CN107635005A - 一种改进的漏电保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种改进的漏电保护装置，包括LoRa网关、服务器和设置在高压电网上的监测节点；LoRa网关包括第一处理单元、第一通信单元、接口单元以及供电单元，第一处理单元包括嵌入式微处理器，嵌入式微处理器连接有编程接口、第一PC调试接口；监测节点包括第二处理单元、第二通信单元、数据采集模块以及第二供电单元，所述第二处理单元包括单片机，单片机连接有激发模块以及第二PC调试接口，第二通信单元包括LoRa无线通信模块，数据采集模块包括零序电压互感器以及零序电流互感器，所述第二供电单元包括外接电源以及第二蓄电池；本发明具有远距离传输、节省能源、节省矿井的空间、定位精准的优点。

Description

一种改进的漏电保护装置

技术领域

本发明属于无线传感器技术领域，具体涉及一种改进的漏电保护装置。

背景技术

高压供电系统是大多数工业动力设备的动力来源，尤其是矿井中采矿的动力设备，几乎都是依靠高压供电系统提供动力源，然而由于矿井环境的特殊性，敷设在矿井中的高压电网很容易出现故障，而且由于矿井多比较深邃，准确定位出高压线路的故障点，一旦矿井中的高压供电系统发生故障，轻则导致井下生产收到影响，重则会引燃井下的粉尘、瓦斯，造成瓦斯爆炸，后果不堪设想，而且如果长时间找不到故障点，井下的工人无法出井，也存在着潜在的人身安全威胁。

因此，为了解决矿井中高压供电系统故障点定位困难的问题，近几年我国出现了专用于地下矿井高压供电网漏电保护装置，可以对矿井高压供电系统进行故障点定位，使得矿井高压供电系统故障快速维修有所改善。然而，目前的高压电网漏电保护装置中，一方面需要敷设专用的监测线路，从而增加了矿井内的布线，使得地下矿井的有效空间减小，影响矿井中挖掘设备的作业，甚至由于敷设线路过多，而带来其它的电力事故；另一方面，现有的漏电保护装置的信息传输距离有限，需要在矿井中敷设过多的专用调制解调器，进一步减小矿井的有效利用空间，增强了矿井的负荷。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种能够实现远距离传输、节省能源、节省矿井的空间、定位精准的改进的漏电保护装置。

本发明的技术方案如下：

一种改进的漏电保护装置，包括LoRa网关、服务器以及设置在高压电网上的监测节点；

所述LoRa网关包括第一处理单元、第一通信单元、与所述第一处理单元串接的接口单元以及供电单元，所述第一处理单元包括嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器连接有编程接口、第一PC调试接口，所述第一通信单元包括LoRa射频收发模块以及GSM网络模块，所述接口单元包括以太网接口、RS485串口、SD卡接口、USB接口以及总线接口，所述供电单元包括太阳能板组件以及第一蓄电池；

所述监测节点包括第二处理单元、第二通信单元、数据采集模块以及第二供电单元，所述第二处理单元包括单片机，所述单片机连接有激发模块以及第二PC调试接口，所述第二通信单元包括LoRa无线通信模块，所述数据采集模块电连接所述第二处理单元，数据采集模块包括零序电压互感器以及零序电流互感器，所述第二供电单元包括外接电源以及第二蓄电池。

进一步，所述第一处理单元还包括具有时钟、复位以及存储功能的模块。

进一步，所述供电单元还包括第一电源转换模块以及第一滤波电路板，所述第一电源转模块分别与所述第一滤波电路板以及第一蓄电池电相连，第一蓄电池与太阳能板组件电连接。

进一步，所述第一滤波电路板与第一单元以及第一通信单元电连接。

进一步，所述第二供电单元还包括第二电源转换模块以及第二滤波电路板，所述第二电源转换模块分别与第二滤波电路板以及第二蓄电池电连接，第二蓄电池与外接电源电连接。

进一步，所述监测节点还包括定位单元，所述定位单元包括GPS模块，所述GPS模块与第二处理单元双向连接。

进一步，所述第二滤波电路板与第二处理单元、第二通信单元、数据采集模块以及定位单元电连接。

进一步，所述激发模块的输入端与单片机相连，激发模块的输出端与LoRa无线通信模块相连。

进一步，所述服务器还连接有移动终端以及PC终端。

进一步，所述监测节点通过LoRa通信与LoRa网关相连，所述服务器通过GSM网络与LoRa网关相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用LoRa通信技术结合GSM通信技术，实现监测节点检测数据的远距离传输，只需为矿井配置一个LoRa网关，就可以接收矿井内所有监测节点监测数据信息，并且LoRa网关将接收到的监测数据信息发送至服务器；

2、本发明监测节点配备GPS模块，具有精准的定位功能，矿井中的每一个监测节点都已自己单独的地址，便于后台PC终端快速对故障电路进行点位，提高矿井高压供电系统的维修效率；

3、本发明的LoRa网关设置有太阳能板组件，将户外太阳能转换成电能储存到蓄电池内，以向LoRa网关提供电能，避免向LoRa网关单独引线，也不必对蓄电池进行频繁的充电更换，减少维护工作；

4、本发明通过激发模块对LoRa无线通信模块进行控制，使得LoRa无线通信模块只有在接收到激发指令后才会处于发射信息的工作状态，而正常情况下LoRa无线通信模块处于休眠状态，从而有效节约电能；

5、本发明通过移动终端和PC终端连接服务器，可以实时了解矿井高压供电网的工作状态，一旦发生漏电事故，管理人员可以第一时间做出应对措施，提高维修效率；

总之，本发明具有远距离传输、节省能源、节省矿井的空间、定位精准的优点。

附图说明

图1为本发明的系统示意图。

图2为本发明中LoRa网关结构框图。

图3为本发明中监测节点结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，一种改进的漏电保护装置，包括LoRa网关、服务器以及设置在高压电网上的监测节点；所述LoRa网关包括第一处理单元、第一通信单元、与所述第一处理单元串接的接口单元以及供电单元，所述第一处理单元包括嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器连接有编程接口、第一PC调试接口，所述第一通信单元包括用于实现数据信息远距离接收的LoRa射频收发模块以及用于数据及时发送的GSM网络模块，所述接口单元包括用于备用网络连接的以太网接口、用于监测维修时连接监测设备的RS485串口、用于连接存储卡的SD卡接口、USB接口以及总线接口，所述供电单元包括太阳能板组件以及第一蓄电池没太阳能板组件将太阳能转换成电能存储至第一蓄电池内，从而满足LoRa网关的内部用电；所述监测节点包括第二处理单元、第二通信单元、数据采集模块以及第二供电单元，所述第二处理单元包括作为数据处理中心的单片机，所述单片机连接有激发模块以及第二PC调试接口，所述第二通信单元包括LoRa无线通信模块，所述数据采集模块电连接所述第二处理单元，数据采集模块包括用于监测高压供电系统电路电压的零序电压互感器以及用于监测高压供电系统电路电流的零序电流互感器，所述第二供电单元包括外接电源以及第二蓄电池。

本实施例中，所述第一处理单元还包括具有时钟、复位以及存储功能的模块；所述供电单元还包括第一电源转换模块以及第一滤波电路板，所述第一电源转模块分别与所述第一滤波电路板以及第一蓄电池电相连，第一蓄电池与太阳能板组件电连接；所述第一滤波电路板与第一单元以及第一通信单元电连接；所述第二供电单元还包括第二电源转换模块以及第二滤波电路板，所述第二电源转换模块分别与第二滤波电路板以及第二蓄电池电连接，第二蓄电池与外接电源电连接；所述监测节点还包括定位单元，所述定位单元包括GPS模块，所述GPS模块与第二处理单元双向连接；所述第二滤波电路板与第二处理单元、第二通信单元、数据采集模块以及定位单元电连接；所述激发模块的输入端与单片机相连，激发模块的输出端与LoRa无线通信模块相连，当零序电压互感器测量电压超过设定的整定值时，激发模块将处于休眠状态的LoRa无线通信模块激活，使得LoRa无线通信模块向LoRa网关发送数据信息；所述服务器还连接有移动终端以及PC终端，便于管理人员实时了解矿井高压供电系统工作情况。

本发明的工作原理是，在矿井的高压供电网的高压线路中，每个一定的距离设置一个监测节点，在高压供电系统正常工作情况下，监测节点的LoRa无线通信模块处于睡眠状态，数据采集模块对高压供电网进行监测，当数据采集模块的零序电压互感器测量的电压超过设定的整定值时，激发模块将激发LoRa无线通信模块向LoRa网关发送数据信息，LoRa网关将数据信息解析后发送至服务器，最终与服务器相连的移动终端和PC终端接收到监测信息，并确定故障点，从而做出快速维修响应；所述监测节点通过LoRa通信与LoRa网关相连，从而实现监测节点将监测数据信息远程发送至LoRa网关，所述服务器通过GSM网络与LoRa网关相连，从而实现LoRa网关将接收到的监测数据信息发送至服务器。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改进的漏电保护装置，包括LoRa网关、服务器以及设置在高压电网上的监测节点，其特征在于：

所述LoRa网关包括第一处理单元、第一通信单元、与所述第一处理单元串接的接口单元以及供电单元，所述第一处理单元包括嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器连接有编程接口、第一PC调试接口，所述第一通信单元包括LoRa射频收发模块以及GSM网络模块，所述接口单元包括以太网接口、RS485串口、SD卡接口、USB接口以及总线接口，所述供电单元包括太阳能板组件以及第一蓄电池；

所述监测节点包括第二处理单元、第二通信单元、数据采集模块以及第二供电单元，所述第二处理单元包括单片机，所述单片机连接有激发模块以及第二PC调试接口，所述第二通信单元包括LoRa无线通信模块，所述数据采集模块电连接所述第二处理单元，数据采集模块包括零序电压互感器以及零序电流互感器，所述第二供电单元包括外接电源以及第二蓄电池。

2.如权利要求1所述的改进的漏电保护装置，其特征在于：所述第一处理单元还包括具有时钟、复位以及存储功能的模块。

3.如权利要求1所述的改进的漏电保护装置，其特征在于：所述供电单元还包括第一电源转换模块以及第一滤波电路板，所述第一电源转模块分别与所述第一滤波电路板以及第一蓄电池电相连，第一蓄电池与太阳能板组件电连接。

4.如权利要求1或3所述的改进的漏电保护装置，其特征在于：所述第一滤波电路板与第一单元以及第一通信单元电连接。

5.如权利要求1所述的改进的漏电保护装置，其特征在于：所述第二供电单元还包括第二电源转换模块以及第二滤波电路板，所述第二电源转换模块分别与第二滤波电路板以及第二蓄电池电连接，第二蓄电池与外接电源电连接。

6.如权利要求1所述的改进的漏电保护装置，其特征在于：所述监测节点还包括定位单元，所述定位单元包括GPS模块，所述GPS模块与第二处理单元双向连接。

7.如权利要求1或5或6所述的改进的漏电保护装置，其特征在于：所述第二滤波电路板与第二处理单元、第二通信单元、数据采集模块以及定位单元电连接。

8.如权利要求1所述的改进的漏电保护装置，其特征在于：所述激发模块的输入端与单片机相连，激发模块的输出端与LoRa无线通信模块相连。

9.如权利要求1所述的改进的漏电保护装置，其特征在于：所述服务器还连接有移动终端以及PC终端。

10.如权利要求1所述的改进的漏电保护装置，其特征在于：所述监测节点通过LoRa通信与LoRa网关相连，所述服务器通过GSM网络与LoRa网关相连。