，一个10/100M自适应的PHY和4K DWORD值的SRAM。U4通过标号NWE、NOE、EINT7、ADDR2、LDATA、NRESET、NGCS4与U3A连接。
主控模块使用三星公司推出的这款16/32位RISC处理器S3C2440A来协调采集数据、控制接入网以及数据收发等。S3C2440A是一款面向高端手持设备或其它一般应用而设计的芯片。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种支持鉴权和物联网接入的变压器智能管理装置，其特征在于：所述装置包括有人员识别鉴权控制模块、采集控制器、核心控制器、存储模块、电源模块和物联网接入模块，人员识别鉴权控制模块读取工作人员信息卡，并判断人员的工作权限，人员识别鉴权控制模块将读取到的信息和判断的权限发送至采集控制器，采集控制器根据权限发送监测到的变压器信息至核心控制器，核心控制器将接收到的数据存储在存储模块，并通过物联网接入模块将信息发送至变压器监控中心，电源模块为人员识别鉴权控制模块、采集控制模块、核心控制器、存储模块、电源模块和物联网接入模块提供工作电源。
2.如权利要求1所述的一种支持鉴权和物联网接入的变压器智能管理装置，其特征在于：所述装置还包括有局域网接入模块，局域网接入模块与核心控制器连接。
3.如权利要求2所述的一种支持鉴权和物联网接入的变压器智能管理装置，其特征在于：所述局域网接入模块包括有以太网接入装置。
4.如权利要求1所述的一种支持鉴权和物联网接入的变压器智能管理装置，其特征在于：所述物联网接入模块包括有ZigBee芯片。
5.如权利要求1所述的一种支持鉴权和物联网接入的变压器智能管理装置，其特征在于：所述人员识别鉴权控制模块包括有人员识别鉴权控制器、人员接近预警探测器、现场警示装置和读卡器，人员接近预警探测器监控是否有人员接近，并将人员接近产生的信号发送至人员识别鉴权控制器，读卡器读取人员刷卡信息，将读取的信息发送至人员识别鉴权控制器，人员识别鉴权控制器根据刷卡信息判断刷卡人员的工作权限，并将信息发送至采集控制模块。
6.如权利要求5所述的一种支持鉴权和物联网接入的变压器智能管理装置，其特征在于：所述人员识别鉴权控制模块还包括有现场警示装置，人员接近预警探测器通过人员识别鉴权控制器控制现场警示装置发出报警信号。
7.如权利要求5所述的一种支持鉴权和物联网接入的变压器智能管理装置，其特征在于：所述人员识别鉴权控制模块读取的工作人员信息包括有人员接近时刻、人员离开时刻、工作人员第一次刷卡时间、工作人员第二次刷卡时间和工作人员ID编号。
8.如权利要求1所述一种支持鉴权和物联网接入的变压器智能管理装置，其特征在于：电源模块包括有外接电源和蓄电池，外接电源通过蓄电池供电。
9.如权利要求1所述的一种支持鉴权和物联网接入的变压器智能管理装置，其特征在于：所述采集控制器采集的变压器信息包括有局部放电信息、顶层油温信息、铁心电流信息、油气信息、电压信息和电流信息。
10.如权利要求9所述的一种支持鉴权和物联网接入的变压器智能管理装置，其特征在于：所述局部放电信息、顶层油温信息、铁心电流信息和油气信息通过信号调理电路调理后，经A/D同步采样器采样输出，电压信息和电流信息通过信号调理电路调理后，经电压电流过零处理电路处理后输出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: STATE GRID CORPORATION OF CHINA Effective date: 20121214 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20121214 Address after: 402160, 390 flower road, Yongchuan District, Chongqing Applicant after: Chongqing Yongchuan Power Supply Co., Ltd. Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: 402160, 390 flower road, Yongchuan District, Chongqing Applicant before: Chongqing Yongchuan Power Supply Co., Ltd. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |