CN104753172A - 一种基于多种无线通信的电力开关控制器 - Google Patents

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毛波
赵慕阶
叶敬阳
申冬琴
张洋
夏振兴
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Nanjing University of Science and Technology
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Nanjing Nan Dian Information Technology Co Ltd
Nanjing University of Science and Technology
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Abstract

本发明属于物联网智能电力测控领域，具体是一种基于多种无线通信的电力开关控制器。整个设备包括电源模块、无线通信模块、数据处理模块、数据存储模块以及电力开关模块五个部分。本设备通过无线来接收监控设备发送过来的环境监测信息，包括电力开关温湿度信息、电力开关状态信息以及时间信息等，将这些信息通过SPI发送给处理器，处理器根据相关的数据阀值来控制电力开关通断以保证相关电力设备的运行安全。本发明具有应用简单、通信距离远、低功耗、通信方式多样化的特点。

Description

一种基于多种无线通信的电力开关控制器
1.技术领域
本发明属于物联网智能电力测控领域，具体为基于多种无线通信的电力开关控制器。 
2.背景技术
随着社会经济和人民生活水平不断提高，电网用户对电力和供电质量的要求愈来愈高。特别是随着社会信息化和电气化的高速发展，对供电的可靠性也愈来愈高。因此必须掌握配电网实时运行参数，了解当前配电网的实时运行情况，才能保证配电网安全可靠运行。电力开关柜作为配电自动化环节的基础设施，用于发电厂、变电站及工矿企业接受和分配电能，对电路起到控制、保护和检测的功能。因此，保障电力开关柜的运行安全稳定，对整个配电网的正常运行起到至关重要的作用。 
目前，电力开关柜设备种类繁多且分散、面积广、接线复杂，且大都采用有线监测与控制系统来保证开关状态的正常，这在布线复杂和海量数据的情况下，存在很大的安全隐患，如不能及时准确地发现和处理，将影响人们的生产生活，并带来重大的经济损失。 
3.发明内容
本发明的目的是提供一种基于多种无线通信的电力开关控制器，该仪器集电源模块、无线数据通信、数据信息的处理、数据的存储以及电力开关模块五个部分，目的是为用户提供一种价格低廉、性能稳定、安装以及维护便捷的电力开关柜开关状态监测控制器。 
一种基于多种无线通信的电力开关控制器，主要是用于智能电力测控领域，它包括以下几个模块：电源模块、无线通信模块、数据处理模块、数据存储模块以及电力开关模块五个部分。其中，电源模块采用开关电源设计，输出电压稳定，用来给整个系统供电；无线通信模块主要负责与环境信息采集端的数据通信，并将接收到的信息发送给数据处理模块；数据处理模块则负责整个系统的无线数据的处理、磁阀通断信号以及各个外设的开关的管理；数据存储模块主要负责存储一些设定的参数值；电力开关主要负责将处理模块发送过来的指令信号转换为电力开关相对应的动作。 
本设备中，无线通信部分的通信方式可以选择，既支持433MHZ的SI4432的无线通信方式同时也支持2.4GHZ的Zigbee的无线组网通信方式。 
本设备中，电力开关的开关阀值的设置支持多种途径，一种是通过无线来远程设置，另一种是利用485来远程设置，最后一种便是通过我们设备上通过光耦隔离预留出来的两个输入输出接口来实现阀值的设置。当系统接收到设置的参数时，系统会自动将设置的参数值存 储到存储单元中，即使系统掉电或者重启都不会丢失掉数据。 
本设备除了上述的五个部分外还包括：电源电压检测模块、485通信模块以及光耦隔离输入模块。其中系统采用12V直流供电，通过电源电压检测模块测得电源的电压值的变化；485通信模块采用MAX485芯片设计，传输距离远，信号稳定；光耦隔离输入模块采用LTP521芯片设计，将外部输入与整个系统相隔离，增强系统的安全性。 
4.附图说明
图1是本发明的系统硬件结构图 
图2是本发明的单片机最小系统 
图3是本发明的电源模块12V转5V电路 
图4是本发明的电源模块5V转3.3V电路 
图5是本发明的系统存储模块电路 
图6是本发明的光耦输出电路2 
图7是本发明的继电器控制电路 
图8是本发明无线接口电路 
图9是本发明的复位以及调试电路 
图10是本发明的光耦隔离输入电路 
图11是本发明的软件系统流程图 
5.具体实施方式
下面结合相关的附图来对本设备做进一步的详细说明。 
A.设备详细运行的基本流程 
如附图1所示，本设备是基于多种无线通信的电力开关控制器，该设备的系统组成包括：电源模块1、无线通信模块4、数据处理模块3(主控芯片STM32F103C8T6)、数据存储模块6以及电力开关控制模块9五个部分组成。电源模块1采用LM2596开关电源实现直流12V至5V的降压转换。电源电压检测模块2用于测量系统的供电电压。无线通信模块4负责整个系统与外界的数据通信，主要接受当前环境下的温湿度、无线开关时间以及返回电压值、电力开关状态等信息。液晶显示模块5用来显示控制器的一些状态信息。数据存储模块6用来存储一些防止系统掉电后遗失的数据，主要包括：设备的ID号、温湿度的阀值、无线模块开关的时间等等。电力开关控制模块9主要由光耦以及继电器组成，负责电磁阀的通断。仪器具体的运作方式如附图2下：首先上电启动整个仪器1，然后初始化各个外部设备2，接下来读取存储模块中的数据3，包括设备的ID号、温湿度的阀值以及无线模块的开关时间，下一步打开无线模块4接受数据，并将数据5发送给数据处理模块6，最后数据处理模块6通过电力开关控制电路7来打开8和关闭9。 
B.仪器基本线路连接说明 
图2是本发明的单片机STM32F103C8T6最小系统，其引脚用于与系统其它模块通信并控制设备的启动；图3中的电源电路采用12V的外接直流电源，通过LM2596转换至5V直流电源在通过图4中的AMS1117转换至3.3V的直流电压，用来为系统提供5V以及3.3V的电源供应；图5为系统的存储模块，采用I2C的通信方式，主要存储一些系统的设定值。图6、图7为系统的继电器控制电路接线图，系统通过控制继电器的开关从而控制电力开关的关断；图8为系统的无线模块的转接板，支持两种无线通信方式；图9为系统的程序调试以及复位电路，本系统的下载口为20PIN的JLINK下载口，复位采用上电复位的方式；图10为系统的光耦隔离输入电路，增强系统的抗干扰能力。 
C.主要技术参数 
工作电压：DC12V-24V 
工作电流：500mA(12V DC) 
无线通信距离：0-500M 
无线工作频率：2.4GHZ(Zigbee)、433MHZ(SI4432) 
使用环境：0-50℃ 
连接方式：RS485串口 
继电器型号：SRD-05VDC_SL_C。 

Claims (4)

1.一种基于多种无线通信的电力开关控制器，主要是用于智能电力测控领域，它包括以下几个模块：电源模块、无线通信模块、数据处理模块、数据存储模块以及电力开关模块五个部分。其中，电源模块采用开关电源设计，输出电压稳定，用来给整个系统供电；无线通信模块主要负责与环境信息采集端的数据通信，并将接收到的信息发送给数据处理模块；数据处理模块则负责整个系统的无线数据的处理、磁阀通断信号以及各个外设的开关的管理；数据存储模块主要负责存储一些设定的参数值；电力开关主要负责把处理模块发送过来的指令信号转换为电力开关相对应的动作。
2.根据权利要求1所诉的基于多种无线通信的电力开关控制器，其特征在于：无线传输距离较远，穿透能力强，节点不需要太多就可以完成大面积的覆盖，极大程度上降低了安装以及维护的成本。
3.根据权利要求1所诉的基于多种无线通信的电力开关控制器，其特征在于：系统自带了时钟的功能，系统只需在对应的时间段唤醒处理器并打开相应的外设，从而大幅度的降低了功耗。
4.根据权利要求1所诉的基于多种无线通信的电力开关控制器，其特征在于：系统通信方式具有多样化，除了433MHZ的无线通信方式外，系统还预留了2.4GHZ的Zigbee通信以及485的通信方式。
根据权利要求1所诉的基于多种无线通信的电力开关控制器，其特征在于：系统的电力开关模块采用了输入输出隔离方式来实现，使得系统的性能更加的稳定。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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