CN108594709A - 一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统 - Google Patents

一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统，包括监控主机以及与监控主机无线连接的电流检测器、温度检测器、电压检测器，所述监控主机上还通过云端网络连接手机APP，电流检测器还与电流互感器相连接，电压检测器还与电压互感器相连接，本发明的有益效果是：1、使传感器的安装脱离了有线传输的束缚；2、传感器的扩展变得相对容易，新的监控方式和形态得到丰富；3、无线接入的方式，使接入网关数量变少，成本下降。

Description

一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统
技术领域
本发明涉及一种火灾防护系统，具体是一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统。
背景技术
电力火灾防护的产品，采用传感器来探测用电的各种情况，并将采集的数据通过物联网网络接点传输到远程网联网平台，进行展现、分析、报警等使用，已经非常普遍。但是现有电力火灾防护产品中的各种传感器件，大多采用有线接入方式并且采用电网中的强电进行变压供电，这样造成传感器布线复杂，非专业人员不能进行操作，造成安装成本据高不下，安装工作量巨大等缺陷。
基于以上技术背景，我们设计通过短距离无线传输传感器数据的方式，创造性的使电力灾防护的产品安装变得简单易用，安装方便。而利用无线传输的方式多通道接入的方式，1）火灾防护系支持新的传感器变得非常的方便，使系统的扩展性加强；2）大大降低了物联网网关的使用数量，从而使整个系统硬件成本大大降低，对于电力火灾防护的产品推广做出有力的保障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统，包括监控主机以及与监控主机无线连接的电流检测器、温度检测器、电压检测器，所述监控主机上还通过云端网络连接手机APP，电流检测器还与电流互感器相连接，电压检测器还与电压互感器相连接。
作为本发明的进一步技术方案：所述监控主机包括MCU、LCD显示屏、通信模块、蜂鸣器、LED指示灯、按键和电源，MCU分别连接LCD显示屏、通信模块、蜂鸣器、LED指示灯、按键和电源。
作为本发明的进一步技术方案：所述电流传感器、温度传感器和电压传感器均设有多个。
作为本发明的进一步技术方案：所述MCU的型号优选但不限定于nRF52810，MCU的引脚30通过电感RF1和电阻QR后连接天线P1，MCU的引脚17通过电阻连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻连接指示灯LED1，MCU的引脚18通过电阻连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极通过电阻连接指示灯LED2，MCU的引脚19通过电阻连接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极通过电阻连接指示灯LED3，MCU的引脚20通过电阻连接三极管Q4的基极，三极管Q4的集电极通过电阻连接指示灯LED4，MCU的引脚21通过电阻连接三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极通过电阻连接指示灯LED5。
作为本发明的进一步技术方案：所述电源包括4.5V直流电压和3.3V直流电压。
作为本发明的进一步技术方案：所述电流检测器和温度检测器均安装在电井房，通过3V纽扣电池供电。
作为本发明的进一步技术方案：所述无线连接的方式有2.4G、WIFI、433、BT和ZIGBEE短距离无线通信方式。
作为本发明的进一步技术方案：所述MCU上还连接有继电器，继电器与脱扣器相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、使传感器的安装脱离了有线传输的束缚；2、传感器的扩展变得相对容易，新的监控方式和形态得到丰富；3、无线接入的方式，使接入网关数量变少，成本下降。
附图说明
图1为本发明的整体方框图。
图2为监控主机的工作原理图。
图3为监控主机控制电路图。
图4为电流/温度检测器的工作原理图。
图5为电流/温度检测器的工作原理图。
图6为电气信号采集传输的MCU子机电路图。
图7为电压检测器的工作原理图。
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。
请参阅图1-7，一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统，包括监控主机以及与监控主机无线连接的电流检测器、温度检测器、电压检测器，所述监控主机上还通过云端网络连接手机APP，电流检测器还与电流互感器相连接，电压检测器还与电压互感器相连接。监控主机包括MCU、LCD显示屏、通信模块、蜂鸣器、LED指示灯、按键和电源，MCU分别连接LCD显示屏、通信模块、蜂鸣器、LED指示灯、按键和电源。电流传感器、温度传感器和电压传感器均设有多个。所述MCU的型号优选但不限定于nRF52810，MCU的引脚30通过电感RF1和电阻QR后连接天线P1，MCU的引脚17通过电阻连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻连接指示灯LED1，MCU的引脚18通过电阻连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极通过电阻连接指示灯LED2，MCU的引脚19通过电阻连接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极通过电阻连接指示灯LED3，MCU的引脚20通过电阻连接三极管Q4的基极，三极管Q4的集电极通过电阻连接指示灯LED4，MCU的引脚21通过电阻连接三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极通过电阻连接指示灯LED5。电源包括4.5V直流电压和3.3V直流电压。
作为本发明的进一步技术方案：所述电流检测器和温度检测器均安装在电井房，通过3V纽扣电池供电。无线连接的方式有2.4G、WIFI、433、BT和ZIGBEE短距离无线通信方式。MCU上还连接有继电器，继电器与脱扣器相连接。
本发明的工作原理是：监控主机是本系统的核心设备，通过2.4G/WIFI/433/BT/ZIGBEE等短距离无线通信方式接收各个检测器的数据，经过处理后，将日常数据和报警信号通过GPRS/NBIOT/4G通信等广域无线通信方式将这些数据发送到云端平台。
该监控主机可以安装在电井房外，方便安装，监控，可以同时采集/发送8台温度检测器，8台电流检测器，8台电压检测器的数据，有极强的扩展性，极灵活的安装性。
本电路为监控主机控制电路，主要实施的是电气信号采集后的数据无线接收和命令发送处理。包括U1通过射频天线,从P1端口接收子机发送来的信息,经过内部运算处理后通过串口UART_TX 1发送给通信模块，通信模块通过广域无线通信方式及时将信息发送到云端平台，通信模块接收到远程指令后，通过UART_RX1回传给U1，U1再通过其GPIO端口，分别控制Q1到Q5的导通和关断，实时控制LED1到LED5的亮灭状态，LED1到LED5显示方式标准依据国标：GB14287.3。
本电路为监控主机的供电电路,主要实施的是电路降压处理，电路中外接电源DC12V，经过U2电路单元 DC-DC一级降压变为DC4.5V，再经过LDO-U3单元，二级降压后变为3.3V；电路通过SW7可强置U1电路单元输出断电复位，RST_BLE为内部复位断电控制信号，当其信号为高电平时，控制Q8导通到地，使得U1电路输出断电。本电路通过外部按键手动对电源输出的硬复位和内部软件定时的软复位设计，极大的提高了产品在复杂电磁环境下的正常应用。
电流和温度检测器安装在电井房，都是通过3V纽扣电池供电，功耗低，可以连续工作2年左右。通过连接温度传感器，漏电流互感器，电流互感器等，将温度，漏电流，电流值等参数通过2.4G/WIFI/433/BT/ZIGBEE等短距离无线通信方式实时传送给监控主机。
本电路为电气信号采集传输的MCU子机电路。电路包括U1运算处理及射频传输单元，SW1拨码控制单元，Q1，Q2对LED1，LED2的控制单元。此子机电路实施的是：将采集到的温度和电流信号通过ADC端口P0_28,29,30,31采集，经过模数转换运算处理后，将信号经过P1端口，无线射频发送到主机。该电路工作电压在2.0V~3.6V间,可直接采用3V纽扣式电池供电,同时该电路采样周期为1.2S，工作唤醒时间在2mS以内,电路休眠时间超过99%，平均损耗电流不到4 0uA；此电路的应用设计使产品实现了信号采集及无线传输的超低功耗。
电压检测器安装在电井房，直接外接交流电，通过电压互感器检测到实时的电压值，并将电压值等参数通过2.4G/WIFI/433/BT/ZIGBEE等短距离无线通信方式传送给监控主机。如果遇到低压或高压等异常情况，就会通过继电器，自动启动外接的脱扣器切断电源，保证电力安全。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统，其特征在于，包括监控主机以及与监控主机无线连接的电流检测器、温度检测器、电压检测器，所述监控主机上还通过云端网络连接手机APP，电流检测器还与电流互感器相连接，电压检测器还与电压互感器相连接。
2.根据权利要求1所述的一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统，其特征在于，所述监控主机包括MCU、LCD显示屏、通信模块、蜂鸣器、LED指示灯、按键和电源，MCU分别连接LCD显示屏、通信模块、蜂鸣器、LED指示灯、按键和电源。
3.根据权利要求1所述的一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统，其特征在于，所述电流传感器、温度传感器和电压传感器均设有多个。
4.根据权利要求2所述的一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统，其特征在于，所述MCU的型号优选但不限定于nRF52810，MCU的引脚30通过电感RF1和电阻QR后连接天线P1，MCU的引脚17通过电阻连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻连接指示灯LED1，MCU的引脚18通过电阻连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极通过电阻连接指示灯LED2，MCU的引脚19通过电阻连接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极通过电阻连接指示灯LED3，MCU的引脚20通过电阻连接三极管Q4的基极，三极管Q4的集电极通过电阻连接指示灯LED4，MCU的引脚21通过电阻连接三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极通过电阻连接指示灯LED5。
5.根据权利要求2所述的一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统，其特征在于，所述电源包括4.5V直流电压和3.3V直流电压。
6.根据权利要求2所述的一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统，其特征在于，所述电流检测器和温度检测器均安装在电井房，通过3V纽扣电池供电。
7.根据权利要求1所述的一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统，其特征在于，所述无线连接的方式有2.4G、WIFI、433、BT和ZIGBEE短距离无线通信方式。
8.根据权利要求2所述的一种应用于电力火灾防护中的传感器数据采集传输系统，其特征在于，所述MCU上还连接有继电器，继电器与脱扣器相连接。
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