CN201887556U - 用于输电线路智能化系统维护的无线接口卡 - Google Patents

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高翔
江秀臣
余康华
余兵
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Abstract

本实用新型涉及一种用于输电线路智能化系统维护的无线接口卡，包括USB接口转换模块、MCU、RF通讯模块，所述的MCU分别与USB接口转换模块、RF通讯模块连接。与现有技术相比，本实用新型具有采用无线通讯方式，无须在每次系统安装、调试、诊断以及日常维护时上杆塔，大幅简化了维护工作，同时降低了发生危险的可能性等优点。

Description

用于输电线路智能化系统维护的无线接口卡
技术领域
本实用新型涉及一种接口卡，尤其是涉及一种用于输电线路智能化系统维护的无线接口卡。
背景技术
传统的电力自动化设备现场安装调试以及日常维护通常都是通过串行口连接维护主机(通常是便携式计算机)，也有部分设备设计有USB口与主机通讯。但是，由于智能电网的提出与发展，近几年出现输电线路智能化系统。该系统一般安装在输电线路杆塔上或高压导线上，有些杆塔还高达达几十米，在安装调试过程中如果采用串行口或USB实现通讯连接，一方面距离长使得串行通讯困难，另一方面每次在日常维护时需要上杆塔，非常不便而且不安全。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于输电线路智能化系统维护的无线接口卡。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于输电线路智能化系统维护的无线接口卡，其特征在于，包括USB接口转换模块、MCU、RF通讯模块，所述的MCU分别与USB接口转换模块、RF通讯模块连接。
所述的MCU设有UART接口、SPI接口，所述的MCU通过UART接口与USB接口转换模块连接，所述的MCU通过SPI接口与RF通讯模块连接。
所述的RF通讯模块包括RF芯片和天线，其中RF芯片为nRF905。
所述的天线为PCB天线或外置式吸盘天线。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、采用无线通讯方式，无须在每次系统安装、调试、诊断以及日常维护时上杆塔，大幅简化了维护工作，同时降低了发生危险的可能性；
2、采用nRF905设计的短距离无线通讯，其最长通讯距离可达100米，可以满足目前所有电压等级的高压杆塔上设备的维护，解决了采用USB或RS232串行通讯时，通讯距离无法满足高压杆塔上智能化设备与地面通讯的问题；
3、直接连接与宿主机USB从宿主机获取电源，一般外置式接口卡需要外部电源，而输电线路及杆塔通常位于野外取电源不够方便，直接从宿主机获取电源使得现场维护工作非常方便。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的典型应用结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种用于输电线路智能化系统维护的无线接口卡，包括USB接口转换模块1、MCU 2、RF通讯模块3，所述的MCU 2分别与USB接口转换模块1、RF通讯模块3连接。
所述的USB接口转换模块1与宿主机(外部智能化设备或维护主机)的USB口连接，接口卡上USB接口工作在从设备模式，一方面从宿主机获取5V电源并转换为接口卡上其他电路模块所需的电源，另一方面采用USB-UART转换芯片将USB数据接口转换为UART接口与MCU连接，从而在宿主机与MCU之间提供了一条透明的数据通道。
所述的MCU 2一般采用管脚很少的8位MCU，片上要求至少带有1个UART和1个SPI接口，UART接口与USB接口转换模块连接，SPI接口与RF通讯模块连接。
所述的RF通讯模块3包括RF芯片和天线，其中RF芯片为nRF905，nRF905通过SPI接口连接于MCU，根据应用场合不同，天线或直接用PCB印制线设计，或采用外置式吸盘天线。
MCU 2数据转发软件主要实现双向数据转发，从宿主机USB口经USB接口转换模块1接收到的数据，在软件控制下通过RF通讯模块3发送出去，而从RF通讯模块3接收到的数据则通过USB接口转换模块1发送至宿主机。
根据使用场合不同，接口卡外型采用两种型式。植于输电线路智能化系统装置内部的接口卡一般不单独配置外壳，直接栈接于装置电路板，但由于装置一般具有金属外壳，天线须采用外置式吸盘天线；在便携式计算机一端，接口卡天线设计为PCB天线，其外型则采用类似U盘的封装，方便使用。
如图2所示，具体应用时通常成对应用，即嵌入在输电线路智能化系统装置内部的第一接口卡和线路智能化系统维护工程人员携带的第二接口卡。
由于第一接口卡内嵌于装置内部，接口卡与宿主机微控制器之间可以通过USB连接，也可以通过UART连接，甚至直接通过SPI连接。当采用UART连接时，接口卡硬件功能模块不包括USB-UART转换芯片；当采用SPI连接时，接口卡硬件功能模块不包括USB-UART转换芯片及MCU，数据转发软件直接运行于宿主机微控制器。第一接口卡必须采用外置式吸盘天线。
第二接口卡天线设计为PCB天线，外型设计为类似U盘接口，通过USB接口直接插在便携式计算机USB口。
系统安装调试、诊断、维护时，下行数据由便携式计算机通过USB发送到第二接口卡，经第二接口卡的USB接口转换模块1转换被MCU接收，在数据转发软件的控制下，MCU通过SPI接口下发数据发送命令给RF通讯模块，下行数据即按nRF905定义的数据链路层协议以FSK方式发送出去。第一接口卡的RF通讯模块则收到该下行数据帧，通讯模块向微控制器发出中断，在数据转换软件的控制下读出数据递交到应用层，至此下行数据的透明传输过程完成。
上行数据传输过程完全类似于下行数据的传输，只是数据由第一接口卡发出，第二接口卡接收。
在双向数据转发过程中，为了向应用层提供更好的服务接口，数据转发软件通常需要提供拆包和合包功能，因为RF通讯模块数据链路层通常支持的帧长度只能达到几十个字节，而线路智能化系统应用层通讯协议包长度有的达几百字节甚至更长。
由于第二接口卡设计为PCB天线，通常在距离超过50米后通讯可靠性明显下降，应用于电压等级较高的杆塔时，第二接口卡的RF通讯模块通常需要增加功率放大(PA)电路，以增加通讯距离。

Claims (4)

1.一种用于输电线路智能化系统维护的无线接口卡，其特征在于，包括USB接口转换模块、MCU、RF通讯模块，所述的MCU分别与USB接口转换模块、RF通讯模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于输电线路智能化系统维护的无线接口卡，其特征在于，所述的MCU设有UART接口、SPI接口，所述的MCU通过UART接口与USB接口转换模块连接，所述的MCU通过SPI接口与RF通讯模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于输电线路智能化系统维护的无线接口卡，其特征在于，所述的RF通讯模块包括RF芯片和天线。
4.根据权利要求3所述的一种用于输电线路智能化系统维护的无线接口卡，其特征在于，所述的天线为PCB天线或外置式吸盘天线。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108920392A (zh) * 2018-05-17 2018-11-30 歌尔科技有限公司 一种数据接口与spi的转换装置及方法

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