CN111044172B - 一种电力管井线缆信息采集存储装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种电力管井线缆信息采集存储装置及方法，包括电子标签本体，所述电子标签本体包括控制模块、指示灯模块、温度传感器模块和存储模块，所述控制模块分别与指示灯模块、温度传感器模块和存储模块连接；所述控制模块为超低功耗射频芯片，用于与外置集中器双向通信以实现数据收发，所述指示灯模块用于指示电子标签收发数据是否正常，所述温度传感器模块用于检测线缆所处环境温度，所述存储模块用于存储线缆的静态信息；所述电子标签本体放置在密闭的塑料壳内，且通过固定装置将塑料壳固定在线缆上；本公开可以实时了解电缆管排沟内线路的温度信息、定位统计信息和接头的运行状态，保障了电缆的安全运行以及供电的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本公开涉及电力管井线缆信息采集技术领域，特别涉及一种电力管井线缆信息采集存储装置及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
电缆管排沟存量巨大，由于其自身的结构特点接头井、交叉井独立且分散，线路设备及相关资源统计和管理难度很大，检修更换困难，又无法实施统一监控。
本公开发明人发现，(1)目前市面外盖监测产品只能实现接头井入口的管理，对于井内的线路、接头等重要设备缺乏有效的管理和监测手段，例如线路的准确信息和定位统计信息、接头的运行状态都是生产中的检修和管理难点；(2)市面上用于电力管井线缆信息采集的产品很少，并且其产品无线工作频段多在GHz级别，通信距离短，覆盖范围小，而且应用场景一般没有考虑低功耗要求。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种电力管井线缆信息采集存储装置及方法，实现了电力管井内电缆线路信息存储、读取、修改和上传，通过信息的采集和上传，可以实时了解电缆管排沟内线路的温度信息、定位统计信息和接头的运行状态，保障了电缆的安全运行以及供电的稳定性和可靠性。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
本公开第一方面提供了一种电力管井线缆信息采集存储装置。
一种电力管井线缆信息采集存储装置，包括电子标签本体，所述电子标签本体包括控制模块、指示灯模块、温度传感器模块和存储模块，所述控制模块分别与指示灯模块、温度传感器模块和存储模块连接；
所述控制模块为超低功耗射频芯片，用于与外置集中器双向通信以实现数据收发，所述指示灯模块用于指示电子标签收发数据是否正常，所述温度传感器模块用于检测线缆所处环境温度并通过控制模块发送给外置集中器，所述存储模块用于存储线缆的静态信息；
所述电子标签本体放置在密闭的塑料壳内，且通过固定装置将塑料壳固定在线缆上。
作为可能的一些实现方式，所述电子标签本体还包括串口模块，用于实现外置设备对电子标签的工作参数的配置。
作为进一步的限定，所述电子标签本体还包括拨码开关，用于对串口模块进行启用和禁止的控制。
作为可能的一些实现方式，所述存储模块为外部非易失性存储器模块；
作为可能的一些实现方式，所述静态信息包括但不限于电缆型号、电压等级和安装维护信息中的一种或多种；
作为可能的一些实现方式，所述超低功耗射频芯片运行TI-RTOS操作系统，对控制模块内各外设工作参数进行正确配置，驱动射频内核以实现无线数据的收发，并配置有专门针对传感器控制的协处理器；
作为可能的一些实现方式，所述电子标签本体的各个模块采用纽扣电池供电。
本公开第二方面提供了一种电力井管井线缆信息采集存储方法。
一种电力井管井线缆信息采集存储方法，利用本公开第一方面所述的电力管井线缆信息采集存储装置，
以电力井管井线缆信息采集存储装置作为节点，与井盖端的集中器共同组成一个星型网络，集中器与节点之间进行双向通信；
电力井管井线缆信息采集存储装置实时获取温度传感器中的转换数据，以第一预设周期将温度数据上报至集中器端；
当采集到的温度超过预设阈值时，自动缩短采集和上报周期到第二预设周期，以第二预设周期将温度数据上报至集中器端。
作为可能的一些实现方式，各个节点向集中器提供读取、增加和删除信息的接口，线缆信息通过集中器写入节点，节点接收后将其存储在外部非易失性存储器中。
作为可能的一些实现方式，各个节点的电力井管井线缆信息采集存储装置采用433MHz无线频率进行通信。
作为可能的一些实现方式，各个节点采用无线唤醒的方式，通过调整唤醒周期的长短，使其在休眠和唤醒状态下不断切换。
作为可能的一些实现方式，各个节点与集中器采用跳频的方式进行通信，以规避其他频段对通信的干扰。
作为可能的一些实现方式，采用AES加密的方式利用密钥对发送的数据进行加密和对接收的数据解密。
作为可能的一些实现方式，各个节点采用载波侦听的方式，在发送数据前先侦测无线信道是否空闲，防止多节点同时发送导致的丢包；
作为可能的一些实现方式，设有多个预设温度阈值和对应的预设采集和上报周期，根据不同的温度配置不同的采集和上报周期。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
1、本公开所述的装置可以实现电缆线路信息存储、读取、修改、上传，通过信息的采集和上传，可以实时了解电缆管排沟内线路的温度信息、定位统计信息和接头的运行状态，保障了电缆的安全运行，保障了供电的稳定性和可靠性。
2、本公开所述的装置通过塑料外壳进行包裹，对无线信号影响较小，提高了通信质量，该外壳还具有防水防腐蚀的功能，防护等级较高，提高了产品在严酷环境下的生存能力或寿命。
3、本公开所采用的超低功耗射频芯片带有专门针对传感器控制的协处理器，有效降低了功耗，同时采用拨码开关模块对串口模块启用和禁止的控制，进一步降低了整机功耗。
4、本公开所述的电子标签由于密闭在塑料壳体中，在实际工作中工作人员无法直观判断电子标签的通信是否正常，通过设置LED显示模块可以直观判断是否有无线数据活动，方便的对故障进行除。
5、本公开所述的装置通过设置串口模块，对电子标签工作参数进行配置，操作人员可通过外部串口使用特定上位机软件对其关键工作参数进行配置，如网络ID、唤醒周期、发射功率等，极大的提高了电子标签的工作灵活性。
6、本公开所述的装置以固定周期将温度数据上报至集中器端，当温度超过一定阈值时，会自动缩短采集和上报周期，极大的提高对温度监测的实时性，实现了对线缆温度的动态监测。
7、本公开每个节点的无线频率为433MHz，避开了拥挤的2.4GHz频段，并兼具1GHz以下射频模块通信距离长的优点，实现了数据更快速和安全的传输。
8、本公开每个节点使用了无线唤醒技术，使其在休眠和唤醒状态下不断切换，通过调整唤醒周期的长短，实现了实时性和功耗之间的权衡。
9、本公开每个节点使用射频芯片自带的跳频功能，很好的规避了其他频段对通信的干扰，提高了通信的抗干扰性；同时使用射频芯片自带的AES加密功能，利用密钥对发送的数据进行加密和对接收的数据解密，提高了数据的安全性；使用射频芯片自带的载波侦听功能，在发送数据前先侦测无线信道是否空闲，大大减少了多节点同时发送而导致的丢包现象。
附图说明
图1为本公开实施例1所述的电力管井线缆信息采集存储装置的结构示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
如图1所示，本公开实施例1提供了一种电力管井线缆信息采集存储装置，包括电子标签本体，所述电子标签本体包括控制模块、指示灯模块、温度传感器模块和存储模块，所述控制模块分别与指示灯模块、温度传感器模块和存储模块连接；
所述控制模块为超低功耗射频芯片，用于与外置集中器双向通信以实现数据收发，其中MCU是TI公司一款低于1GHz以下的超低功耗射频芯片，其主要功能是运行TI-RTOS操作系统，对外设工作参数进行正确配置，驱动射频内核以实现无线数据的收发，并带有专门针对传感器控制的协处理器，有效降低了功耗。
所述指示灯模块用于指示电子标签收发数据是否正常，由于电子标签密闭在塑料壳体中，在实际工作中工作人员无法直观判断电子标签的通信是否正常，通过该模块可以直观判断是否有无线数据活动，方便的对故障进行除。
所述温度传感器模块用于检测线缆所处环境温度并定期通过控制模块发送给外置集中器，当线缆温度过高或变化异常时，缩短发送的周期。
所述存储模块为外部非易失性存储器模块，主要用于存储线缆的静态信息，如电缆型号、电压等级、安装维护信息等，可灵活的对其进行增删查改。
所述电子标签本体放置在密闭的塑料壳内，且通过尼龙扎带等方式将塑料壳固定在线缆上，塑料外壳对无线信号影响较小，提高了通信质量，该外壳还具有防水防腐蚀的功能，防护等级较高，提高了产品在严酷环境下的生存能力或寿命。
所述电子标签本体还包括串口模块，用于实现外置设备对电子标签的工作参数的配置，为提高电子标签的工作灵活性，操作人员可通过外部串口使用特定上位机软件对其关键工作参数进行配置，如网络ID、唤醒周期、发射功率等。
所述电子标签本体还包括拨码开关，用于对串口模块进行启用和禁止的控制，以进一步降低整机功耗。
所述电子标签本体的各个模块采用纽扣电池供电。
所述电力管井线缆信息采集存储装置的具体工作方法为：
以电力井管井线缆信息采集存储装置作为节点，与井盖端的集中器共同组成一个星型网络，集中器与节点之间进行双向通信；
电力井管井线缆信息采集存储装置实时获取温度传感器中的转换数据，以第一预设周期将温度数据上报至集中器端；
当采集到的温度超过预设阈值时，自动缩短采集和上报周期到第二预设周期，以第二预设周期将温度数据上报至集中器端。
本公开可以设置多个预设温度阈值和对应的预设采集和上报周期，根据不同的温度配置不同的采集和上报周期。
各个节点向集中器提供读取、增加和删除信息的接口，线缆信息通过集中器写入节点，节点接收后将其存储在外部非易失性存储器中。
各个节点的电力井管井线缆信息采集存储装置采用433MHz无线频率进行通信，避开了拥挤的2.4GHz频段，并兼具1GHz以下射频模块通信距离长的优点。
各个节点采用无线唤醒的方式，通过调整唤醒周期的长短，使其在休眠和唤醒状态下不断切换，极大的降低了各个节点的功耗。
各个节点与集中器采用跳频的方式进行通信，以规避其他频段对通信的干扰。
采用AES加密的方式利用密钥对发送的数据进行加密和对接收的数据解密，极大的提高了数据的安全性。
各个节点采用载波侦听的方式，在发送数据前先侦测无线信道是否空闲，防止多节点同时发送导致的丢包，大大减少了多节点同时发送而导致的丢包现象。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电力管井线缆信息采集存储装置，其特征在于，包括电子标签本体，所述电子标签本体包括控制模块、指示灯模块、温度传感器模块和存储模块，所述控制模块分别与指示灯模块、温度传感器模块和存储模块连接；
所述控制模块为超低功耗射频芯片，用于与外置集中器双向通信以实现数据收发，所述指示灯模块用于指示电子标签收发数据是否正常，所述温度传感器模块用于检测线缆所处环境温度并通过控制模块发送给外置集中器，所述存储模块用于存储线缆的静态信息；
以电力井管井线缆信息采集存储模块作为节点，与外置集中器共同组成一个星型网络，外置集中器与节点之间进行双向通信；
各个节点向集中器提供读取、增加和删除信息的接口，线缆信息通过集中器写入节点，节点接收后将其存储在外部非易失性存储器中；
所述超低功耗射频芯片运行TI-RTOS操作系统，对外设工作参数进行正确配置，驱动射频内核以实现无线数据的收发，并配置有专门针对传感器控制的协处理器；
所述电子标签本体放置在密闭的塑料壳内，且通过固定装置将塑料壳固定在线缆上。
2.如权利要求1所述的电力管井线缆信息采集存储装置，其特征在于，所述电子标签本体还包括串口模块，用于实现外置设备对电子标签的工作参数的配置。
3.如权利要求2所述的电力管井线缆信息采集存储装置，其特征在于，所述电子标签本体还包括拨码开关，用于对串口模块进行启用和禁止的控制。
4.如权利要求1所述的电力管井线缆信息采集存储装置，其特征在于，所述静态信息包括但不限于电缆型号、电压等级和安装维护信息中的一种或多种；
或者，所述电子标签本体的各个模块采用纽扣电池供电。
5.一种电力井管井线缆信息采集存储方法，其特征在于，利用权利要求1-4任一项所述的电力管井线缆信息采集存储装置；
以电力井管井线缆信息采集存储装置作为节点，与井盖端的集中器共同组成一个星型网络，集中器与节点之间进行双向通信；
电力井管井线缆信息采集存储装置实时获取温度传感器中的转换数据，以第一预设周期将温度数据上报至集中器端；
当采集到的温度超过预设阈值时，自动缩短采集和上报周期到第二预设周期，以第二预设周期将温度数据上报至集中器端；
各个节点向集中器提供读取、增加和删除信息的接口，线缆信息通过集中器写入节点，节点接收后将其存储在外部非易失性存储器中。
6.如权利要求5所述的电力井管井线缆信息采集存储方法，其特征在于，各个节点的电力井管井线缆信息采集存储装置采用433MHz无线频率进行通信。
7.如权利要求5所述的电力井管井线缆信息采集存储方法，其特征在于，各个节点采用无线唤醒的方式，通过调整唤醒周期的长短，使其在休眠和唤醒状态下不断切换。
8.如权利要求5所述的电力井管井线缆信息采集存储方法，其特征在于，各个节点与集中器采用跳频的方式进行通信，以规避其他频段对通信的干扰。
9.如权利要求5所述的电力井管井线缆信息采集存储方法，其特征在于，采用AES加密的方式利用密钥对发送的数据进行加密和对接收的数据解密；
或者，各个节点采用载波侦听的方式，在发送数据前先侦测无线信道是否空闲，防止多节点同时发送导致的丢包；
或者，设有多个预设温度阈值和对应的预设采集和上报周期，根据不同的温度配置不同的采集和上报周期。
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