CN107196417A - 基于LoRa通讯技术的低压配电运行状态远程监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种基于LoRa通讯技术的低压配电运行状态远程监测系统，通过传感器将数据传输给可编程单片机完成对数据的采集整理，通过LoRa终端和集中器的远程通讯完成了数据的长距离传输，通过cc3200与路由器联网实现了数据的汇总上传。由于使用了LoRa通讯技术，系统整体功耗低，单个数据采集模块的成本较低，可以大范围使用组网。网络结构简单，提高了系统稳定性。上传数据到云平台后，可使用手机应用查看，也可登录电脑查看或进行其他操作，实现了多平台监测。
Description
技术领域
本发明涉及通信，电力和智能电网领域，尤其涉及一种基于LoRa通讯技术的低压配电运行状态远程监测系统。
背景技术
低功耗广域网（LPWAN,Low Power Wide Area Network）是一种新兴物联网通讯技术，与传统的通讯技术相比，具有低功耗、远距离、低成本、覆盖面广的优点。在网络部署上可将LPWAN技术分为两大类，一类是利用运营商的蜂窝网络基站进行通讯，即利用授权频谱进行通讯，NB-iot通讯技术就属于属于此类通讯方式；另一类是是使用非授权频谱进行通讯，即无需借助蜂窝网络而进行独立组网通讯，lora、sigfox、Nwave等技术都属于此类通讯技术。相比于授权频谱的LPWAN通讯技术，非授权频谱网络具有部署速度快、部署成本低、灵活性高等特点。
Lora技术是Semtech公司发布的一种远距离低功耗传输技术，是LPWAN通信技术中的一种。其调制方式相对于其他通信方式大大增加了通信距离，可广泛应用于各种场合的远距离低速率物联网无线通信领域。Lora技术目前主要应用与物联网领域，Lora通讯技术与其他非授权LPWAN技术相比的优势在于，其分辨频率较高，网络可靠性强，功耗极低，一节5号锂电池可为一台lora终端设备供电5年以上。Lora网络构架是星形拓扑网络，即每个终端节点和网关可以直接进行信息互通，不但减少了网络运行的复杂程度，而且有效的降低了功耗。Lora网络由架构由终端、中继器、集中器（云平台）和其他服务器组成。
目前，智能化和自动化已经成为各个领域的发展方向，电网的建设亦不例外。电网智能化是建立在先进通讯技术、传感技术和控制技术基础上的，为保障电力系统可靠、安全、经济、高效运行，首先需要采用多种技术手段对电网运行状态进行实时监测，进而才能将获取到的电网运行数据加以分析处理、实现电网故障监测预警等关键应用。因此电力系统运行状态的远程监测技术目前受到国家、省级各电力部门、电力科研机构的极大关注。低压配电系统涉及配变电所中的高压配电线路、配电变压器和相关的保护装置系统，对于变压器，配电线路运行状态的实时监测和反馈成为智能电网实现的重要组成部分。
实现低压配电系统的自动化实时反馈对通讯技术具有一定的要求，要求如下：（1）可靠性。由于许多低压配电系统位于较偏远地区，无法实现频繁检修，因此要求通讯系统具有较强稳定性和可靠性，能够实现长时间稳定工作。（2）经济性。低压配电系统若要进行大面积监控，需要对单一设备成本进行控制，因此要求通讯系统设备具有一定的经济可行性，避免不必要的投资。（3）节能性。低压配电系统需要有额外供电的通讯系统，以应对突发停电时保持整体信息反馈，这就要求通讯系统具有良好的节能性，具有低功耗长时间工作的特点。（4）易维护性。由于通讯设备需要与各监测设备相连，应避免过于复杂的维护过程。（5）远距离。部分低压配电基站遍布偏远地区，需要通讯设备具有良好的远距离传输特性，以便实时监测低压配电系统的运行状态。
现有的电力监测系统多采用GPRS作为通讯网络，但存在两大问题：1.GPRS对运营商建立的蜂窝网络通讯基站存在依赖性，由于低压配电系统设备需要部署在一些边远或山区地带，这些地方几乎没有基站信号，因此存在部署瓶颈；2. 成本问题。GPRS模块需要每个终端设备配备sim卡，GPRS模块运行费用由使用的流量决定，由于电力系统终端设备多，覆盖地域广，势必在运行过程中产生大量数据交流，因此流量费用和GPRS模块费用过高成为推广瓶颈，不适合长期使用。3、供电问题。GPRS若要进行实时电量监控需要通过usb充电接口与供电设备进行连接，耗电量较大，而偏远地区经常发现供电不稳定的情况，若发生紧急情况可能因供电不稳定而发生无法及时反馈信息的问题。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种基于LoRa通讯技术的低压配电运行状态监测系统，以实现对低压配电设施的低功耗，低成本，远距离，高稳定性的多平台监测。
本发明采用以下技术方案：一种基于LoRa通讯技术的低压配电运行系统，其特征在于：包括了多个数据采集模块和一个数据接收模块；所述数据采集模块包括一电压电流互感器、一温湿度传感器、一可编程单片机、一LoRa终端、一负责给可编程单片机供电的电源模块；所述电压电流互感器和温湿度传感器与可编程单片机相连，LoRa模块与可编程单片机相连，一个负责给可编程单片机供电的电源模块与可编程单片机相连。
进一步的，所述数据接收模块包括一cc3200开发板、一路由器、一LoRa集中器、负责给cc3200开发板供电的电源模块；所述LoRa集中器与cc3200开发板相连，路由器与cc3200通过wifi与路由器通信，负责给cc3200开发板供电的电源模块与cc3200相连。
进一步的，所述LoRa终端与所述的LoRa集中器相互通信。
进一步的，所述负责给可编程单片机供电的电源模块或负责给cc3200开发板供电的电源模块为锂电池供电。
进一步的，所述cc3200开发板与路由器通过wifi通信，将数据传输至云平台。
与现有技术相比，本发明通过应用LoRa通讯技术实现对低压配电设施的低功耗，低成本，远距离，高稳定性的多平台监测。
附图说明
图1为系统流程示意图。
图2为系统组网示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释说明。
本发明提供一种基于LoRa通讯技术的低压配电运行系统，其包括了多个数据采集模块和一个数据接收模块；所述数据采集模块包括一电压电流互感器、一温湿度传感器、一可编程单片机、一LoRa终端、一负责给可编程单片机供电的电源模块；所述电压电流互感器和温湿度传感器与可编程单片机相连，LoRa模块与可编程单片机相连，一个负责给可编程单片机供电的电源模块与可编程单片机相连。
进一步的，所述数据接收模块包括一cc3200开发板、一路由器、一LoRa集中器、负责给cc3200开发板供电的电源模块；所述LoRa集中器与cc3200开发板相连，路由器与cc3200通过wifi与路由器通信，负责给cc3200开发板供电的电源模块与cc3200相连。
进一步的，所述LoRa终端与所述的LoRa集中器相互通信。
进一步的，所述负责给可编程单片机供电的电源模块或负责给cc3200开发板供电的电源模块为锂电池供电。
进一步的，所述cc3200开发板与路由器通过wifi通信，将数据传输至云平台。
可编程单片机以Arduino uno开发板为例，如图1，数据采集模块中的电压电流互感器与温湿度传感器将数据采集后传递给Arduino uno开发板，Arduino uno开发板将数据整理转换后再通过LoRa终端远距离发送给LoRa集中器。LoRa集中器接收到数据之后将数据传递给cc3200，cc3200与路由器通过wifi连接。数据被cc3200通过wifi传输给路由器，路由器再将数据上传到Yeelink云平台。
综上所述，本发明提供的一种基于LoRa通讯技术的低压配电运行状态远程监测系统，通过传感器将数据传输给可编程单片机完成对数据的采集整理，通过LoRa终端和集中器的远程通讯完成了数据的长距离传输，通过cc3200与路由器联网实现了数据的汇总上传。由于使用了LoRa通讯技术，系统整体功耗低，单个数据采集模块的成本较低，可以大范围使用组网。网络结构简单，提高了系统稳定性。上传数据到云平台后，可使用手机应用查看，也可登录电脑查看或进行其他操作，实现了多平台监测。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于LoRa通讯技术的低压配电运行系统，其特征在于：包括了多个数据采集模块和一个数据接收模块；
所述数据采集模块包括一电压电流互感器、一温湿度传感器、一可编程单片机、一LoRa终端、一负责给可编程单片机供电的电源模块；所述电压电流互感器和温湿度传感器与可编程单片机相连，LoRa模块与可编程单片机相连，一个负责给可编程单片机供电的电源模块与可编程单片机相连。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa通讯技术的低压配电运行系统，其特征在于：所述数据接收模块包括一cc3200开发板、一路由器、一LoRa集中器、负责给cc3200开发板供电的电源模块；所述LoRa集中器与cc3200开发板相连，路由器与cc3200通过wifi与路由器通信，负责给cc3200开发板供电的电源模块与cc3200相连。
3.根据权利要求2所述的基于LoRa通讯技术的低压配电运行系统，其特征在于：所述LoRa终端与所述的LoRa集中器相互通信。
4.根据权利要求2所述的基于LoRa通讯技术的低压配电运行系统，其特征在于：所述负责给可编程单片机供电的电源模块或负责给cc3200开发板供电的电源模块为锂电池供电。
5.根据权利要求2所述的基于LoRa通讯技术的低压配电运行系统，其特征在于：所述cc3200开发板与路由器通过wifi通信，将数据传输至云平台。
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