CN111289850A - 基于LoRa技术的局部放电采集系统及通信方法 - Google Patents

基于LoRa技术的局部放电采集系统及通信方法 Download PDF

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唐明
郭飞飞
王伟
杨宏伟
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Abstract

本发明公开了一种基于LoRa技术的局部放电采集系统及通信方法，该系统包括数据采集模块、汇聚节点模块和后台服务模块；该系统的通信方法为数据采集模块分时段轮巡将各节点数据信息通过LoRa无线方式传输给汇聚节点模块，汇聚节点分时段轮巡将LoRa数据传送至后台服务模块。本发明采用带LoRa节点设备的局部放电传感器、LoRa网关及4G通信方式、数据后台组成基于LoRa技术的局部放电采集系统及通信方法，由于LoRa节点设备的数据传输距离较远且功耗较低，使得传感器采集网络的组网方式覆盖率较大，通过节点组合及网络优化配置提高了数据传输的稳定性，降低了成本。

Description

基于LoRa技术的局部放电采集系统及通信方法
技术领域
本发明属于电力设备绝缘状态检测技术领域，具体涉及一种基于LoRa技术的局部放电采集系统及通信方法。
背景技术
20世纪50年代以来，我国的电力公共事业发展迅速，到20世纪末，我国电力系统装机容量已超过14000万千瓦，年发电量也居世界前列。在我国电力系统电压等级不断升高的同时，人们越来越重视电力系统的安全稳定运行。严重的电力设备故障不但会造成大范围停电，给人们生活带来不便，也会给国民经济带来重大损失。目前对电力设备进行检测有人工巡检和有线检测等方式，采用人工巡检的方式需要人工定期去巡检，这种方式费时费力，实时性差，并且有些电力设备复杂，人工难以进入去检测；有线检测方式需要另外铺设线路，成本比较高，而且也产生了许多不同信号之间的干扰，使得信号不稳定，此外，有些电力设备连接复杂，无法铺设通信线路。专利申请号为20181071992.8的专利文献提出了一种基于物联网技术的电力设备监测系统，该系统包括用于采集电力设备状态数据的监测装置、用于存储电力设备状态数据的物联网服务器和用于显示所述电力设备状态数据的显示装置；所述监测装置、显示装置皆与所述物联网服务器连接。该专利的电力设备监测系统虽然使用了物联网进行电力设备的状态信息进行采集，但是采集后信号传输过程并不稳定，同时耗能大。
LoRa是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，它属于物联网技术的一种。在国网提出加快建设泛在物联网的要求后，立足现有局部放电检测技术，提出电力输变电设备物联网无源无线智能传感器研究的要求。开展局部放电无线传感器网络技术研究，实现无线传感器的微功耗接入、灵活组网以及时间同步；开展面向输变电物联网的边缘局部放电计算技术研究，从而打造传感单元无源化、数据传输无线化，推进局部放电检测技术在泛在物联网中的应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种低功耗、使用安全方便的基于LoRa技术的局部放电采集系统及通信方法。
本发明的方案是通过这样实现的：
一种基于LoRa技术的局部放电采集系统，包括数据采集模块、汇聚节点模块和后台服务模块；所述数据采集模块与所述汇聚节点模块连接，所述汇聚节点模块与后台服务模块连接；
所述数据采集模块包括传感器、信号处理单元、电池和LoRa无线发射单元；所述传感器、电池和LoRa无线发射单元分别与信号处理单元连接；
所述汇聚节点模块包括LoRa信号模块、微处理器和4G网络信号模块；所述LoRa信号模块和4G网络信号模块分别与微处理器连接；
所述数据采集模块通过LoRa无线发射单元与汇聚节点模块连接，所述汇聚节点模块通过4G网络信号模块与后台服务模块连接。
作为本发明的进一步说明，所述的电池为3.6V的蓄电池。
作为本发明的进一步说明，所述传感器为特高频传感器（用于局部放电检测）。
作为本发明的进一步说明，所述信号处理单元为STM32系列微控制器。
作为本发明的进一步说明，所述微处理器为MIPS24KEc的处理器。
一种基于LoRa技术的局部放电采集系统的通信方法，其特征在于，该方法如下：
数据采集模块分时段轮巡将各节点数据信息通过LoRa无线方式传输给汇聚节点模块，汇聚节点分时段轮巡将LoRa数据传送至后台服务模块。
作为本发明的进一步说明，具体包括以下步骤：
步骤（一）：将传感器安装在待检测的电力设备上，当电力设备发生局部放电时，数据采集模块中的传感器采集数据并将数据传输到信号处理单元，信号处理单元对采集到的数据进行处理后传输至LoRa无线发射单元，LoRa无线发射单元将数据发送给LoRa信号模块；
步骤（二）：LoRa信号模块接收数据信号后对数据信号进行解析，然后将解析后的数据传输给微处理器，微处理器将解析后的数据转换为4G网络数据并通过4G网络信号模块将数据发送到后台服务模块；
步骤（三）：后台服务模块接收数据后，对数据进行存储、处理、展示和指令下发。
作为本发明的进一步说明，所述的指令下发包括收到各个传感器数据后通过LoRa接入点回应给各个传感器。
本发明具备以下良好效果：
本发明采用带LoRa节点设备的局部放电传感器、LoRa网关及4G通信方式、数据后台组成基于LoRa技术的局部放电采集系统及通信方法，由传感器节点通过LoRa模组将传感器采集的数据传输至LoRa网关，并由LoRa网关通过4G传输方法与数据后台服务模块进行交互。由于LoRa节点设备的数据传输距离较远且功耗较低，使得传感器采集网络的组网方式覆盖率较大，通过节点组合及网络优化配置提高了数据传输的稳定性，降低了成本。
附图说明
图1为本发明一实施例中数据采集模块的结构框架示意图。
图2为本发明一实施例中汇聚节点模块的结构框架示意图。
图3为本发明一实施例的LoRa技术的局部放电采集系统的整体结构示意图。
图4为本发明的数据通信示意图。
具体实施方式
以下结合实施例描述本发明基于LoRa技术的局部放电采集系统及通信方法，这些描述并不是对本发明内容作进一步的限定。
实施例1：
如图3所示，一种基于LoRa技术的局部放电采集系统，包括数据采集模块、汇聚节点模块和后台服务模块；所述数据采集模块与所述汇聚节点模块连接，所述汇聚节点模块与后台服务模块连接；如图1所示，所述数据采集模块包括传感器、信号处理单元、电池和LoRa无线发射单元；所述传感器、电池和LoRa无线发射单元分别与信号处理单元连接；如图2所示，所述汇聚节点模块包括LoRa信号模块、微处理器和4G网络信号模块；所述LoRa信号模块和4G网络信号模块分别与微处理器连接；所述数据采集模块通过LoRa无线发射单元与汇聚节点模块连接，所述汇聚节点模块通过4G网络信号模块与后台服务模块连接；所述信号处理单元为STM32系列微控制器；所述微处理器为MIPS24KEc的处理器。
本实施的基于LoRa技术的局部放电采集系统的通信方法，主要是数据采集模块分时段轮巡将各节点数据信息通过LoRa无线方式传输给汇聚节点模块，汇聚节点分时段轮巡将LoRa数据传送至后台服务模块；具体包括以下步骤：
步骤（一）：将传感器安装在待检测的电力设备上，当电力设备发生局部放电时，数据采集模块中的传感器采集数据并将数据传输到信号处理单元，信号处理单元对采集到的数据进行处理后发送至LoRa无线发射单元，LoRa无线发射单元将数据传输给LoRa信号模块；
步骤（二）：LoRa信号模块接收数据信号后对数据信号进行解析，然后将解析后的数据发给微处理器，微处理器将解析后的数据转换为4G网络数据并通过4G网络信号模块将数据传输到后台服务模块；
步骤（三）：后台服务模块接收数据后，对数据进行存储、处理、展示和指令下发。（所述的指令下发包括收到各个传感器节点数据后通过LoRa接入点回应给各个传感器。）
实施例2：
本实施例与实施例1的区别在于：所述的电池为3.6V的蓄电池，该电池的使用时长能够达到5到10年；所述传感器为特高频传感器。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种基于LoRa技术的局部放电采集系统，其特征在于，包括数据采集模块、汇聚节点模块和后台服务模块；所述数据采集模块与所述汇聚节点模块连接，所述汇聚节点模块与后台服务模块连接；
所述数据采集模块包括传感器、STM32信号处理单元、电池和LoRa无线发射单元；所述传感器、电池和LoRa无线发射单元分别与信号处理单元连接；
所述汇聚节点模块包括LoRa信号模块、微处理器和4G网络信号模块；所述LoRa信号模块和4G网络信号模块分别与微处理器连接；
所述数据采集模块通过LoRa无线发射单元与汇聚节点模块连接，所述汇聚节点模块通过4G网络信号模块与后台服务模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的局部放电采集系统，其特征在于，所述的电池为3.6V的蓄电池。
3.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的局部放电采集系统，其特征在于，所述传感器为特高频传感器。
4.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的局部放电采集系统，其特征在于，所述信号处理单元为STM32系列微控制器。
5.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的局部放电采集系统，其特征在于，所述微处理器为MIPS24KEc的处理器。
6.一种如权利要求1所述的基于LoRa技术的局部放电采集系统的通信方法，其特征在于，数据采集模块分时段轮巡将各节点数据信息通过LoRa无线方式传输给汇聚节点模块，汇聚节点分时段轮巡将LoRa数据传送至后台服务模块。
7.根据权利要求6所述的基于LoRa技术的局部放电采集系统的通信方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤（一）：将数据采集模块中的传感器安装在待检测的电力设备上，当电力设备发生局部放电时，数据采集模块中的传感器采集数据并将数据传输到信号处理单元，信号处理单元对采集到的数据进行处理后传输至LoRa无线发射单元，LoRa无线发射单元将处理后的数据信号发送给LoRa信号模块；
步骤（二）：LoRa信号模块接收数据信号后对数据信号进行解析，然后将解析后的数据传输给微处理器，微处理器将解析后的数据转换为4G网络数据并通过4G网络信号模块将数据发送到后台服务模块；
步骤（三）：后台服务模块接收数据后，对数据进行存储、处理、展示和指令下发。
8.根据权利要求7所述的基于LoRa技术的局部放电采集系统的通信方法，其特征在于，所述的指令下发包括收到各个传感器数据后通过LoRa接入点回应给各个传感器。
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