CN110967550A - 一种基于iot的低压配电线路无线电流监测钳型夹及其用电运行检查方法 - Google Patents

一种基于iot的低压配电线路无线电流监测钳型夹及其用电运行检查方法 Download PDF

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许毅
向阳
李俊
徐文靖
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陈涌敏
宋颂
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State Grid Corp of China SGCC
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Abstract

一种基于IOT的低压配电线路无线电流监测钳型夹,包括罗斯线圈采集模块、温度检测模块、wifi模块、LORA模块、处理器芯片、FLASH存储模块、“运行”指示灯、“故障”指示灯及RS232维护串口；可以逐级的对拓扑网络的用电情况进行采集分析，直观的反应该拓扑线路的用电情况，解决了复杂的低压配电线路无法有效的检测用电情况，同时无法排查出现用电异常的分支线路的问题，提高了现场检测人员工作效率；布置在不同位置处的钳型夹能相互通信，实现就地的数据汇总和分析，并得出结论。

Description

一种基于IOT的低压配电线路无线电流监测钳型夹及其用电 运行检查方法
技术领域
本专利涉及电流监测钳型夹，具体说是一种基于IOT的低压配电线路无线电流监测钳型夹及其用电运行检查方法。
背景技术
低压电力用户数量大、分布范围广，其用电状况影响到千家万户，保证低压用户的用电可靠性对普通居民意义重大。针对低压台区的用电运行检查是保证低压台区用电可靠性的有效手段之一。目前已经有可用于低压检查的辅助工具设备，但现存设备大多成本高，应用效率低，面对庞大数量的低压用电用户的检查无法得到有效应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决因为目前已经有可用于低压检查的辅助工具设备，但现存设备大多成本高，应用效率低，设备之间数据不联通，面对庞大数量的低压用电用户的检查无法得到有效应用的问题。
本发明采用的技术方案是：一种基于IOT的低压配电线路无线电流监测钳型夹,包括罗斯线圈采集模块、温度检测模块、wifi模块、LORA模块、处理器芯片、FLASH存储模块、“运行”指示灯、“故障”指示灯及RS232 维护串口；所述罗斯线圈采集模块、温度检测模块均和处理器芯片上的AD 接口相连，所述“运行”指示灯、“故障”指示灯均和处理器芯片上的Output 接口相连；所述FLASH存储模块和处理器芯片上的SPI接口相连，RS232维护串口和处理器芯片上的Uart D接口相连；所述wifi模块、LORA模块通过RS232通讯接口分别和处理器芯片上的Uart B接口、Uart C接口相连(B、 C、D是Uart接口的编号)；
通过罗斯线圈采集模块、温度检测模块采集外部电流模拟信号，对采集值进行计算，并存储在FLASH存储模块，然后通过RS232通讯接口与wifi 模块、LORA模块进行数据同时，根据wifi模块的数据需求，读取FLASH存储模块的历史数据，如需要当前布置在其它位置处钳型夹的数据，则通过 LORA模块和其它位置处钳型夹进行数据传输读取；
通过处理器芯片采集罗斯线圈输出的模拟信号量从而检测低压配电线路的实时电流值，得出周期性的平均电流数据，通过LORA模块将采集的平均电流数据进行传输或则召集布置在其它位置处的钳型夹的数据，通过内部数据分析计算，然后将得出输电线路的用电情况通过wifi模块传输到智能外设终端上；
进一步的，所述处理器芯片为型号为STM32 F407的芯片进一步的，所述WIFI模块采用工业无线控制的WiFi模块，型号为ESP8266-12F，
进一步的，所述LORA模块采用思维无线的LoRa6100PRO模块，发射功率达到1W，支持中继路由功能，采用串口通信，数据可以透传；分配一个GPIO对其进行复位控制。
进一步的，所述罗斯线圈采集模块输出2V交流模拟量，考虑CPU内部采集AD接口只能采集正电平，所以需要对模拟交流信号抬高零电平，该电路通过对3.3V分压为1.65V经过一级电压跟随器，增大输出阻抗，后级连接电容防止瞬间动态负载，同时可以抑制基准源的高频干扰。
进一步的，钳型夹采用电池供电，通过干电池供电，装置采用低功耗模式，内部STM32采用休眠方式运行，当定时器中断触发STM32唤醒以后采集低压配电线路实时值后继续保持休眠，从而降低装置CPU的运行功耗，从而延长装置的持续运行时间，通过装置外壳采用绝缘ABS材料加工，内部电路和低压配电线路完全绝缘，保证内部完全电路安全可靠运行，同时装置内部设计无发热易燃等器件及设计。
本发明的有益效果和特点是：
(1)该装置实现了基于低压配电线路复杂的拓扑网络情况下，可以逐级的对拓扑网络的用电情况进行采集分析，直观的反应该拓扑线路的用电情况，解决了复杂的低压配电线路无法有效的检测用电情况，同时无法排查出现用电异常的分支线路的问题，提高了现场检测人员工作效率。
(2)布置在不同位置处的钳型夹能相互通信，实现就地的数据汇总和分析，并得出结论。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例的整体结构示意图；
图2是本发明较佳实施例的上电业务流程框图(主机业务流程)；
图3是本发明较佳实施例的上电业务流程框图(从机业务流程)；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
一种基于IOT的低压配电线路无线电流监测钳型夹,包括罗斯线圈采集模块1、温度检测模块2、wifi模块3、LORA模块4、处理器芯片5、FLASH 存储模块6、“运行”指示灯7、“故障”指示灯8及RS232维护串口9；所述罗斯线圈采集模块1、温度检测模块2均和处理器芯片5上的AD接口相连，所述“运行”指示灯7、“故障”指示灯8均和处理器芯片5上的 Output接口相连；所述FLASH存储模块6和处理器芯片5上的SPI接口相连，RS232维护串口9和处理器芯片5上的Uart D接口相连；所述wifi模块3、LORA模块4通过RS232通讯接口分别和处理器芯片5上的Uart B接口、Uart C接口相连(B、C、D是Uart接口的编号)；
通过罗斯线圈采集模块1、温度检测模块2采集外部电流模拟信号，对采集值进行计算，并存储在FLASH存储模块6，然后通过RS232通讯接口与 wifi模块3、LORA模块4进行数据同时，根据wifi模块3的数据需求，读取FLASH存储模块6的历史数据，如需要当前布置在其它位置处钳型夹的数据，则通过LORA模块4和其它位置处钳型夹进行数据传输读取；
通过处理器芯片5采集罗斯线圈输出的模拟信号量从而检测低压配电线路的实时电流值，得出周期性的平均电流数据，通过LORA模块4将采集的平均电流数据进行传输或则召集其它装置的数据，通过内部数据分析计算，然后将得出输电线路的用电情况通过wifi模块3传输到智能外设终端上；
所述罗斯线圈采集模块1进行输电线路的电流实时值，并通过对累计的实时值计算平均值，并和其它设备进行数据统计，可以分析出当前线路的用电情况，初步得出线路的耗损，可以很快的反映出低压配电线路的用电情况。
所述处理器芯片5为型号为STM32 F407的芯片(STM32F407增强型系列使用高性能的
Figure RE-GDA0002383900380000051
CortexTM-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达512K字节的闪存和64K字节的SRAM)，丰富的增强 I/O端口和联接到两条APB总线的外设。器件包含3个12位的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C接口、3个SPI接口、2个I2S接口、1个SDIO接口、5个USART接口、一个USB接口和一个CAN接口。STM32大容量增强型系列工作于-40 ℃至+105℃的温度范围，供电电压2.0V至3.6V，一系列的省电模式保证低功耗应用的要求)。
所述WIFI模块3采用工业无线控制的WiFi模块，型号为ESP8266-12F，采用SMD封装，封装尺寸为24*16*3mm，可通过SMT设备快速生产,采用串口通信，数据可以透传。分配一个GPIO对其进行复位控制。
所述LORA模块4采用思维无线的LoRa6100PRO模块，发射功率达到 1W，支持中继路由功能，采用串口通信，数据可以透传。分配一个GPIO 对其进行复位控制。
所述罗斯线圈采集模块1输出2V交流模拟量，考虑CPU内部采集AD 接口只能采集正电平，所以需要对模拟交流信号抬高零电平，该电路通过对3.3V分压为1.65V经过一级电压跟随器，增大输出阻抗，后级连接电容防止瞬间动态负载，同时可以抑制基准源的高频干扰。
钳型夹采用电池供电，通过4节5号干电池供电，装置采用低功耗模式，内部STM32采用休眠方式运行，当定时器中断触发STM32唤醒以后采集低压配电线路实时值后继续保持休眠，从而降低装置CPU的运行功耗，从而延长装置的持续运行时间，通过装置外壳采用绝缘ABS材料加工，内部电路和低压配电线路完全绝缘，保证内部完全电路安全可靠运行，同时装置内部设计无发热易燃等器件及设计，所以装置可以长时间安装在低压配电线路进行数据检测，具备无人值守长时间运行特点，检测人员可以不定期到现场检测数据，提高现场人员工作效率，同时采集数据较多，可以更为准确的分析线路的用电情况。
所述的基于IOT的低压配电线路无线电流监测钳型夹的用电运行检查方法，包括如下步骤：
(1)采用罗斯线圈采集模块1将低压配电线路电流转换为模拟电压信号量；
(2)通过处理器芯片5采集模拟电压从而得出一次线路电流用电情况；
(3)通过LORA模块4收集和传输当前安装及其它支线低压配电线路电流及平均电流；
(4)通过处理器芯片5进行计算分析，现有拓扑结构下用电情况分析；
(5)通过wifi模块3将STM32分析后的数据进行上传。
启动WIFI通信任务，手机APP连接到终端的WIFI，通过手机APP的参数设置界面对终端进行参数设置。参数设置完成后，主机和从机分别运行运行各自的模式。主机定时通过LoRa向从机召集，从机采集的数据。从机实时采集从机数据并将保存，当收到主机召集命令后将数据上报。主机再将收到的数据上报给手机APP，手机APP更具参数设置的拓扑图，进行分析数据，并将结果展示。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的结构关系及原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于IOT的低压配电线路无线电流监测钳型夹,其特征在于:包括罗斯线圈采集模块(1)、温度检测模块(2)、wifi模块(3)、LORA模块(4)、处理器芯片(5)、FLASH存储模块(6)、“运行”指示灯(7)、“故障”指示灯(8)及RS232维护串口(9)；所述罗斯线圈采集模块(1)、温度检测模块(2)均和处理器芯片(5)上的AD接口相连，所述“运行”指示灯(7)、“故障”指示灯(8)均和处理器芯片(5)上的Output接口相连；所述FLASH存储模块(6)和处理器芯片(5)上的SPI接口相连，RS232维护串口(9)和处理器芯片(5)上的Uart D接口相连；所述wifi模块(3)、LORA模块(4)通过RS232通讯接口分别和处理器芯片(5)上的Uart B接口、Uart C接口相连；
通过罗斯线圈采集模块(1)、温度检测模块(2)采集外部电流模拟信号，对采集值进行计算，并存储在FLASH存储模块(6)，然后通过RS232通讯接口与wifi模块(3)、LORA模块(4)进行数据同时，根据wifi模块(3)的数据需求，读取FLASH存储模块(6)的历史数据，如需要当前布置在其它位置处钳型夹的数据，则通过LORA模块(4)和其它位置处钳型夹进行数据传输读取；
通过处理器芯片(5)采集罗斯线圈输出的模拟信号量从而检测低压配电线路的实时电流值，得出周期性的平均电流数据，通过LORA模块(4)将采集的平均电流数据进行传输或则召集布置在其它位置处的钳型夹的数据，通过内部数据分析计算，然后将得出输电线路的用电情况通过wifi模块(3)传输到智能外设终端上。
2.根据权利要求1所述的基于IOT的低压配电线路无线电流监测钳型夹，其特征在于：所述处理器芯片(5)为型号为STM32 F407的芯片。
3.根据权利要求1所述的基于IOT的低压配电线路无线电流监测钳型夹，其特征在于：所述WIFI模块(3)采用工业无线控制的WiFi模块，型号为ESP8266-12F。
4.根据权利要求1所述的基于IOT的低压配电线路无线电流监测钳型夹，其特征在于：所述LORA模块(4)采用思维无线的LoRa6100PRO模块，发射功率达到1W，支持中继路由功能，采用串口通信，数据可以透传；分配一个GPIO对其进行复位控制。
5.根据权利要求1所述的基于IOT的低压配电线路无线电流监测钳型夹，其特征在于：所述罗斯线圈采集模块(1)输出2V交流模拟量，考虑CPU内部采集AD接口只能采集正电平，所以需要对模拟交流信号抬高零电平，该电路通过对3.3V分压为1.65V经过一级电压跟随器，增大输出阻抗，后级连接电容防止瞬间动态负载，同时可以抑制基准源的高频干扰。
6.根据权利要求2所述的基于IOT的低压配电线路无线电流监测钳型夹，其特征在于：钳型夹采用电池供电，通过干电池供电，采用低功耗模式，内部STM32 F407芯片采用休眠方式运行，当定时器中断触发STM32 F407芯片唤醒以后采集低压配电线路实时值后继续保持休眠，从而降低装置CPU的运行功耗，从而延长装置的持续运行时间，钳型夹外壳采用绝缘ABS材料加工。
7.根据权利要求1所述的基于IOT的低压配电线路无线电流监测钳型夹的用电运行检查方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)采用罗斯线圈采集模块(1)将低压配电线路电流转换为模拟电压信号量；
(2)通过处理器芯片(5)采集模拟电压从而得出一次线路电流用电情况；
(3)通过LORA模块(4)收集和传输当前安装及其它支线低压配电线路电流及平均电流；
(4)通过处理器芯片(5)进行计算分析，现有拓扑结构下用电情况分析；
(5)通过wifi模块(3)将STM32分析后的数据进行上传。
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