CN105242593A - 一种物联网智能二次设备的自动互联系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统，它在现有变电站二次设备光纤、电缆等通信基础上，增加物联网技术，使之能够将装置网络信息、测量信息、设备状态、视频数据等二次运行数据通过网络传输到物联网终端，由物联网终端对上送信息进行监控、存储、管理。该系统由传感器单元层、网络层、应用层组成。所述网络层中路由器将各二次设备中物联网模块发出的信息上送到互联网或电力专网。所述应用层将互联网或电力专网上的信息进行汇集、转换、分析数据工作。

Description

一种物联网智能二次设备的自动互联系统

技术领域

本发明属于电力系统领域，特别是涉及到一种物联网智能二次设备的自动互联系统。

背景技术

电力系统二次设备是对一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节的补充设备。相对于一次设备，二次设备其数量庞大、种类繁多。目前的二次设备管理采用专用互联网进行管理，各二次设备所采集信息通过专用网络上送至控制终端。二次设备安装时均由工程人员按照设计要求进行设备的网络地址的设定。工作内容繁琐，工作量大，内容繁琐，浪费大量人力物力。且当传统网络出现问题是设备工作状态不能传至控制终端，及时采取相应措施。

物联网是利用RFID(RadioFrequencyIdentificatin,射频自动识别)、无线数据信息等技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。物品能够在无需人工干预的条件下，在网络彼此进行“交流”，通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

将电力系统二次设备与物联网技术结合可以很好的解决二次设备在进行组网时的繁琐情况，同时可以对二次设备进行智能管理。特别是在一些网络组态经常发生变化的使用环境有着不可替代的优势。同时对二次设备使用的传统网络起到补充及后备通信的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统，它在现有变电站二次设备光纤、电缆等通信基础上，增加物联网技术。使之能将装置网络信息、测量信息、设备状态、视频数据等二次运行数据通过网络传输到物联网终端，由物联网终端对上送信息进行监控、储存、管理。

为实现上述目的，本发明的提供如下技术方案：

一种物联网智能二次设备的自动互联系统，由传感器单元层、网络层、应用层组成：

所述传感器单元层由测控装置物联网智能单元、PMU装置物联网智能单元、保护装置物联网智能单元、交换机装置物联网智能单元、GPS对时装置物联网智能单元、UPS装置物联网智能单元、通信管理机物联网智能单元、五防系统物联网智能单元、个人移动物联网查询终端、红外防越界物联网智能单元、视频监控物联网智能单元所组成。

所述网络层中路由器将各二次设备中物联网模块发出的信息上送至互联网或电力专网。

所述应用层将互联网或电力专网上的信息进行汇集、转换、分析数据工作。

所述传感器单元层中的每个模块中均设置一物联网智能模块，所述物联网智能模块集成了各种传感器，并放置于二次设备内部，所述物联网智能模块与二次设备共享采集信息、共享电源系统、记录二次设备的运行状态信息，同时与其它二次设备中物联网智能模块进行自动组网，自动分配地址信息，进行信息互联，可完成故障的初步判断等功能。其中的传感器包括用于图像、红外、重力、人体感应的传感器。

1.所述测控装置物联网智能单元由测控模块和物联网智能模块组成。

测控模块采集运行设备的电压、电流、接点状态的电气参数，完成电能检测、分析、控制功能，同时将这些数据上传至电力专网供远程监控；物联网智能模块与测控模块共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对测控装置物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况、进行监测将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网智能模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网终端，能够在测控装置物联网单元通电与不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将测控装置物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询；在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统起到后备通信的作用；

2.所述PMU装置物联网智能单元由PMU模块和物联网智能模块组成。

PMU模块完成电网运行中全部测量通道的向量数据、频率数据监测和记录；同步时钟信号的处理；同时将这些数据上传至电力专网供远程监控；物联网智能模块与PMU模块共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对PMU装置物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况进行监测，将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网查寻终端，能够在PMU装置物联网单元通电不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将PMU装置物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询。在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统可以起到后备通信的作用。

3.所述保护装置物联网智能单元由保护模块和物联网智能模块组成。

保护模块完成电网运行中各一次设备发生故障的情况下，将一次故障设备切除，保证电网安全可靠运行。同时将这些动作事件上传至电力专网供远程监控。物联网智能模块与保护模块共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对保护装置物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况进行监测，将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网查寻终端，能够在保护装置物联网单元通电和不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将保护装置物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询。在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统可以起到后备通信的作用。

4.所述交换机装置物联网智能单元由交换机模块和物联网智能模块组成。

交换机模块完成电力系统电力专网上各二次设备间的信息交互，将信息上送至上一层网络；物联网智能模块与交换机模块共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对交换机装置物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况进行监测，将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网查寻终端，能够在交换机装置物联网单元通电和不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将交换机装置物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询。在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统可以起到后备通信的作用。

5.所述GPS对时装置物联网智能单元由GPS对时模块和物联网智能模块组成。

GPS对时模块完成对基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统中设备的卫星对时工作，保证系统的网络时间统一。物联网智能模块与GPS对时模块共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对GPS对时装置物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况、进行监测，将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网查寻终端，能够在GPS对时装置物联网单元通电和不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将GPS对时装置物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询。在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统可以起到后备通信的作用。

6.所述UPS装置物联网智能单元由UPS模块和物联网智能模块组成。

UPS模块完成对基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统中关键设备的应急供电功能。物联网智能模块与UPS模块共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对UPS装置物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况、进行监测，将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网查寻终端，能够在UPS装置物联网单元通电和不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将UPS装置物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询。在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统可以起到后备通信的作用。

7.所述通信管理机物联网智能单元由通信管理机和物联网智能模块组成。

通信管理机模块完成多规约多通信接口的转换功能。物联网智能模块与通信管理机共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对通信管理机装置物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况、进行监测，将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网查寻终端，能够在通信管理机装置物联网单元通电和不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将通信管理机装置物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询。在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统可以起到后备通信的作用。所述五防系统物联网智能单元由五防系统和物联网智能模块组成。

8.五防系统物联网智能单元由五防系统模块和物联网智能模块组成。

五防系统模块完成防止误分、合断路器，防止带负荷分合隔离开关，防止带电接地线，防止带地线合断路器，防止误入带点隔间的基本功能。物联网智能模块与五防系统共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对五防系统物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况、进行监测，将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网查寻终端，能够在五防系统物联网单元通电和不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将五防系统物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询。在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统可以起到后备通信的作用。

9.所述个人移动物联网查询终端完成基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统中二物联网次智能设备信息的读取和管理。

10.所述红外防越界物联网智能单元布置在重要设备周围设置预警区域，当有人员误入预警区域时，红外防越界物联网单元可通过基于物联网技术的二次设备智能互联系统向个人移动物联网终端及物联网监控机乃至远程物联网后台发出声、光、信息报文等提示。

11.所述视频监控物联网智能单元针对现场进行实时监控并将画面通过基于物联网技术的二次设备智能互联系统向个人终端及物联网监控机乃至远程物联网后台发送现场视频、照片。使运行人员能够及时了解设备情况。

本发明的有益效果：本发明的物联网二次设备的自动互联系统在二次设备传统通信网络出现故障的情况下还可以起到应急通信的作用，电力系统安全、稳定运行。

附图说明

图1本发明的物联网只能二次设备的自动互联系统结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种物联网二次设备的自动互联系统，是基于物联网技术的电力系统二次设备的互联系统，本系统将测控装置物联网智能单元、PMU装置物联网智能单元、保护装置物联网智能单元、交换机装置物联网智能单元、GPS对时装置物联网智能单元、UPS装置物联网智能单元、通信管理机物联网智能单元、五防系统物联网智能单元中集成的传感器单元层、通过网络层，传至应用层与监控系统连接，监控系统再通过电力专网与远程数据中心联接构成。

现场工作人员可通过个人移动物联网查询终端在巡检过程中完成对基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统中设备状态的读取、评估。

如图1所示，基于物联网技术的电力系统二次设备互联网系统中的传感器单元层中的各物联网智能单元功能及组成如下：

一、测控装置物联网智能单元，包括测控模块及物联网智能模块。测控模块可以采集运行设备的电压、电流、接点状态等电气参数，完成电能检测、分析、控制等功能。同时将这些数据上传至电力专网供远程监控。物联网智能模块与测控模块共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对测控装置物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况、进行监测将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网终端，能够在测控装置物联网单元通电与不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将测控装置物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询；在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统可以起到后备通信的作用。

二、PMU装置物联网智能单元，包括PMU模块及物联网智能模块。PMU模块可以完成电网运行中全部测量通道的向量数据、频率数据监测和记录；同步时钟信号的处理。同时将这些数据上传至电力专网供远程监控。物联网智能模块与保护模块共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对保护装置物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况进行监测，将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网查寻终端，能够在PMU装置物联网单元通电不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将PMU装置物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询。在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统可以起到后备通信的作用。

三、保护装置物联网智能单元，包括保护模块及物联网智能模块。保护模块可以完成电网运行中各一次设备发生故障的情况下，将一次故障设备切除，保证电网安全可靠运行。同时将这些动作事件上传至电力专网供远程监控。物联网智能模块与保护模块共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对保护装置物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况进行监测，将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网查寻终端，能够在保护装置物联网单元通电和不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将保护装置物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询。在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统可以起到后备通信的作用。

四、交换机装置物联网智能单元，包括交换机模块及物联网智能模块。交换机模块可以完成电力系统电力专网上各二次设备间的信息交互。将信息上送至上一层网络。物联网智能模块与交换机模块共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对交换机装置物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况进行监测，将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网查寻终端，能够在交换机装置物联网单元通电和不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将交换机装置物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询。在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统可以起到后备通信的作用。

五、GPS对时装置物联网智能单元，包括GPS对时模块及物联网智能模块。GPS对时模块可以完成对基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统中设备的卫星对时工作，保证系统的网络时间统一。物联网智能模块与GPS对时模块共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对GPS对时装置物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况、进行监测，将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网查寻终端，能够在GPS对时装置物联网单元通电和不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将GPS对时装置物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询。在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统可以起到后备通信的作用。

六、UPS装置物联网智能单元，包括UPS对时模块及物联网智能模块。UPS模块可以完成对基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统中关键设备的应急供电功能。物联网智能模块与UPS模块共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对UPS装置物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况、进行监测，将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网查寻终端，能够在UPS装置物联网单元通电和不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将UPS装置物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询。在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统可以起到后备通信的作用。

七、通信管理机装置物联网智能单元，包括通信管理机模块及物联网智能模块。通信管理机模块可以完成多规约多通信接口的转换功能。物联网智能模块与通信管理机共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对通信管理机装置物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况、进行监测，将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网查寻终端，能够在通信管理机装置物联网单元通电和不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将通信管理机装置物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询。在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统可以起到后备通信的作用。

八、五防系统物联网智能单元，包括五防系统模块及物联网智能模块。五防系统模块可以完成防止误分、合断路器，防止带负荷分合隔离开关，防止带电接地线，防止带地线合断路器，防止误入带点隔间的基本功能。物联网智能模块与五防系统共享数据和电源，同时应用自身的多个传感器对五防系统物联网智能单元的单元内部工作电压、振动情况、湿度情况、温度情况、人员巡检情况、进行监测，将异常信息写入物联网模块自身的身份芯片；依靠物联网模块自身的身份芯片能够记录设备出厂、投产、运行中异常信息，通过个人移动物联网查寻终端，能够在五防系统物联网单元通电和不通电的情况下直接进行读取；与现场带有物联网智能模块的二次设备进行自动组网，进行信息交流；将五防系统物联网智能单元工作情况通过网络层传至用户层，发布于专业网页，方便各种终端查询。在电力专网出现异常的情况下，基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统可以起到后备通信的作用。

九、个人移动物联网查询终端，可以完成基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统中二物联网次智能设备信息的读取和管理。

十、红外防越界物联网单元可以布置在重要设备周围设置预警区域，当有人员误入预警区域时，红外防越界物联网单元可通过基于物联网技术的二次设备智能互联系统向个人移动物联网终端及物联网监控机乃至远程物联网后台发出声、光、信息报文等提示。

十一、视频监控物联网智能单元能够针对现场进行实时监控并将画面通过基于物联网技术的二次设备智能互联系统向个人终端及物联网监控机乃至远程物联网后台发送现场视频、照片。使运行人员能够及时了解设备情况。

本系统在使用时配置网络物联网服务器，即根据所采用的物联网网络的实际需要配置相应的无线路由器或有线路由器，接入网络物联网服务器。由网络物联网服务器将图像、视频、状态信息上送至上级网络。

在远程监控中心设置远程物联网监控服务器，使用基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统的管理软件，接收并存储下层网络各物联网智能单元上送数据。

本发明的实施方式不限于此，在本发明上述基本技术思想前提下，按照本领域的普通技术知识和惯用手段对本发明内容所做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (3)

1.一种物联网智能二次设备的自动互联系统，其特征在于：该系统由传感器单元层、网络层、应用层组成：

所述传感器单元层由测控装置物联网智能单元、PMU装置物联网智能单元、保护装置物联网智能单元、交换机装置物联网智能单元、GPS对时装置物联网智能单元、UPS装置物联网智能单元、通信管理机物联网智能单元、五防系统物联网智能单元、个人移动物联网查询终端、红外防越界物联网智能单元、视频监控物联网智能单元所组成；

所述网络层中路由器将各二次设备中物联网模块发出的信息上送至互联网或电力专网；

所述应用层将互联网或电力专网上的信息进行汇集、转换、分析数据工作；

所述传感器单元层中的每个模块中均设置一物联网智能模块，所述物联网智能模块集成了各种传感器，并放置于二次设备内部，所述物联网智能模块与二次设备共享采集信息、共享电源系统、记录二次设备的运行状态信息，同时与其它二次设备中物联网智能模块进行自动组网，自动分配地址信息，进行信息互联，完成故障的初步判断功能。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述传感器包括用于图像、红外、重力、人体感应的传感器。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述测控装置物联网智能单元由测控模块和物联网智能模块组成；

所述PMU装置物联网智能单元由PMU模块和物联网智能模块组成；

所述保护装置物联网智能单元由保护模块和物联网智能模块组成；

所述交换机装置物联网智能单元由交换机模块和物联网智能模块组成；

所述GPS对时装置物联网智能单元由GPS对时模块和物联网智能模块组成；

所述UPS装置物联网智能单元由UPS模块和物联网智能模块组成；

所述通信管理机物联网智能单元由通信管理机和物联网智能模块组成；

所述五防系统物联网智能单元由五防系统模块和物联网智能模块组成；

所述个人移动物联网查询终端完成基于物联网技术的电力系统二次设备互联系统中二物联网次智能设备信息的读取和管理；

所述红外防越界物联网智能单元布置在重要设备周围设置预警区域，当有人员误入预警区域时，红外防越界物联网单元可通过基于物联网技术的二次设备智能互联系统向个人移动物联网终端及物联网监控机乃至远程物联网后台发出提示；

所述视频监控物联网智能单元针对现场进行实时监控并将画面通过基于物联网技术的二次设备智能互联系统向个人终端及物联网监控机乃至远程物联网后台发送现场视频、照片。