CN105337422A - 基于物联网的智能供配电管理系统 - Google Patents

基于物联网的智能供配电管理系统 Download PDF

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本发明公开了一种基于物联网的智能供配电管理系统,旨在代替传统的供配电系统,实现供配电管理的无线化、网络化、智能化。它包括电力数据采集系统、物联网络传输系统、远程后台监控系统三个子系统。电力数据采集系统由电力设备、智能化仪表、数据采集传感器构成,物联网络传输系统由无线透传终端、无线中继器、无线中心基站构成,远程后台监控系统由工控机监控、移动终端监控、以太网络监控构成。工控机监控由工控机、监控界面、通信服务器、数据库设备构成,移动终端监控由GPRS/4G通信模块、GPRS/4G无线网络、手持移动终端设备构成,以太网络监控由光纤通信、以太网络、网络终端设备构成。

Description

基于物联网的智能供配电管理系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种供配电管理系统,具体涉及一种基于物联网的智能供配电管理系统。
背景技术
[0002] 在供配电系统,对现场设备的电力数据监测和电能质量的管理是电力值班人员的一项重要职能。在传统领域,由于没有实现供配电系统的智能化,值班人员若需获得供配电的实时数据,必须亲临电力设备现场,对供配电的数据和电能情况进行逐一记录和上报,导致了工作的繁琐和沉重。此外,由于对实时数据的掌握也只是阶段性而非连续性,往往导致了供配电设备的一些潜在和隐形故障不能被及时发现,错过了最佳的事故处理时间。
[0003] 在传统的有线监控供配电领域,由于对电力数据采用的是有线传输和监测而非无线方式,虽然实现了电力设备现场的无人值守,但由于前期需要铺设大量的电力电缆,导致了施工成本和人力成本的大量增加。鉴于电缆铺设和施工成本问题,传统的有线监控方式主要应用于变电站级,难于大众化。
[0004] 鉴于上述分析,传统供配电系统不足之处是:供配电系统的电力数据监控和电能管理通常采用人工值守或有线远程监控方式,导致了人工成本和电力电缆铺设成本的增加,且受到布线空间和传输距离的限制;传统采用人工值守方式,除非亲临现场否则无法实时采集现场设备的运行数据;传统采用电力数据有线监控方式,由于现场需要铺设大量电力电缆,而且通常布线繁杂,一旦设备或线路出现故障,导致事故排查非常困难;传统的有线布线和监控方式,对于遭遇火灾或短路事故,导致设备线路烧毁后而无法及时恢复线路的困境;传统方式没有采用手持移动终端设备如手机等远程无线收集和查看实时数据;传统方式没有采用工业以太网络和光纤网络实行电力采集数据的远程网络监控。
发明内容
[0005] 本发明克服了现有技术中的不足,提供一种对电力设备进行实时数据采集、无线网络传输、远程后台监控的基于物联网的智能供配电管理系统。
[0006] 为了解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:一种基于物联网的智能供配电管理系统,包括电力数据采集系统、物联网络传输系统、远程后台监控系统三个子系统。所述电力数据采集系统由电力设备、智能化仪表、数据采集传感器构成,所述物联网络传输系统由无线透传终端、无线中继器、无线中心基站构成,所述远程后台监控系统由工控机监控、移动终端监控、以太网络监控三部分构成;所述工控机监控由工控机、监控界面、通信服务器、数据库设备构成,所述移动终端监控由GPRS/4G通信模块、GPRS/4G无线网络、手持移动终端设备构成,所述以太网络监控由光纤通信、以太网络、网络终端设备构成。
[0007] 所述电力设备、智能化仪表、数据采集传感器通过串口通信方式与无线透传终端连接,所述无线透传终端、无线中继器与无线中心基站构成无线数据传输网络,所述无线数据传输网络为物联网,所述无线中心基站经通信服务器或直接以串口通信方式与工控机连接,工控机与数据库设备连接;所述手持移动终端设备通过GPRS/4G无线网络无线连接到GPRS/4G通信模块,GPRS/4G通信模块和通信服务器连接,所述网络终端设备经以太网络通过光纤通信与通信服务器连接。
[0008] 所述监控界面、手持移动终端设备、网络终端设备用于接收及显示远程采集到的现场设备的电力数据,所述监控界面基于组态软件二次开发形成,且可实现对现场电力设备的远程操作。
[0009] 进一步地,所述的无线透传终端用于透明传输数据,无线中继器用于接力、中转数据,无线中心基站用于构建和管理无线网络,采集的数据由无线透传终端或经无线中继器传输到无线中心基站,然后由无线中心基站上传到工控机,存储于数据库设备并显示于监控界面。
[0010] 进一步地,所述的智能化仪表、数据采集传感器安装于电力设备内部,用于电力数据的采集。
[0011] 进一步地,所述的智能化仪表、无线透传终端、无线中继器、无线中心基站均带有工业通信串口。
[0012] 进一步地,所述的通信服务器和工业通信串口带有RS232、RS485、USB或RS45网络接口。
[0013] 进一步地,所述的光纤通信由编码器、发射光端机、接收光端机、解码器构成,用于对采集数据的光纤传输。
[0014] 进一步地,所述的监控界面安装于工控机上,用于电力采集数据的综合管理,监控界面基于组态软件二次开发形成,且可实现对现场电力设备的远程操作。
[0015] 进一步地,所述的监控界面包括如下子界面:用户登陆界面、智能配电系统界面、电力设备布置界面、电力系统运行界面、实时数据曲线界面、实时报警信息界面、历时数据查询界面、实时数据柱状界面、实时数据饼状界面、电能质量监控界面。
[0016] 进一步地,所述的子界面的上方均带有下拉菜单,通过点击下拉菜单各子界面之间能相互切换,各子界面实时动态显示采集到的电力数据。
[0017] 进一步地,所述的子界面的功能还包括:通过点击各子界面上的电力设备图形,能自动切换到相应的电力设备实时数据运行状态界面。
[0018] 本发明的有益效果是:
(1)采用新型的无线网络通信技术、计算机控制技术、工业总线技术、数据库技术以及图形界面技术,实现了供配电设备管理的高效率、低成本和智能化;
(2)通过无线采集、无线组网、无线传输方式,对供配电系统设备的现场数据和电能质量实时监测及远程管理,取代了传统的供配电系统专人值守或有线监控的设备管理系统;
(3)采用手机等手持移动终端设备,实现了远程无线收集和查看实时数据,采用工业以太网络和光纤网络,实现了电力采集数据的远程网络监控;
(4)物联网络传输系统不受空间距离限制,手持移动终端设备的GPRS/4G无线网络数据传输可跨越国际领域,大大降低了安装和维护成本;
(5)无线透传终端可直接与无线中心基站无线连接,也可通过各无线中继器间接与无线中心基站通信,方式的选择取决于无线透传终端离无线中心基站的距离远近,且自动进行; (6)无线中继器通过中转或直接传递的方式,将采集的数据传送给离自身距离最近的网络节点,彼此以手拉手或跳跃的方式把数据传递到网络无线中心基站,然后由该无线中心基站完成数据管理,并以打包的形式将数据上传到远程数据监控中心,且自动进行;
(7)监控界面具有用户登陆身份验证功能,用户进入监控界面后,通过点击下拉菜单或各子界面中的电力设备图形,即可自动切换到需要的相关监控子界面并查看实时运行数据,实现了监控界面的图形化、人性化、可视化管理。
附图说明
[0019]图1是基于物联网的智能供配电管理系统的工作原理示意图;
图2是监控界面的功能结构示意图。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图说明本发明具体实施方式。
[0021] 如图1所示,本发明的一种基于物联网的智能供配电管理系统,包括电力数据采集系统、物联网络传输系统、远程后台监控系统三个子系统。所述电力数据采集系统由电力设备、智能化仪表、数据采集传感器构成,所述物联网络传输系统由无线透传终端、无线中继器、无线中心基站构成,所述远程后台监控系统由工控机监控、移动终端监控、以太网络监控三部分构成;所述工控机监控由工控机、监控界面、通信服务器、数据库设备构成,所述移动终端监控由GPRS/4G通信模块、GPRS/4G无线网络、手持移动终端设备构成,所述以太网络监控由光纤通信、以太网络、网络终端设备构成。
[0022] 所述电力设备、智能化仪表、数据采集传感器通过串口通信方式与无线透传终端连接,串口通信方式包括RS485或RS232通信,所述无线透传终端、无线中继器与无线中心基站构成无线数据传输网络,所述无线数据传输网络为物联网,所述无线中心基站经通信服务器或直接以串口通信方式与工控机连接,工控机与数据库设备连接;所述手持移动终端设备通过GPRS/4G无线网络无线连接到GPRS/4G通信模块,GPRS/4G通信模块和通信服务器连接,所述网络终端设备经以太网络通过光纤通信与通信服务器连接。
[0023] 所述监控界面、手持移动终端设备、网络终端设备用于接收及显示远程采集到的现场设备的电力数据。监控界面基于组态软件二次开发形成,且可实现对现场电力设备的远程操作。手持移动终端设备包括移动通信设备,如手机、掌上电脑等,网络终端设备包括网路计算机、终端显示器、打印机及附属设备等。
[0024] 本发明的一种优选方式,所述的无线透传终端用于透明传输数据,无线中继器用于接力、中转数据,无线中心基站用于构建和管理无线网络,采集的数据由无线透传终端或经无线中继器传输到无线中心基站,然后由无线中心基站上传到工控机,存储于数据库设备并显示于监控界面。
[0025] 本发明的一种优选方式,所述的智能化仪表、数据采集传感器安装于电力设备内部。智能化仪表具有串口通信功能,能外传自身仪表数据。智能化仪表、数据采集传感器均用于电力数据的实时采集和上传。
[0026] 本发明的一种优选方式,所述的智能化仪表、无线透传终端、无线中继器、无线中心基站均带有工业通信串口。无线透传终端用于数据的透明传输,无线中继器用于数据的接力、中转和传递,无线中心基站用于无线网络的构建和管理,并打包上传网络数据。
[0027] 本发明的一种优选方式,所述的通信服务器和工业通信串口带有RS232、RS485、USB或RS45网络接口。
[0028] 如图2所示,本发明的一种优选方式,所述的监控界面安装于工控机上,用于电力采集数据的综合管理,监控界面基于组态软件二次开发形成,且可实现对现场电力设备的远程操作。
[0029] 本发明的一种优选方式,所述的监控界面包括如下子界面:用户登陆界面、智能配电系统界面、电力设备布置界面、电力系统运行界面、实时数据曲线界面、实时报警信息界面、历时数据查询界面、实时数据柱状界面、实时数据饼状界面、电能质量监控界面等。
[0030] 用户登陆界面有用户登录系统入口和退出系统入口,实现用户登录权限的管理; 智能配电系统界面用于全面动态模拟展示整个智能配电系统的系统结构,包括直观展示电力数据采集系统、物联网络传输系统、远程后台监控系统三个子系统,以及数据信号在各系统间的传递关系;
电力设备布置界面用于直观再现现场各电力设备和它们的布置关系图,动态显示各现场电力设备上的实时电力数据和设备运行状态;
电力系统运行界面用于动态显示电力设备的一次电力线路运行图,直观模拟展示现场电力设备的分合状态、彼此的连锁关系以及是否带电情况等;
实时数据曲线界面用于通过曲线条动态显示现场电力设备的选定的电力数据的实时变化值、比例对应关系和变化规律等;
实时报警信息界面用于实时显示现场电力设备的数据报警信息和设备的故障报警信息;
历时数据查询界面用于提供电力设备的历史运行状况查询,包括电力数据查询和故障信息查询等,可通过输入小时、日期、月份和年份的方式查询历史数据,且具有数据输出、打印功能;
实时数据柱状界面用于通过数据柱状分布图动态显示现场电力设备的选定的电力数据的实时变化值、比例对应关系和变化规律等;
实时数据饼状界面用于通过数据饼状分布图动态显示现场电力设备的选定的电力数据的实时变化值、比例对应关系和变化规律等;
电能质量监控界面实施登陆权限管理,用于记录和动态显示现场各电力设备的用电负荷量、电能质量、功率因数、有功功率、无功功率、总功率、功率峰谷值、负荷分布值等电能管理数据,为决策者提供电能质量数据分析和管理依据。
[0031] 通过点击监控界面的各子界面的相应模拟操作按钮,可实现对现场电力设备的实际操作和远程控制。
[0032] 本发明的一种优选方式,所述的子界面的上方均带有下拉菜单,通过点击下拉菜单各子界面之间能相互切换,各子界面实时动态显示采集到的电力数据。
[0033] 本发明的一种优选方式,所述的子界面的功能还包括:通过点击各子界面上的电力设备图形,能自动切换到相应的电力设备实时数据运行状态界面。
[0034] 以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于物联网的智能供配电管理系统,包括电力数据采集系统、物联网络传输系统、远程后台监控系统三个子系统,其特征在于:所述电力数据采集系统由电力设备、智能化仪表、数据采集传感器构成,所述物联网络传输系统由无线透传终端、无线中继器、无线中心基站构成,所述远程后台监控系统由工控机监控、移动终端监控、以太网络监控三部分构成;所述工控机监控由工控机、监控界面、通信服务器、数据库设备构成,所述移动终端监控由GPRS/4G通信模块、GPRS/4G无线网络、手持移动终端设备构成,所述以太网络监控由光纤通信、以太网络、网络终端设备构成; 所述电力设备、智能化仪表、数据采集传感器通过串口通信方式与无线透传终端连接,所述无线透传终端、无线中继器与无线中心基站构成无线数据传输网络,所述无线数据传输网络为物联网,所述无线中心基站经通信服务器或直接以串口通信方式与工控机连接,工控机与数据库设备连接;所述手持移动终端设备通过GPRS/4G无线网络无线连接到GPRS/4G通信模块,GPRS/4G通信模块和通信服务器连接,所述网络终端设备经以太网络通过光纤通信与通信服务器连接; 所述监控界面、手持移动终端设备、网络终端设备用于接收及显示远程采集到的现场设备的电力数据,所述监控界面基于组态软件二次开发形成,且可实现对现场电力设备的远程操作。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能供配电管理系统,其特征是:所述的无线透传终端用于透明传输数据,无线中继器用于接力、中转数据,无线中心基站用于构建和管理无线网络,采集的数据由无线透传终端或经无线中继器传输到无线中心基站,然后由无线中心基站上传到工控机,存储于数据库设备并显示于监控界面。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的智能供配电管理系统,其特征是:所述的智能化仪表、数据采集传感器安装于电力设备内部,用于电力数据的采集。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的智能供配电管理系统,其特征是:所述的智能化仪表、无线透传终端、无线中继器、无线中心基站均带有工业通信串口。
5.根据权利要求1或4所述的基于物联网的智能供配电管理系统,其特征是:所述的通信服务器和工业通信串口带有RS232、RS485、USB或RS45网络接口。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的智能供配电管理系统,其特征是:所述的光纤通信由编码器、发射光端机、接收光端机、解码器构成,用于对采集数据的光纤传输。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的智能供配电管理系统,其特征是:所述的监控界面安装于工控机上,用于电力采集数据的综合管理,监控界面基于组态软件二次开发形成,且可实现对现场电力设备的远程操作。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的智能供配电管理系统,其特征是:所述的监控界面包括如下子界面:用户登陆界面、智能配电系统界面、电力设备布置界面、电力系统运行界面、实时数据曲线界面、实时报警信息界面、历时数据查询界面、实时数据柱状界面、实时数据饼状界面、电能质量监控界面。
9.根据权利要求8所述的基于物联网的智能供配电管理系统,其特征是:所述的子界面的上方均带有下拉菜单,通过点击下拉菜单各子界面之间能相互切换,各子界面实时动态显示采集到的电力数据。
10.根据权利要求8所述的基于物联网的智能供配电管理系统,其特征是:所述的子界面的功能还包括:通过点击各子界面上的电力设备图形,能自动切换到相应的电力设备实时数据运行状态界面。
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