CN110333388A - 一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置 - Google Patents

Abstract

一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置，包括主控单元，在主控单元上电气连接有信号采集单元，所述信号采集单元用于检测用户表箱进线电流并计算表箱总体的电能数据；在主控单元上电气连接有通讯单元，所述通讯单元用于和用户侧电表进行通信以实现电表数据的双向收发；在主控单元上电气连接有环境传感单元，所述环境传感单元用于通过添加RFID温度标签和读写模块对运行环境参数进行监控；在主控单元上电气连接有扩展接口单元，所述扩展接口单元用于装置功能的扩展；在电控单元上还连接有台区识别单元，台区识别单元用于接收台区识别信号以及相位信号。

Description

一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置

技术领域：

本发明涉及一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置。

背景技术：

随着电子式电能表的全面覆盖，与之配套使用的采集器也进行大量的匹配安装；采集器的具有实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输的功能，为现场数据的真实性、有效性、实时性以及可用性提供了保证。

在实际的应用场景中，由于早期采集设备的老化和功能上的缺陷，采集功能单一、感知能力不高、性能较弱、扩充性差，从而导致了采集器在使用过程中会存在各种问题。

一般情况下，由于台区的数据量较大，增加了采集器的采集和分析难度，在台区受到严重干扰或变压器负荷较重时，采集器的稳定性会变得很差，造成数据的丢失；同时，现有的采集器还存在线损分析不精确、使用不方便、操作繁琐的缺点。

发明内容：

本发明实施例提供了一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置，结构设计合理，基于物联感知技术RFID实现对电能表的全量数据采集，能够平稳高效对采集的数据进行分析计算，简化了操作步骤，提升了使用的便利性，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置，包括主控单元，在主控单元上电气连接有信号采集单元，所述信号采集单元用于检测用户表箱进线电流并计算表箱总体的电能数据；在主控单元上电气连接有通讯单元，所述通讯单元用于和用户侧电表进行通信以实现电表数据的双向收发；在主控单元上电气连接有环境传感单元，所述环境传感单元用于通过添加RFID温度标签和读写模块对运行环境参数进行监控；在主控单元上电气连接有扩展接口单元，所述扩展接口单元用于装置功能的扩展；在电控单元上还连接有台区识别单元，台区识别单元用于接收台区识别信号以及相位信号。

在主控单元上还设有电源管理单元，所述电源管理单元用于为装置进行供电；所述电源管理单元包括电源芯片，所述电源芯片的型号为GWDXB_PW_SCH，在信息采集芯片上设有10个引脚，所述信息采集芯片的一号引脚和二号引脚之间设有相串联的可变电阻和第一电阻，所述信息采集芯片的五号引脚连接有相并联的第六电容和第七电容，所述信息采集芯片的七号引脚和八号引脚之间设有相并联的第四电容和第五电容，所述信息采集芯片的九号引脚和十号引脚之间设有相并联的第一电容、第二电容和第三电容。

所述信号采集单元包括LED指示模块、时钟模块和计量模块，所述LED指示模块用于指示设备运行状态和通信状态，所述时钟模块用于生成实时时钟信息，所述计量模块用于检测用户表箱进线电流并计算表箱总体的电能数据；所述计量模块包括计量芯片，所述计量芯片的型号为ATT7035，所述计量模块通过第二电阻连接+5V电源，所述计量模块通过二十二号引脚和二十三号引脚连接有第一晶振，在第一晶振上并联有第三电阻、第八电容和第九电容。

所述时钟模块的型号为DS3231，所述LED指示模块设有多种颜色的LED灯。

所述通讯单元包括RS485通信模块、红外通信模块和载波通信模块，所述RS485通信模块用于实现电表数据的双向收发，所述红外通信模块用来实现参数设置，所述载波通信模块用于接入宽带通信信号；所述RS485通信模块包括通信芯片，所述通信芯片的型号为MAX485，所述通信芯片的八号引脚通过第十二电阻接地设置，所述通信芯片的八号引脚连接+5V电源，所述通信芯片的五号引脚接地设置，所述通信芯片的六号引脚通过第五电阻连接+5V电源，所述通信芯片的六号引脚和七号引脚之间设有相并联的第六电阻和第七电阻，在通信芯片的六号引脚和七号引脚之间设有晶闸管。

所述载波通信模块为HPLC载波通信模块，所述载波通信模块的型号为TCC081E。

所述台区识别单元包括识别芯片，所述识别芯片的型号为S8YCPU，所述台区识别模块通过十九号引脚和二十号引脚连接有第二晶振，在第二晶振上设有相并联的第四电阻、第十电容和第十一电容。

所述主控单元的型号为ML610Q496。

本发明采用上述结构，通过主控单元、信息采集单元、台区识别单元、通讯单元、扩展接口单元、环境传感单元和电源管理单元的相互配合，对电能表进行全量数据采集，高速对数据进行处理并分析计算；通过电源管理单元对采集器的供电电源进行管理分析，保证采集器装置的正常运行；通过采集器装置内的各个种类芯片的配合工作，丰富采集器装置的功能，具有实用高效、操作便利的优点。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的信息采集单元的结构框图。

图3为本发明的通讯单元的结构框图。

图4为本发明的电压管理单元的电气原理图。

图5为本发明的计量模块的电气原理图。

图6为本发明的台区识别模块的电气原理图。

图7为本发明的RS485通信模块的电气原理图。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

如图1-7中所示，一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置，包括主控单元，在主控单元上电气连接有信号采集单元，所述信号采集单元用于检测用户表箱进线电流并计算表箱总体的电能数据；在主控单元上电气连接有通讯单元，所述通讯单元用于和用户侧电表进行通信以实现电表数据的双向收发；在主控单元上电气连接有环境传感单元，所述环境传感单元用于通过添加RFID温度标签和读写模块对运行环境参数进行监控；在主控单元上电气连接有扩展接口单元，所述扩展接口单元用于装置功能的扩展；在电控单元上还连接有台区识别单元，台区识别单元用于接收台区识别信号以及相位信号。

在主控单元上还设有电源管理单元，所述电源管理单元用于为装置进行供电；所述电源管理单元包括电源芯片，所述电源芯片的型号为GWDXB_PW_SCH，在信息采集芯片上设有10个引脚，所述信息采集芯片的一号引脚和二号引脚之间设有相串联的可变电阻和第一电阻，所述信息采集芯片的五号引脚连接有相并联的第六电容和第七电容，所述信息采集芯片的七号引脚和八号引脚之间设有相并联的第四电容和第五电容，所述信息采集芯片的九号引脚和十号引脚之间设有相并联的第一电容、第二电容和第三电容。

所述信号采集单元包括LED指示模块、时钟模块和计量模块，所述LED指示模块用于指示设备运行状态和通信状态，所述时钟模块用于生成实时时钟信息，所述计量模块用于检测用户表箱进线电流并计算表箱总体的电能数据；所述计量模块包括计量芯片，所述计量芯片的型号为ATT7035，所述计量模块通过第二电阻连接+5V电源，所述计量模块通过二十二号引脚和二十三号引脚连接有第一晶振，在第一晶振上并联有第三电阻、第八电容和第九电容。

所述时钟模块的型号为DS3231，所述LED指示模块设有多种颜色的LED灯。

所述通讯单元包括RS485通信模块、红外通信模块和载波通信模块，所述RS485通信模块用于实现电表数据的双向收发，所述红外通信模块用来实现参数设置，所述载波通信模块用于接入宽带通信信号；所述RS485通信模块包括通信芯片，所述通信芯片的型号为MAX485，所述通信芯片的八号引脚通过第十二电阻接地设置，所述通信芯片的八号引脚连接+5V电源，所述通信芯片的五号引脚接地设置，所述通信芯片的六号引脚通过第五电阻连接+5V电源，所述通信芯片的六号引脚和七号引脚之间设有相并联的第六电阻和第七电阻，在通信芯片的六号引脚和七号引脚之间设有晶闸管。

所述载波通信模块为HPLC载波通信模块，所述载波通信模块的型号为TCC081E。

所述台区识别单元包括识别芯片，所述识别芯片的型号为S8YCPU，所述台区识别模块通过十九号引脚和二十号引脚连接有第二晶振，在第二晶振上设有相并联的第四电阻、第十电容和第十一电容。

所述主控单元的型号为ML610Q496。

本发明实施例中的一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置的工作原理为：基于物联感知技术RFID配合主控单元实现对电能表箱、各条线路、表箱内设备环境温度监测，实现对表箱内的计量表计进行全量数据采集、实现对表箱内的数据和事件的边缘计算分析、实现功能模组的即插即用功能；是一种能够高速并行处理进行数据分析计算的采集器装置。

在本发明中，通过HPLC载波通信模块接入宽带通信信号实现户变关联关系的精准识别，判断监测的电能表是否属于这个台区，确保检测的电能表都属于这个台区，对应档案清晰、正确，排除用户私自更换表、改表的现象，通过对户表关系的精准识别为运行的一对一精准判别，为数据全量采集和分级线损分析奠定基础。

通过环境传感单元上使用的RFID电子标签实现对表箱、电表、线路的温度的实时检测，利用超高频对所采集的环境数据进行检测，无需对传感器进行加电，整个标签可以实现100个测点以内，实现对表箱内的所有点的无源检测，实现对整个表箱内的环境温度的监测。通过对RFID传感数据的采集和分析控制，增加对计量表计的保护；当环境温度过高使可以驱动设备使温度降低、当环境温度过低使可以驱动设备使温度降高，保持低压台区线路上工作的合理的温度区间，保证表箱内计量表计的计量的准确性和精度，并且通过HPLC宽带载波高速记录各个监测点的环境温湿度状态信息，使计量表计设备的数据更准确。

在本发明中的采集器内部的模组化设计，可以大大提高用电信息的采集效率、数据准确性和稳定性；通过模组化设计中的LED指示模块、时钟模块、计量模块、RS485通信模块、红外通信模块、载波通信模块、扩展接口单元、环境传感单元和电源管理单元相互联动和配合，无需停电，可以方便、快速、及时的将数据传输到采集器装置，实现即插即用；既可以保证原有的用电信息采集功能的基础上，又做到对新功能组件的无缝接入，提升采集器的性能和功能。新的模组化设计，保证在新的功能模组可以即插即用，这样就能使设备运行的不间断，进一步保证数据完整性，为下一步的数据分析、线损分级计算、线损治理打下坚实的数据基础。

通过模组化设计功能解决数据采集的的完整性、准确性、稳定性对表计量的干扰因素，这样就对整个低压台区数据的线损进行整体分析，对变压器到分支箱、分支箱到表箱、表箱到户表进行分级的数据分析，采集器模组本身具有边缘计算能力，对数据进行分析，对低压台区线路的故障问题、停电问题、窃电问题、用户开关跳闸等进行分析和判断，并对这些问题进行上报预警。并且模组化的采集器装置中内置存储GPS地理位置信息的空间字节，可以通过掌机或其他地理设备对电能表失准判别装置进行GPS地理信息位置的设置，这样就可以台区节点的位置进行定位，这样就可以在判断台区供电问题后，通过技术手段上传位置信息，及时显示用点信息采集系统或在GIS系统中，精确定位设备或线路问题发生的位置，提高现场处理的效率，提高对线损治理的主动抢修和维护。

本发明实施例中的一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置的积极效果和优点包括：本发明通过软件和硬件相结合的方式，能实现电力用户所属台区识别功能，根本上解决由于台区串扰、台区电表关系混乱等原因造成的电表所属台区不明确问题；本发明具有边缘计算功能，可以实现分级线损分析判断功能，能实现表箱内用电数据进行计算，能及时发线损的问题，并且产生告警；本发明能够解决人工进行现场检验和更换复杂的过程，无需停电，即插即用，大大提高工作效率；本发明可以解决现有的电能表运行环境对于计量数据的影响，通过对运行环境的RFID标签进行检测，得到对应匹配的补偿机制，使环境对计量等影响减小到最低，保证数据准确性，降低数据分析的误差。提高设备分析结果可靠性；本发明采用硬件和软件算法相结合的方式，一定程度上解决了单纯使用大数据判断分析所造成的分析数量大、准确性不高的问题；本发明创新性的将电表表箱的GPS信息保存在采集单元中，并将GPS信息经过集中控制单元上报给服务器，当发生电表失准、用户开关跳闸、停电、窃电的事件时，能够迅速定位。

综上所述，本发明实施例中的一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置基于物联感知技术，通过基础数据开展台区和模组化硬件加速分析，实现关联分析判断，按照台区进行台区与户表的精准识别确定电能表状态一对一的判断前提、通过各种电能表状态事件信息和数据的全量采集，初步判定因外力、环境因素造成的低压台区计量问题初步筛选、通过内部芯片的内置线路损耗分级计算、电能表标准状态下计量值、理论线损及误差等级各类数据，进行详细线损分析和故障判断，确定低压台区异常等指标统计，指导计量用电信息数据采集和线损分析和理工作。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置，其特征在于：包括主控单元，在主控单元上电气连接有信号采集单元，所述信号采集单元用于检测用户表箱进线电流并计算表箱总体的电能数据；在主控单元上电气连接有通讯单元，所述通讯单元用于和用户侧电表进行通信以实现电表数据的双向收发；在主控单元上电气连接有环境传感单元，所述环境传感单元用于通过添加RFID温度标签和读写模块对运行环境参数进行监控；在主控单元上电气连接有扩展接口单元，所述扩展接口单元用于装置功能的扩展；在电控单元上还连接有台区识别单元，台区识别单元用于接收台区识别信号以及相位信号。

2.根据权利要求1所述的一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置，其特征在于：在主控单元上还设有电源管理单元，所述电源管理单元用于为装置进行供电；所述电源管理单元包括电源芯片，所述电源芯片的型号为GWDXB_PW_SCH，在信息采集芯片上设有10个引脚，所述信息采集芯片的一号引脚和二号引脚之间设有相串联的可变电阻和第一电阻，所述信息采集芯片的五号引脚连接有相并联的第六电容和第七电容，所述信息采集芯片的七号引脚和八号引脚之间设有相并联的第四电容和第五电容，所述信息采集芯片的九号引脚和十号引脚之间设有相并联的第一电容、第二电容和第三电容。

3.根据权利要求1所述的一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置，其特征在于：所述信号采集单元包括LED指示模块、时钟模块和计量模块，所述LED指示模块用于指示设备运行状态和通信状态，所述时钟模块用于生成实时时钟信息，所述计量模块用于检测用户表箱进线电流并计算表箱总体的电能数据；所述计量模块包括计量芯片，所述计量芯片的型号为ATT7035，所述计量模块通过第二电阻连接+5V电源，所述计量模块通过二十二号引脚和二十三号引脚连接有第一晶振，在第一晶振上并联有第三电阻、第八电容和第九电容。

4.根据权利要求3所述的一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置，其特征在于：所述时钟模块的型号为DS3231，所述LED指示模块设有多种颜色的LED灯。

5.根据权利要求1所述的一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置，其特征在于：所述通讯单元包括RS485通信模块、红外通信模块和载波通信模块，所述RS485通信模块用于实现电表数据的双向收发，所述红外通信模块用来实现参数设置，所述载波通信模块用于接入宽带通信信号；所述RS485通信模块包括通信芯片，所述通信芯片的型号为MAX485，所述通信芯片的八号引脚通过第十二电阻接地设置，所述通信芯片的八号引脚连接+5V电源，所述通信芯片的五号引脚接地设置，所述通信芯片的六号引脚通过第五电阻连接+5V电源，所述通信芯片的六号引脚和七号引脚之间设有相并联的第六电阻和第七电阻，在通信芯片的六号引脚和七号引脚之间设有晶闸管。

6.根据权利要求5所述的一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置，其特征在于：所述载波通信模块为HPLC载波通信模块，所述载波通信模块的型号为TCC081 E。

7.根据权利要求1所述的一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置，其特征在于：所述台区识别单元包括识别芯片，所述识别芯片的型号为S8YCPU，所述台区识别模块通过十九号引脚和二十号引脚连接有第二晶振，在第二晶振上设有相并联的第四电阻、第十电容和第十一电容。

8.根据权利要求1所述的一种实现融合电力物联感知技术的模组化采集器装置，其特征在于：所述主控单元的型号为ML610Q496。