CN112461395A - 一种配电设备数据采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电设备数据采集系统，对各配电设备的传感器进行采集，包括若干采集节点模块、若干数据传输路由器节点模块、数据接收器节点模块和上位机，其中：所述采集节点模块对传感器的数据进行采集，并对采集的数据进行处理；所述数据传输路由器节点模块接收处于自身连接的路由网络中的采集节点模块处理后的数据，并转发至所述数据接收器节点模块；所述数据接收器节点模块汇集所有数据传输路由器节点模块和采集节点模块传输过来的数据，上送至上位机；上位机对上送的数据进行处理显示并存储。本发明实现了对当前环境温度快速、准确的实时监控，并以无线传输方式，将温度数据传输至设备监控中心，显示在上位机。
Description
技术领域
本发明涉及配电设备维护领域，更具体地，涉及一种配电设备数据采集系统。
背景技术
近年来物联网技术作为新一代信息技术重要的组成部分，在最新一代的信息技术的发展进程中，已经有许多国家将物联网产业升级为国家战略部署，与此同时，物联网也担任着推动国民经济的重要角色。通过何种手段准确无误地获取所需信息成为当前亟待解决的问题，而传感器则是获得生产和自然领域中数据信息的主要途径。伴随着物联网的快速崛起，传感器的市场表现出蓬勃发展的动向。
目前对传感器研究主要集中在两个方向：一是研究传感器的新材料和新方法，得到新型传感器；二是对已经存在的传感器进行深度利用，从而获得新的测量效果。温度传感器作为传感器领域中最早使用的传感器，其应用范围也最为宽广，因此其市场占要率远远超过了其他的传感器。温度传感器的按其工作原理分为：金属电阻、热敏电阻、热电偶、辐射温度传感器、光纤温度传感器、石英温度传感器以及集成温度传感器，它们各有优缺点，适用于不同的应用环境。根据温度传感器的种类特点可知，单一敏感材料的温度传感器很难同时具有良好的静态特性和动态性能，很难同时获得速度快、精度高、稳定性好的测量结果。新材料的发现是一个艰难漫长的过程，如何利用现有的传感器资源快速准确地获得待测系统温度是当前科研的一个热点。
公开日为2011年05月11日，公开号为CN102055611A的中国专利公开了一种低功耗无线数据采集系统，包括数据处理服务器、数据采集节点以及ZigBee无线个域网。数据采集节点包括至少一传感器模块、无线收发模块；传感器模块负责采集数据，无线收发模块负责发送采集的数据；ZigBee无线个域网还包括至少一带ZigBee终端的数据汇聚节点，负责接收来自数据采集节点的采集数据，并打包为ZigBee网络数据，然后转发到ZigBee路由器节点或ZigBee协调器节点。
物联网行业的发展迫切需要提高接入基础数据的可靠性和精度，市场对新型传感器的需求旺盛，在一些领域对数据的测量和获取存在困难，而且获取的数据没有融合。
发明内容
本发明提供一种配电设备数据采集系统，实现了对当前环境温度快速、准确的实时监控。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种配电设备数据采集系统，对各配电设备的传感器进行采集，包括若干采集节点模块、若干数据传输路由器节点模块、数据接收器节点模块和上位机，其中：
所述采集节点模块对传感器的数据进行采集，并对采集的数据进行处理；
所述数据传输路由器节点模块接收处于自身连接的路由网络中的采集节点模块处理后的数据，并转发至所述数据接收器节点模块；
所述数据接收器节点模块汇集所有数据传输路由器节点模块和采集节点模块传输过来的数据，上送至上位机；
上位机对上送的数据进行处理显示并存储。
优选地，所述传感器包括热敏电阻温度传感器和铂电阻温度传感器，所述采集节点模块对热敏电阻温度传感器的热敏电阻和铂电阻温度传感器的铂电阻进行AD采样。
优选地，所述采集节点模块包括主控芯片，所述主控芯片对传感器的数据进行采集，并对采集的数据进行处理。
优选地，所述主控芯片采用ZigBee无线技术传输数据。
优选地，所述采集节点模块还通过所述主控芯片将数据传送至上位机。
优选地，所述对采集的数据进行处理，具体为：
主控芯片对采集的数据进行预处理，所述预处理为使用滤波算法对数据进行滤波；
主控芯片对预处理后的数据通过数据融合算法进行数据融合，把融合后的数据发送至数据传输路由器节点模块。
优选地，所述数据融合算法为联邦卡尔曼算法。
优选地，所述数据接收器节点模块通过RS232串口将数据上送至所述上位机。
优选地，所述上位机为PC电脑、笔记本、智能手机中的一种或任意组合。
优选地，所述上位机对数据进行存储，具体为将数据存储在MySQL数据库中。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明所一种配电设备温度监测系统，基于ZigBee及物联网，该系统由温度采集节点模块、数据传输路由器节点模块、数据接收器节点模块及上位机组成，实现了对当前环境温度快速、准确的实时监控，并以无线传输方式，将温度数据传输至设备监控中心，显示在上位机。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为数据处理过程示意图。、
图中，1至6均为不同的采集节点模块，7、8为不同的数据传输路由器节点模块，9为数据接收器节点模块，10为上位机。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施例提供一种配电设备数据采集系统，对各配电设备的传感器进行采集，包括若干采集节点模块、若干数据传输路由器节点模块、数据接收器节点模块和上位机，其中：
所述采集节点模块对传感器的数据进行采集，并对采集的数据进行处理；
所述数据传输路由器节点模块接收处于自身连接的路由网络中的采集节点模块处理后的数据，并转发至所述数据接收器节点模块；
所述数据接收器节点模块汇集所有数据传输路由器节点模块和采集节点模块传输过来的数据，上送至上位机；
上位机对上送的数据进行处理显示并存储。
如图1所示，其中1至6为不同的采集节点模块，7、8为不同的数据传输路由器节点模块，9为数据接收器节点模块，10为上位机。
数据传输路由器节点模块属于ZigBee网络中的路由器，负责网络中信息的转发及路由的选择，对整个网络进行了扩展，扩大了整个无线网络的覆盖面积。数据传输路由器节点模块只需要具有数据的收发功能即可，并不需要其他外设，只需要能完成数据的接收转发即可，在软件设计时，将数据传输路由器节点模块的功能定义为接收转发数据即可。
所述传感器包括热敏电阻温度传感器和铂电阻温度传感器，所述采集节点模块对热敏电阻温度传感器的热敏电阻和铂电阻温度传感器的铂电阻进行AD采样。
所述采集节点模块包括主控芯片，所述主控芯片对传感器的数据进行采集，并对采集的数据进行处理。
所述主控芯片采用ZigBee无线技术传输数据。
采集节点模块作为整个ZigBee网络中的终端节点，负责温度数据的采集、发送；数据传输路由器节点模块作为ZigBee网络中的路由器节点负责搜索可用的网络、按需传输数据，以多跳路由方式转发至下一个数据传输路由器节点模块或者数据接收器节点模块，扩展网络容量，增加了通信距离和网络覆盖面积；数据接收器节点模块相当于ZigBee网络中的协调器节点，负责组建、管理整个ZigBee网络。
本应用的ZigBee无线网络中有一个数据接收器节点模块(协调器)和多个采集节点模块(终端节点)及多个数据传输路由器节点模块组成，各个采集节点模块通过路由选择，选择一条最优的路径与协调器进行通信，实现采集数据的无线收发。
在本实施例中，主控芯片为CC2530 ZigBee芯片，该芯片AD采样支持14位的模拟数字转换，具有多达12位的ENOB(有效数据)，具有8个独立的输入通道，可接收单端或差分信号，参考电压可选为内部单端、外部单端、外部差分或者AVDD,转换结束时DMA触发等功能。本设计中AD采样采用单端输入模式，将P0_6，P0_7引脚设置为输入模式，使能通道6作为热敏电阻的ADC的采样通信，使能通道7作为铂电阻的ADC采样通道，参考电压选择AVDD引脚电压。
所述采集节点模块还通过所述主控芯片将数据传送至上位机。
CC2530自身带有USART0和USART1两个串行通信接口，它们能够分别运行于异步UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发传输器)模式或者同步SPI模式。他们提供在接收和发送时的双缓冲和硬件流控制，因而非常适合大吞吐量全双工应用。两个USART具有同样的功能，可以设置在单独的I/O引脚，每一个都有它自己的高精度的波特率发生器。利用CC2530支持的UART接口方便协调器与上位机通信，UART接口DB9接口为公头。该无线温度监控系统中，把作为协调器的CC2530芯片与上位机通过RS-232串行线相连，将采集到的温度数据经串行通信接口传到上位机，经上位机软件处理之后显示。
所述对采集的数据进行处理，如图2，采集节点模块分别对热敏电阻及铂电阻进行AD采样，并使用联邦卡尔曼数据融合算法对数据进行融合，然后将获得的数据经过封装，经路由选择之后，传向数据接收节点，具体为：
主控芯片对采集的数据进行预处理，所述预处理为使用滤波算法对数据进行滤波，尽量减少误差和干扰；
主控芯片对预处理后的数据通过数据融合算法进行数据融合，把融合后的数据发送至数据传输路由器节点模块。
所述数据融合算法为联邦卡尔曼算法。
所述数据接收器节点模块通过RS232串口将数据上送至所述上位机。
所述上位机为PC电脑、笔记本、智能手机中的一种或任意组合。
所述上位机对数据进行存储，具体为将数据存储在MySQL数据库中。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种配电设备数据采集系统，对各配电设备的传感器进行采集，其特征在于，包括若干采集节点模块、若干数据传输路由器节点模块、数据接收器节点模块和上位机，其中：
所述采集节点模块对传感器的数据进行采集，并对采集的数据进行处理；
所述数据传输路由器节点模块不但接收处于自身连接的路由网络中的采集节点模块处理后的数据，还接收其它数据传输路由器节点模块的数据，并转发至所述数据接收器节点模块；
所述数据接收器节点模块汇集所有数据传输路由器节点模块和不在任一数据传输路由器节点模块所在的路由网络中的采集节点模块传输过来的数据，上送至上位机；
上位机对上送的数据进行处理显示并存储。
2.根据权利要求1所述的配电设备数据采集系统，其特征在于，所述传感器包括热敏电阻温度传感器和铂电阻温度传感器，所述采集节点模块对热敏电阻温度传感器的热敏电阻和铂电阻温度传感器的铂电阻进行AD采样。
3.根据权利要求2所述的配电设备数据采集系统，其特征在于，所述采集节点模块包括主控芯片，所述主控芯片对传感器的数据进行采集，并对采集的数据进行处理。
4.根据权利要求3所述的配电设备数据采集系统，其特征在于，所述主控芯片采用ZigBee无线技术传输数据。
5.根据权利要求4所述的配电设备数据采集系统，其特征在于，所述采集节点模块还通过所述主控芯片将数据传送至上位机。
6.根据权利要求5所述的配电设备数据采集系统，其特征在于，所述对采集的数据进行处理，具体为：
主控芯片对采集的数据进行预处理，所述预处理为使用滤波算法对数据进行滤波；
主控芯片对预处理后的数据通过数据融合算法进行数据融合，把融合后的数据发送至数据传输路由器节点模块。
7.根据权利要求6所述的配电设备数据采集系统，其特征在于，所述数据融合算法为联邦卡尔曼算法。
8.根据权利要求1所述的配电设备数据采集系统，其特征在于，所述数据接收器节点模块通过RS232串口将数据上送至所述上位机。
9.根据权利要求8所述的配电设备数据采集系统，其特征在于，所述上位机为PC电脑、笔记本、智能手机中的一种或任意组合。
10.根据权利要求9所述的配电设备数据采集系统，其特征在于，所述上位机对数据进行存储，具体为将数据存储在MySQL数据库中。
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