CN206818848U - 一种无线网络技术的太阳能蓄电池远程在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
一种无线网络技术的太阳能蓄电池远程在线监测装置：包括现场数据采集系统，数据处理系统，网络通讯系统，现场监测终端，报警系统，电源模块以及远程监控中心。本实用新型主要输电线路在线监测装置的太阳能蓄电池充放电电流、电压、温度、内阻信号进行实时采集，并在显示屏予以显示，当出现异常情况时，控制器发出报警信号，使工作人员能够了解到蓄电池组的运行状况并能及时发现并处理故障。将数据传送至上位机服务器，对数据进行分析、处理，对蓄电池的健康状态进行评估；当异常情况发生时监测界面显示异常消息，提醒工作人员及时处理故障，从而对蓄电池的实时监测与管理。本实用新型将对蓄电池的电压、温度、内阻以及电流数据的采集与传输集中设计在一起，安装方便快捷，维护简单。
Description
技术领域
本发明属于在线监测技术领域，涉及一种无线网络技术的太阳能蓄电池远程在线监测装置。
背景技术
随着我国电力供电行业的迅速发展，蓄电池在架空输电线路在线监测系统上面的使用量也日益增加。高压输电线路在线监测装置由于供电一般采用太阳能供电，在阴雨季节，太阳能供电受到影响，出现太阳能供电不足现象，因此采用蓄电池实现阴雨季节对在线监测装置进行供电，弥补太阳能供电不足。
蓄电池在工作过程中经常出现温度过高，浮充电压不稳定，放电时达不到要求的供电电压，实际放电容量与标称值相差太多等情况，造成在线监测装置不稳定工作，给架空输电线路的在线监测带来很大影响。发生这种情况主要是因为蓄电池的运行状态没有得到及时有效的监测，尤其是有多个单体蓄电池串联构成的蓄电池组中的某一块蓄电池发生故障时，整个蓄电池组不能正常工作。
传统的蓄电池参数检测主要是通过人工手持检测仪的方式进行，如手持容量测试仪测试蓄电池的剩余容量，通过内阻测试仪测量蓄电池内阻值，以此判断电池的使用寿命与剩余容量等，根据结果从所检测的蓄电池组中找出劣化或发生异常的单体蓄电池。但是这种方式需要工作人员亲身去现场操作，不仅工作量大，有时候还有人身危险，因此传统的人工检测方法已经不太适合蓄电池的监测。
因此需要一种无线网络技术的太阳能蓄电池远程在线监测装置，可以对输电线路在线监测装置的蓄电池进行实时监测，以便工作人员及时对在线监测装置进行管理，为高压输电线路安全运行提供在线监测保障。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种无线网络技术的太阳能蓄电池远程在线监测装置，包括现场数据采集系统，数据处理系统，网络通讯系统，现场监测终端，报警系统，电源模块以及远程监控中心。本实用新型主要输电线路在线监测装置的太阳能蓄电池充放电电流、电压、温度、内阻信号进行实时采集，并在显示屏予以显示，当出现异常情况时，控制器发出报警信号，使工作人员能够了解到蓄电池组的运行状况并能及时发现并处理故障。将数据传送至上位机服务器，对数据进行分析、处理，对蓄电池的健康状态进行评估；当异常情况发生时监测界面显示异常消息，提醒工作人员及时处理故障，从而对蓄电池的实时监测与管理。本实用新型将对蓄电池的电压、温度、内阻以及电流数据的采集与传输集中设计在一起，安装方便快捷，维护简单。
本实用新型目的在于提供一种无线网络技术的太阳能蓄电池远程在线监测装置，通过LEM Sentinel传感器对蓄电池的电压，温度，内阻进行检测，检测的数据经过SBUS数据转换电路将其转换为标准串口通信数据，然后将数据通过传输距离更远的RS485通信方式送至STM32F103VCT6主控芯片进一步分析处理；电流传感器套接在线路上，线路中有电流时检测出电流，将其处理后通过A/D转换为真实值，并经过RS485传输给STM32F103VCT6控制芯片做进一步分析处理。经过处理后的信号在LCD显示屏上面显示。当蓄电池工作参数超过阈值时，报警系统发出报警。同时通过GPRS无线通讯将测量蓄电池参数传送至远程监控中心作更进一步分析处理。
所述现场数据采集系统主要对蓄电池的浮充电压，温度，内阻以及充放电电流进行检测，实现在线监测；所述蓄电池的浮充电压，温度以及内阻采用LEM Sentinel传感器进行采集；所述蓄电池充放电电流采用电流传感器检测；所述LEM Sentinel传感器均粘贴于蓄电池表面；所述电流传感器套接在线路上；所述LEM Sentinel传感器体积小，集成度高，能够准确测量蓄电池的电压，温度以及内阻，测量过程和结果准确可靠，抗干扰能力强；所述电流传感器采用LA-50P闭环霍尔电流传感器，测量精度高，准确性好，便于安装调试；
所述数据处理系统包括SBUS转换器和A/D转换模块；所述SBUS转换器主要实现将LEM Sentinel传感器采集的数据进行转换为标准串口通信数据；所述A/D转换模块主要实现将电流传感器采集的信号进行模数转换；所述SBUS转换器自带信号放大电路，将数据进行放大处理，所述SBUS转换器先经过转RS232电路处理，再经过RS232转RS485；所述A/D转换模块采用ADC8008芯片。
所述网络通讯系统采用RS485串口通信和GPRS无线通信；所述RS485通信主要实现传感器采集数据与主控芯片进行传输；所述GPRS无线通信主要实现主控芯片与远程监控中心进行信号传输。
所述现场监控终端采用STM32F103VCT6主控芯片进行数据分析综合。所述主控芯片自带2个串口，便于与外部通信。具有较高的性价比，拒单易用的开发方式等优点，内部配置有晶振电路，复位电路等模块，实现控制功能。
所述报警系统采用蜂鸣器报警器，当传感器检测数据超过系统设定阈值时，蜂鸣器实现报警，提醒管理人员进行故障排查；所述报警器内置三极管放大驱动蜂鸣器报警，内置二极管阻止电流回流损坏电路。
所述远程监控中心主要实现对蓄电池现场监测及控制；
所述电源模块采用稳压芯片对系统不同装置供电：分别采用RT7272实现将6-24V直流电压转换成5V和AMS1117-3.3芯片将5V电压转换成3.3V；所述RT7272稳压芯片主要将转换成5V为RS485通信模块，蜂鸣器，液晶显示器等器件供电；所述AMS1117-3.3主要将转换成3.3V为STM32F103VCT6供电。
附图说明
图1是本实用新型的系统的结构图；
图2是本实用新型的供电电路原理图；
图3是本实用新型的RS485通信电路图；
图4是本实用新型的GPRS通信电路图；
图5是本实用新型的液晶显示电路图；
图6是本实用新型的报警电路图；
图7是本实用新型的SBUS转换器供电电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本实用一种无线网络技术的太阳能蓄电池远程在线监测装置，系统结构图如图1所示：包括现场数据采集系统，数据处理系统，网络通讯系统，现场监测终端，报警系统，电源模块以及远程监控中心。现场数据采集系统和数据处理系统连接，数据处理系统通过网络通讯系统和现场监测终端连接，报警系统连接现场监测终端的输出端。电源模块给现场数据采集系统，网络通讯系统以及现场监测终端供电。现场监测终端和远程监控中心之间通过网络通讯系统连接。
图2所示为本实用新型的供电电路原理图，由于主控芯片STM32F103VCT6的工作电压为3.3V，而RS485通讯，报警系统，液晶显示模块等器件的工作电压为5V，因此系统的供电电路需要提供3.3V和5V两种电压。电源电路设计中选用的电源芯片分别是RT7272和AMS1117-3.3，分别实现把输入的6~24V直流电压转换为5V和把5V电压转换成3.3V。
图3为本实用新型的RS485通信电路图。在本实用新型中，选择使用由MAXIM公司研制的专门用于RS485通信的芯片MAX485，该芯片为+5V单电源工作，由于其静态电流只有300uA，因此功耗很低。它的功能是将TTL信号转换为RS485信号。
图4为本实用新型的GPRS通信电路图。在本实用新型中，网络技术的运用就是指将数据采集系统采集到的蓄电池数据通过无线通讯技术上传到现场监测终端。由于主控芯片STM32F103VCT6没有集成GPRS通信功能，因此需要选择外围GPRS通信模块。本实用新型中，选择SIMCom公司生产的SIM900A模块，。该模块内部嵌入了TCP/IP协议栈，处理器利用串口只需通过给其发送一系列的AT指令就可以实现将监测数据发送到具有固定IP地址的服务器上的功能，简单可靠，数据通信稳定。采用SMT封装，外观精致小巧，性价比高，是GPRS通信技术的首选模块。
图5为本实用新型的液晶显示电路图。在本实用新型中，选用LCD12864作为显示器件，它的分辨率为128×64，可以选择串行、并行两种显示方式，内部含有中文字库，还包含128个16×8点阵字符，也可以完成图形显示，操作指令简单，程序容易编写。+3V~5.5V范围的电压供电，价格便宜。
图6为本实用新型的报警电路图。在本实用新型中，由STM32芯片发出使能信号去控制蜂鸣器发声。由于STM32的单个引脚输出的驱动电流太小，不足以驱动蜂鸣器发声，所以使用一个NPN三极管将电流放大然后驱动蜂鸣器报警。
图7为本实用新型的SBUS转换器供电电路图。SBUS转换器采用24V外接电源供电，由于内部的RS485电路等需要5V电源，因能采用电源芯片TMH2405将24V直流电压转换为+5V，如果外接电源为12V，则将芯片转换成TMH1205即可实现将12V直流电压转换成+5V。
采用上述结构，本实用新型主要输电线路在线监测装置的太阳能蓄电池充放电电流、电压、温度、内阻信号进行实时采集，并在显示屏予以显示，当出现异常情况时，控制器发出报警信号，使工作人员能够了解到蓄电池组的运行状况并能及时发现并处理故障。将数据传送至上位机服务器，对数据进行分析、处理，对蓄电池的健康状态进行评估；当异常情况发生时监测界面显示异常消息，提醒工作人员及时处理故障，从而对蓄电池的实时监测与管理。本实用新型将对蓄电池的电压、温度、内阻以及电流数据的采集与传输集中设计在一起，安装方便快捷，维护简单。
Claims (8)
1.一种无线网络技术的太阳能蓄电池远程在线监测装置，其特征在于：包括现场数据采集系统（1），数据处理系统（2），网络通讯系统（3），现场监测终端（4），报警系统（5），以及远程监控中心（6），现场数据采集系统（1）的输出端与数据处理系统（2）的输入端连接，数据处理系统（2）的输出端与网络通讯系统（3）的输出端连接，网络通讯系统（3）的输出端与现场监测终端（4）的输入端连接，现场监测终端（4）的输出端与远程监控中心（6）的输入端连接，现场监测终端（4）的输出端与报警系统（5）连接。
2.根据权利要求1所述一种无线网络技术的太阳能蓄电池远程在线监测装置，其特征在于，所述现场数据采集系统（1）包括LEM Sentinel传感器，LEM Sentinel传感器粘贴于蓄电池表面。
3.根据权利要求1所述一种无线网络技术的太阳能蓄电池远程在线监测装置，其特征在于，所述数据处理系统（2）包括SBUS转换器和A/D转换模块。
4.根据权利要求1所述一种无线网络技术的太阳能蓄电池远程在线监测装置，其特征在于，所述网络通讯系统（3）包括RS485串口通信模块和GPRS无线通信模块。
5.根据权利要求1所述一种无线网络技术的太阳能蓄电池远程在线监测装置，其特征在于，所述现场监测终端（4）包括型号为STM32F103VCT6的主控芯片。
6.根据权利要求1所述一种无线网络技术的太阳能蓄电池远程在线监测装置，其特征在于，所述报警系统（5）采用蜂鸣器报警器。
7.根据权利要求1所述一种无线网络技术的太阳能蓄电池远程在线监测装置，其特征在于，所述远程监控中心（6）主要实现对蓄电池现场监测及控制。
8.根据权利要求1-7其中之一所述一种无线网络技术的太阳能蓄电池远程在线监测装置，其特征在于，它还包括电源模块，电源模块采用稳压芯片对系统不同装置供电。
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