CN103117601B - 基于无线传感器网络的变电站接地线远程监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于无线传感器网络的变电站接地线远程监测装置，其包括：主机模块、无线传感器网络基站、接地线远程监测节点和可编码接地装置，所述的主机模块通过有线方式连接无线传感器网络基站，所述的无线传感器网络基站通过数字无线通讯连接多个接地线远程监测节点，接地线远程监测节点与可编码接地装置连接。可编码接地装置包括使用磁性地址编码的可编码接地头和可编码接地桩，可编码接地头固定在可编码接地桩上并电气连接，所述接地线远程监测节点被固定在可编码接地桩上；可编码接地桩的物理位置与地址编码一起录入在主机模块的数据库中。本发明的优点是：能够帮助电路维修人员时刻了解电路的安全情况，保证人员的安全，缩减安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及一种远程电子监测装置，尤其是一种基于无线传感器网络的变电站接地线远程监测装置。
背景技术
无线传感器网络（WSN）就是由许多集传感与驱动控制能力、计算能力、通讯能力于一身的资源受限的嵌入式节点通过无线方式互连起来的网络，无线传感器网络解决了机器间的互联问题。接地装置是将大地的零点电位与电气设备相连接，泄放停电设备上的剩余电荷，在突然来电时限制设备对地电位的升高，电流经过接地线短接直接流入大地，使所检修的电气设备始终处于安全电位，从而保护工作人员免受伤害。挂接地线（指临时接地线）是电气工作中常使用的一项重要安全技术措施，特别是准备在服役的电气设备上进行检修时，只有做完挂接地线的安全措施后，才能被允许开始工作。接地装置是保护检修人员不可缺少的安全屏障，由于使用简单，经常容易被忽视，甚至会失去了挂接地的安全保护效果。虽然上述的一些装置已经具备了良好的效果，但是它的工作状态无法得到规范的监视，任何细小的失误都可能带来不必要的损失和安全隐患。
发明内容
本发明的目的是对上述存在的问题，以实时在线监测各接地装置的状态为主要目的，提出一种基于无线传感器网络技术的低功耗、低成本、高可靠性、高安全性的变电站接地线远程监测装置。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：所述基于无线传感器网络的变电站接地线远程监测装置包括：主机模块、无线传感器网络基站、接地线远程监测节点和可编码接地装置，所述的主机模块通过有线方式连接无线传感器网络基站，所述的无线传感器网络基站通过数字无线通讯连接多个接地线远程监测节点，接地线远程监测节点与可编码接地装置连接。
其中，所述接地线远程监测节点包括：用电池供电的微控制器，所述微控制器外围连接有射频通讯单元、晶体振荡器、电压基准源、信号指示单元、接地头传感器单元和接地桩传感器单元；所述晶体振荡器连接所述微控制器和射频通讯单元，提供基准时钟；信号指示单元用于指示接地线远程监测节点工作状态；电压基准源为所述微控制器提供模拟测量基准。
所述可编码接地装置包括：使用磁性地址编码的可编码接地头和可编码接地桩，可编码接地头固定在可编码接地桩上并电气连接，所述接地线远程监测节点被固定在可编码接地桩上；可编码接地头和可编码接地桩的地址编码信息分别被所述的接地头传感器单元、接地桩传感器单元感知，并传输到所述主机模块；可编码接地桩的物理位置与地址编码一起录入在主机模块的数据库中。
所述的无线传感器网络基站包括：带有电源的微处理器单元分别连接有双通道无线数字通讯模块、随机存储器单元、大容量储存单元、以太网通信接口；所述双通道无线数字通讯模块包括短距离射频链路和长距离射频链路，分别连接所述微处理器单元的SPI接口。
所述无线传感器网络基站的电源包括太阳能电池、超级电容储能单元、外部电源和备用蓄电池，多种形式的电源供给能够确保电源的稳定。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的变电站接地线远程监测装置能够帮助电路维修人员时刻了解电路的安全情况，保证人员的安全，缩减安全隐患。
附图说明
图1是本发明总体结构示意图。
图2是接地线远程监测节点电路框图。
图3是无线传感器网络基站电路框图。
图4是可编码接地装置和接地线远程监测节点安装示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行进一步描述。
如图1所示，所述的基于无线传感器网络的变电站接地线远程监测装置，包括主机模块，实施例中使用的是X86主机，所述的主机模块通过有线（以太网、CAN总线、RS-485总线）方式连接无线传感器网络基站（Sink），无线传感器网络基站通过数字无线通讯连接若干个接地线远程监测节点；能够接收读取信息的接地线远程监测节点被固定在可编码接地装置上。所述的可编码接地装置包括可编码接地头和可编码接地桩。可编码接地头和可编码接地桩均采用较高密度的磁性地址编码，能实现大量不重复的地址编码，该磁性编码能被所述接地线远程监测节点通过非接触的方式可靠读取，达到分别识别接地头和接地桩的目的。
如图2所示，接地线远程监测节点包括用电池供电的微控制器MCU，该微控制器外围连接射频通讯单元、第一晶体振荡器、电压基准源、信号指示单元、接地头传感器单元和接地桩传感器单元。微控制器通过IO总线与接地头传感器单元及接地桩传感器单元连接，并通过SPI串行总线连接射频通讯单元，第一晶体振荡器和第二晶体振荡器分别连接微控制器和射频通讯单元，为其提供基准时钟；信号指示单元用于指示接地线远程监测节点工作状态；电压基准源为所述微控制器提供模拟测量基准。
接地线远程监测节点被设置成大占空比的间歇工作模式，微控制器唤醒后开始读取可编码接地头地址编码、可编码接地桩地址编码和电池电压等参数，然后将处理后的数据传输给射频通讯单元发送出去，在完成数据的发送之后微控制器关闭所有的外设并进入休眠。
如图3所示，所述的无线传感器网络基站包括带有电源的微处理器MPU单元，微处理器单元连接有随机存储器单元RAM、大容量储存单元（如大容量flashROM）、以太网通信接口、CAN总线接口、RS-485总线接口；所述微处理器单元还连接有双通道无线数字通讯模块，所述双通道无线数字通讯模块包括短距离射频链路和长距离射频链路，分别连接所述微处理器单元的SPI接口。无线传感器网络基站主要完成无线传感器到主机模块的通讯汇集功能和信息融合功能。无线传感器网络基站之间可以通过数字无线通讯构成长距离网状网，然后由其中的至少一个无线传感器网络基站通过有线（以太网、CAN或RS-485总线接口）方式与主机模块互联。
所述无线传感器网络基站的电源由太阳能电池、超级电容储能单元、外部电源和备用电池组成，多种形式的电源供给能够确保电源的稳定。
如图4所示，所述的可编码接地装置包括能实现电气连接的可编码接地头2和可编码接地桩1。可编码接地头2和可编码接地桩1的地址编码信息分别被所述的接地头传感器单元、接地桩传感器单元感知，并传输到所述主机模块。
可编码接地桩1的安装位置是固定的，在安装接地桩时要记录其物理位置并与地址编码一起录入主机模块数据库中。接地线远程监测节点3被固定在可编码接地桩1上，接地线远程监测节点3定时启动测量一次监测点状态，若已有可编码接地头2插入可编码接地桩1，接地线远程监测节点3便可读取可编码接地头2的地址编码，然后将可编码接地头2的地址编码、可编码接地桩1的地址编码和自身参数通过无线信道传输到无线传感器网络基站。无线传感器网络基站将汇集到的各传感器信息经过融合、过滤、综合后再传输给主机模块，主机模块存储并分析这些数据，最终实现接地装置管理、状态监测和告警信息的发布等功能。
Claims (1)
1.基于无线传感器网络的变电站接地线远程监测装置，包括：主机模块、无线传感器网络基站、接地线远程监测节点和可编码接地装置，所述的主机模块通过有线方式连接无线传感器网络基站，所述的无线传感器网络基站通过数字无线通讯连接多个接地线远程监测节点，接地线远程监测节点与可编码接地装置连接；所述的无线传感器网络基站包括：带有电源的微处理器单元分别连接有双通道无线数字通讯模块、随机存储器单元、大容量储存单元、以太网通信接口；所述双通道无线数字通讯模块包括短距离射频链路和长距离射频链路，分别连接所述微处理器单元的SPI接口；所述接地线远程监测节点包括：用电池供电的微控制器，所述微控制器外围连接有射频通讯单元、晶体振荡器、电压基准源、信号指示单元、接地头传感器单元和接地桩传感器单元；所述晶体振荡器连接所述微控制器和射频通讯单元，提供基准时钟；信号指示单元用于指示接地线远程监测节点工作状态；电压基准源为所述微控制器提供模拟测量基准；
其特征在于，所述可编码接地装置包括：使用磁性地址编码的可编码接地头（2）和可编码接地桩（1），可编码接地头（2）固定在可编码接地桩（1）上并电气连接，所述接地线远程监测节点（3）被固定在可编码接地桩（1）上；可编码接地头（2）和可编码接地桩（1）的地址编码信息分别被所述的接地头传感器单元、接地桩传感器单元感知，并传输到所述主机模块；可编码接地桩（1）的物理位置与地址编码一起录入在主机模块的数据库中；
所述无线传感器网络基站的电源包括太阳能电池、超级电容储能单元、外部电源和备用蓄电池；
所述的主机模块通过有线方式以太网、CAN总线、RS-485总线连接无线传感器网络基站，可编码接地桩的安装位置是固定的，接地线远程监测节点定时启动测量一次监测点状态，若已有可编码接地头插入可编码接地桩，接地线远程监测节点便可读取可编码接地头的地址编码，然后将可读取可编码接地头的地址编码、可编码接地桩的地址编码和自身参数通过无线信道传输到无线传感器网络基站，磁性编码能被所述接地线远程监测节点通过非接触的方式可靠读取，达到分别识别接地头和接地桩的目的；无线传感器网络基站将汇集到的各传感器信息经过融合、过滤、综合后再传输给主机模块，主机模块存储并分析这些数据，最终实现接地装置管理、状态监测和告警信息的发布功能。
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