CN207490604U - 一种无线分布式监控设备和系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型针对交流供配电设施设计了一种无线分布式监控设备和系统。本实用新型主要利用无线通讯的免布线优势,按照分布式模组设计的方法进行设计,实现交流供配电设施的远程智能无线管理、控制、测量等功能,实现交流供配电设施中的各个供电回路的开关供电,电压、电流、功率、电能的管理测量,各项电量参数的预警告警,设施中各个配电装置的工作状态监测,供电回路中的电能质量、供电谐波分量、浪涌雷击监测等,能够保证各种类型的交流供配电设施的可靠安全的供电和运行。

Description

一种无线分布式监控设备和系统
技术领域
本实用新型涉及物联网、道路照明、工业控制领域,具体为一种无线分布式监控设备和系统。
背景技术
在道路照明及工业控制领域,存在大量的交流供配电设施,这些交流供配电设施将输入的交流电进行供电回路分配,给各个回路负载进行供电,每个回路通过手动方式或者定时器方式进行回路开关控制供电,这类控制方式需要人工手动控制或者人工定期调整时间控制,不能实现灵活的远程自动化控制。
目前虽然有部分厂家为了实现自动化控制,采用PLC可编程控制器进行供配电回路的自动开关控制,但是PLC可编程控制器回路控制驱动能力较小,需要外接中间继电器才能够实现大功率回路供电接触器的控制驱动,并且可编程控制器只提供以太网接口和RS232、RS485通讯接口,需要外接无线通讯GPRS通讯中断才能实现远程自动控制,另外可编程控制器需要额外的外部供电电源模块给其供电,因此采用可编程控制器实现供配电回路自动控制的需要外围提供各种辅助设备和器件,控制系统设计复杂、接线工程量大、系统稳定性不高、故障点多、无法实现远程控制、无法实现多设备间联动控制。
当前也有少部分厂家有针对性的设计了一体化自动控制设备,能够实现交流供配电设备的远程开关控制,并且还在设备中集成了回路电流检测功能、开关量检测、开关量输出、远程抄表、后备蓄电池供电等各种功能,但这些设备为了追求功能的大而全,设备体积大,制造成本高,控制管理的回路数固定为6个或者12个,但在实际使用过程中,大部分的交流供配电设施为了节约成本,其箱体设计都比较紧凑小巧,没有足够的空间安装这种一体化控制设备,且对于这些一体化控制设备的其他功能也用不上;还有数量巨大的交流供配电设施只有2-4个供配电回路,使用一体化的控制设备浪费严重。
上述提到的这些缺陷已经成为了急需解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型针对交流供配电设施设计了一种无线分布式监控设备和系统。本实用新型主要利用无线通讯的免布线优势,按照分布式模组设计的方法进行设计,实现交流供配电设施的远程智能无线管理、控制、测量等功能,实现交流供配电设施中的各个供电回路的开关供电,电压、电流、功率、电能的管理测量,各项电量参数的预警告警,设施中各个配电装置的工作状态监测,供电回路中的电能质量、供电谐波分量、浪涌雷击监测等,能够保证各种类型的交流供配电设施的可靠安全的供电和运行。
本实用新型采用了如下技术方案:
一种无线分布式监控设备,该监控设备包括:无线人机交互定位终端、无线远程定时控制开关、无线远程定时控制开关扩展装置、无线单相供电回路电能采集装置、无线三相供电回路电能采集装置、无线无源单回路电流采集装置、无线回路漏电检测装置、无线电能质量监测装置,共8个不同类型的装置组成, 1)所述无线人机交互定位终端包括:DC11-18V直流供电输入、DC7.0-8.4V电池组、电池充放电模块、DC/DC 5.5V电源模块、DC/DC 3.3V电源模块、ARM CPU无线通讯核心模块、GPRS/4G无线通讯模块、GPS/北斗定位模块、四个SMA天线、HMI显示屏、按键输入、RS232通讯模块、RS485通讯模块、WIFI通讯模块、通讯接口切换模拟开关、RTC时钟;
所述四个SMA天线分别用于GPS定位、高速无线通讯、低速无线通讯、GPRS/4G远距离通讯;
所述无线人机交互定位终端用于完成交流供配电设施管理中的人机交互,通过该终端上的触摸屏和按键实现信息读取、故障信息显示、定时开关控制策略设置功能,无线人机交互定位终端还完成交流供配电设施维护车辆的跟踪定位,将车辆定位信息实时的发送到远程管理中心,实现远程的车辆定位跟踪和调度;
其中,DC11-18V直流供电输入、DC7.0-8.4V电池组分别与电池充放电模块相连;电池充放电模块分别与ARM CPU无线通讯核心模块、DC/DC 5.5V电源模块相连;
DC/DC 3.3V电源模块分别与RS232通讯模块、RS485通讯模块、WIFI通讯模块相连;
ARM CPU无线通讯核心模块分别与HMI显示屏、通讯接口切换模块模拟开关、RTC时钟、GPRS/4G无线通讯模块、GPS/北斗定位模块以及四个SMA天线相连;
通讯接口切换模块模拟开关分别与RS232通讯模块、RS485通讯模块、WIFI通讯模块相连;
2)所述无线远程定时控制开关包括:三相电源供电输入、AC/DC 12V电源模块、DC11-18V直流供电输入、DC12V合并供电、DC7.0-8.4V电池组、电池供电短接端子、电池充放电模块、DC/DC 5.5V电源模块、DC/DC 3.3V电源模块、ARM CPU无线通讯核心模块、GPRS/4G无线通讯模块、三个SMA天线、RS232通讯接口、HMI显示屏、HMI显示屏供电开关、继电器驱动、双机备份检测、双机备份检测模拟开关、缺相掉电检测、缺相掉电检测模拟开关、开关量检测、开关量检测模拟开关、RS485通讯模块、RTC时钟;
所述三个SMA天线,分别用于高速无线通讯、低速无线通讯、GPRS/4G远距离通讯;
所述无线远程定时控制开关完成与远程管理中心服务器的通讯,接收远程管理中心服务器的各种控制及配置指令,并根据指令进行相应控制处理及应答,所述无线远程定时控制开关利用无线通讯模块完成和其它各个分布式装置的无线通讯及数据汇总管理,将远程管理中心服务器的控制和配置指令发送到各个分布式装置中,并将各个装置采集的数据和信息及时的传输给远程管理中心服务器;用于完成1组、2组或者4组回路负载供电开关的控制和状态监测任务;
其中,三相电源供电输入、AC/DC 12V电源模块、DC11-18V直流供电输入依次相连;AC/DC 12V电源模块和DC11-18V直流供电输入分别与DC12V合并供电相连;DC12V合并供电分别与DC/DC 3.3V电源模块、继电器驱动、电池充放电模块以及开关量检测相连;
DC/DC 3.3V电源模块分别与RS485通讯模块、开关量检测、缺相掉电检测、双机备份检测相连;
电池供电短接端子分别与电池充放电模块、DC7.0-8.4V电池组相连;
DC/DC 5.5V电源模块分别与电池充放电模块、GPRS/4G无线通讯模块相连;
ARM CPU无线通讯核心模块分别与RS485通讯模块、开关量检测模拟开关、缺相掉电检测模拟开关、双机备份检测模拟开关、继电器驱动、电池充放电模块、电池供电短接端子、GPRS/4G无线通讯模块、三个SMA天线、RS232通讯接口、HMI显示屏供电开关、RTC时钟相连,并通过TTL转RS232芯片与HMI显示屏相连;
开关量检测通过开关量检测模拟开关与ARM CPU无线通讯核心模块相连、缺相掉电检测通过缺相掉电检测模拟开关与ARM CPU无线通讯核心模块相连、双机备份检测通过双机备份检测模拟开关与ARM CPU无线通讯核心模块相连;
HMI显示屏、通讯接口切换模块模拟开关、RTC时钟、GPRS/4G无线通讯模块、GPS/北斗定位模块以及四个SMA天线相连;
通讯接口切换模块模拟开关分别与RS232通讯模块、RS485通讯模块、WIFI通讯模块相连;
3)所述无线远程定时控制开关扩展装置包括:电源供电输入、AC/DC 12V电源模块、DC6-28V直流供电输入、DC12V合并供电、DC/DC 5V电源模块、DC/DC 3.3V电源模块、ARMCPU无线通讯核心模块、两个SMA天线、RS232接口、RS485接口、开关量检测、继电器驱动组成;
所述两个SMA天线,分别用于高速无线通讯、低速无线通讯;
所述无线远程定时控制开关扩展装置对无线远程定时控制开关管理回路路数的扩展,去掉了与远程管理中心服务器通讯的任务和备份控制管理的任务,用于完成4组或者8组回路负载供电开关的控制和状态监测任务;
其中,电源供电输入、AC/DC 12V电源模块、DC12V合并供电、DC/DC 5V电源模块、DC/DC 3.3V电源模块依次相连;
DC6-28V直流供电输入和DC12V合并供电相连;
DC12V合并供电分别与继电器驱动、开关量检测相连;
DC/DC 3.3V电源模块分别与开关量检测、RS485接口相连;
ARM CPU无线通讯核心模块分别与RS485通讯模块、开关量检测、继电器驱动、RS232接口以及两个SMA天线相连;
4)所述无线单相供电回路电能采集装置包括:隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、ARM CPU无线通讯核心模块、电能采样芯片、电流采样互感电路、电压采样分压电路、电流采样接线端子、单相供电接线端子、电能采样校正端子、一个SMA天线;
所述无线单相供电回路电能采集装置用于在单相供电的交流供配电设施中完成回路负载的电能采集,用于完成单相电压和4个回路电流、4个回路耗电量的采集任务;
其中,电能采样芯片分别与采样芯片供电模块、ARM CPU无线通讯核心模块、电能采样校正端子、电流采样互感电路、电压采样分压电路以及单相供电接线端子相连;
单相供电接线端子分别与隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、电压采样分压电路相连;
ARM CPU无线通讯核心模块分别与隔离电源供电模块、电能采样芯片、SMA天线相连;
5)所述无线三相供电回路电能采集装置包括:三相供电接线端子、三相供电转换模块、隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、缺相隔离检测模块、ARM CPU无线通讯核心模块、电流采样接线端子、电流采样切换继电器、三相供电电压采样切换继电器、电流采样4-16译码驱动、电压采样3-8译码驱动、电流采样互感电路、电压采样分压电路、电能采样芯片、电能采样校正端子、RS232接口、RS485接口、一个SMA天线;
所述无线三相供电回路电能采集装置用于在三相供电的交流供配电设施中完成回路负载的电能采集,用于完成三相电压和8个回路电流、8个回路耗电量的采集任务;
其中,三相供电转换模块分别与隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、缺相隔离检测模块相连,隔离电源供电模块、缺相隔离检测模块连接ARM CPU无线通讯核心模块,采样芯片供电模块连接电能采样芯片;
电流采样接线端子与电流采样切换继电器相连;
电能采样芯片分别与电流采样互感电路、电压采样分压电路、电能采样校正端子相连;
三相供电接线端子分别与三相供电电压采样切换继电器、电能采样芯片、三相供电转换模块相连;
ARM CPU无线通讯核心模块分别与RS232接口、RS485接口、SMA天线、电能采样芯片、电流采样4-16译码驱动、电压采样3-8译码驱动相连;
6)所述无线无源单回路电流采集装置包括:DC4.3V蓄电池、电池充放电模块、DC/DC 3.3V电源模块、电流互感器、电流采样接线端子、电流自感应取电模块、电流采样互感电路、电流采样模块、ARM CPU无线通讯核心模块、一个SMA天线;
所述无线无源单回路电流采集装置用于在不供电的方式下,利用交流互感器的自感应取电方式给装置内部的蓄电池充电,利用蓄电池给电流采集芯片供电,对负载回路的电流进行采集;
其中,DC4.3V蓄电池分别与电池充放电模块、ARM CPU无线通讯核心模块相连;
电池充放电模块分别与DC/DC 3.3V电源模块、电流自感应取电模块相连;
DC/DC 3.3V电源模块分别与电流采样模块、ARM CPU无线通讯核心模块相连
ARM CPU无线通讯核心模块分别与SMA天线、电流自感应取电模块、电流采样模块相连;
电流采样接线端子通过电流采样互感电路与电流采样模块相连;
7)所述无线回路漏电检测装置包括:三相供电接线端子、三相供电转换模块、隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、缺相隔离检测模块、ARM CPU无线通讯核心模块、电流采样接线端子、回路漏电检测切换继电器、三相供电电压采样切换继电器、漏电检测3-8译码驱动、电压采样3-8译码驱动、火线电流采样互感电路和零线电流采样互感电路、电压采样分压电路、电能采样芯片、电能采样校正端子、RS232接口、RS485接口、一个SMA天线;
所述无线回路漏电检测装置用于在交流供配电设施中完成负载回路电缆的漏电检测,采用高精度的电流采集传感器完成4个负载回路电缆火线和零线的电流检测及比较,根据比较结果判断负载回路电缆是否出现漏电故障;
其中,三相供电转换模块分别与隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、缺相隔离检测模块相连,隔离电源供电模块、缺相隔离检测模块连接ARM CPU无线通讯核心模块,采样芯片供电模块连接电能采样芯片;
电流采样接线端子与回路漏电检测切换继电器相连;
电能采样芯片分别与火线电流采样互感电路和零线电流采样互感电路、电压采样分压电路、电能采样校正端子相连;
三相供电接线端子分别与三相供电电压采样切换继电器、电能采样芯片、三相供电转换模块相连;
ARM CPU无线通讯核心模块分别与RS232接口、RS485接口、SMA天线、电能采样芯片、漏电检测3-8译码驱动、电压采样3-8译码驱动相连;
8)所述无线电能质量监测装置包括:三相五线供电采样接线端子、AC/DC 12V电源模块、DC/DC 5V电源模块、回路电能质量监测接线端子、回路谐波采样、回路电压采样接线端子、电压采样、谐波分析电压瞬变分析DSP、浪涌雷击感应器接线端子、浪涌雷击计数、缺零缺相检测电路、零地电压测量电路、ARM CPU无线通讯核心模块、两个SMA天线、RS232接口、RS485模块;
所述两个SMA天线,分别用于高速无线通讯、低速无线通讯;
所述无线电能质量监测装置用于在交流供配电设施中完成负载回路供电质量的监测,完成缺相监测、零线断线监测、零地电压检测、负载回路的浪涌电压记录、雷击次数记录、供电谐波分量记录;
其中,三相五线供电采样接线端子分别与缺零缺相检测电路、零地电压测量电路、AC/DC 12V电源模块相连;
DC/DC 5V电源模块分别与ARM CPU无线通讯核心模块、AC/DC 12V电源模块相连;
零地电压测量电路分别与RS232接口、RS485模块相连;
浪涌雷击感应器接线端子与浪涌雷击计数相连;
回路电能质量监测接线端子经由回路谐波采样、回路电压采样接线端子经由电压采样分别与谐波分析电压瞬变分析DSP相连;
ARM CPU无线通讯核心模块分别与RS232接口、RS485模块、谐波分析电压瞬变分析DSP、浪涌雷击计数、缺零缺相检测电路、零地电压测量电路、两个SMA天线相连。
优选的,根据权利要求1所述的监控设备,所述ARM CPU无线通讯核心模块包括:STM32F103 ARM CPU处理器、DC5V电源输入端子、DC/DC 3.3V电源模块、RS232接口芯片、GPIO外引接口、硬件加密芯片、FLASH存储器、低速无线通讯芯片和IPX天线座、高速无线通讯芯片和IPX天线座;
STM32F103 ARM CPU处理器分别与高速无线通讯芯片、低速无线通讯芯片、FLASH存储器、硬件加密芯片、DC/DC 3.3V电源模块、RS232接口芯片、GPIO外引接口相连;
DC5V电源输入端子与DC/DC 3.3V电源模块相连;
高速无线通讯芯片、低速无线通讯芯片分别与IPX天线座相连。无线远程定时控制开关无线远程定时控制开关。
一种无线分布式监控系统,该无线分布式监控系统中包括远程管理中心服务器、无线分布式监控设备,各分布式监控设备采用“双星型加多链型”的方式进行无线组网通讯,实现多个不同类型监控设备的组网通讯。
一种无线分布式监控系统,该无线分布式监控系统中包括远程管理中心服务器、无线分布式监控设备,该无线分布式监控系统中双星型组网采用控制星型组网和采集星型组网两种组网方式,两种组网方式分别采用时间延迟机制和同步并发机制这两种不同的无线通讯传输机制进行数据传输。
本实用新型的有益效果是:
1)能够利用无线通讯的免布线优势、模组拼装优势实现各种大小的交流供配电设施的远程管理和监控,能够远程控制和自动定时控制供电回路的开关、实时检测供电回路电压、电流、回路负载功率、耗电电能等各种电量信息,并对这些电量信息进行越限告警判断,能够针对交流配供电设施的外部供电电源进行缺相检测、掉电检测,能够将各种供电故障及时的反馈给设施管理人员;
2)本实用新型每个模组体积小巧,且以模组式拼装的方式进行交流供配电设施的管理,能够任意的进行组合,能够管理和监控从小到大、从简单到复杂、从单回路供配电到数量众多回路供配电的各种交流供配电设施;
3)本实用新型还具有电能质量监测输入接口,通过该接口能够进行供配电设施的电能质量监测,将监测到的供电回路的电能谐波信号、瞬时高电压、浪涌电压、雷击次数等各种影响供电安全的电能质量信号通过无线通讯方式发送给后台管理服务器和供电设施管理人员,方便管理人员有针对性的调整优化供电策略。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1是本实用新型的无线分布式监控设备的结构示意图;
图2是本实用新型的无线分布式监控系统的一种结构示意图;
图3是本实用新型的无线分布式监控系统的另一种结构示意图;
图4是本实用新型的无线分布式监控系统的另一种结构示意图;
图5是本实用新型的无线分布式监控系统的信号传输示意图;
图6是本实用新型的无线人机交互定位终端的结构示意图;
图7是本实用新型的无线远程定时控制开关的结构示意图;
图8是本实用新型的无线远程定时控制开关扩展装置的结构示意图;
图9是本实用新型的无线单相供电回路电能采集装置的结构示意图;
图10是本实用新型的无线三相供电回路电能采集装置的结构示意图;
图11是本实用新型的无线无源单回路电流采集装置的结构示意图;
图12是本实用新型的无线回路漏电检测装置的结构示意图;
图13是本实用新型的无线电能质量监测装置的结构示意图;
图14是各装置中的ARM CPU无线通讯核心模块的结构示意图。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述:
本实用新型的无线分布式监控设备的结构示意图如图1所示。该监控设备包括无线人机交互定位终端模块、无线远程定时控制开关模块、无线远程定时控制开关扩展装置模块、无线单相供电回路电能采集装置模块、无线三相供电回路电能采集装置模块、无线无源单回路电流采集装置模块、无线回路漏电检测装置模块,以及无线电能质量监测装置模块,在上述8个模块中均包括有无线通讯单元,通过无线通讯单元实现8个不同类型模块之间的无线分布式通讯管理和监控管理。
在交流供配电箱中,上述这8个模块均采用就近安装的原则,各自完成不同的控制管理、信息采集、故障监测的任务,然后通过每个模块上的无线通讯单元实现管理控制的数据信息的交互通讯,然后汇总到一个或者多个无线远程定时控制开关上,由无线远程定时控制开关将汇总的数据信息发送到远程管理服务器。
这8个模块由于各自完成不同的控制管理任务,单个模块控制管理回路的数量限制在1个、2个、4个、8个以内,最大的管理数量不会超过16个,单个装置的体积长宽高限制在200mm×150mm×100mm以内;使得每个模块的体积大为缩小,非常合适安装在设计紧凑的交流供配电箱内部的狭小空间中,如此采用分布式就近安装、集中式无线管控的方法即解决了安装空间的问题,又解决了远距离铺设检测控制线缆的问题,同时还实现了设备的集中式管理。在实际使用过程中,即使交流供配电箱内部需要离被监控的元器件距离超过500米以上,依然能够通过该分布式监控方法实现集中式的管理。
所述无线人机交互定位终端模块,用于完成交流供配电设施管理中的人机交互,通过该终端上的触摸屏和按键实现交流供配电设施的远程开关控制、电流电压电能功率等信息读取、故障信息显示、定时开关控制策略设置等功能,同时该终端模块安装在车辆上实现维修车辆的远程定位、跟踪、调度。维修维护人员可以随时在车辆上远程的对交流供配电设施进行故障定位和维护操作等。
所述无线远程定时控制开关模块为这个交流供配电设施管理中的各分布式装置的核心设备,在整个系统中主要承担四类任务:
1)完成与远程管理中心服务器的通讯,接收远程管理中心服务器的各种控制及配置指令,并根据指令进行相应控制处理及应答;
2)利用无线通讯模块完成和其它各个分布式装置的无线通讯及数据汇总管理,将远程管理中心服务器的控制和配置指令发送到各个分布式装置中,并将各个分布式装置采集的数据和信息及时的传输给远程管理中心服务器;
3)每个无线远程定时控制开关完成1组、2组或者4组回路负载供电开关的控制和状态监测;
4)利用两个或者三个无线远程定时控制开关串联机制实现交流供配电设施的备份控制管理和备份通讯管理;在备份控制和备份通讯应用中为了区分该类核心设备,本实用新型将第一个承担备份控制管理和备份通讯管理的设备命名为主无线远程定时控制开关A(以下简称主时控),将第二、第三个承担备份控制管理的设备命名为备无线远程定时控制开关B(以下简称备时控)、备时控C。
所述无线远程定时控制开关扩展装置模块,去掉了与远程管理中心服务器通讯的任务和备份控制管理的任务,仅仅完成4组或者8组回路负载供电开关的控制和状态监测。本实用新型将该装置模块命名为无线远程定时控制开关扩展装置模块或命名为从时控模块,该从时控模块通过无线通讯模块和主时控模块、备时控模块进行无线通讯,协同完成整个交流供配电设施的时控开关控制和检测的扩展。
所述无线单相供电回路电能采集装置模块主要用于在单相供电的交流供配电设施中完成回路负载的电能采集,可以完成单相电压和4个回路电流、4个回路耗电量的采集任务。该装置将采集的电能信息通过无线通讯模块发送给主备时控,由主备时控将该电能信息进行存储、统计、计算,并传输给远程管理中心服务器;对于超过4个回路负载数量的单相交流供配电设施,可以依照就近安装原则安装多个该电能采集装置进行回路负载电能的采集和管理。
所述无线三相供电回路电能采集装置模块,用于在三相供电的交流供配电设施中完成回路负载的电能采集,可以完成三相电压和8个回路电流、8个回路耗电量的采集任务。该装置依然将采集的电能信息通过无线通讯模块发送给主备时控,由主备时控将该电能信息进行存储、统计、计算,并传输给远程管理中心服务器;对于超过8回路负载数量的三相交流供配电设施,可以依照就近安装原则安装多个该电能采集装置进行回路负载电能的采集和管理。
所述无线无源单回路电流采集装置模块,可以在不供电的方式下,利用交流互感器的自感应取电方式给装置内部的蓄电池充电,利用蓄电池给电流采集芯片供电,对负载回路的电流进行采集,并将采集的电流信号通过无线通讯模块发送给主备时控进行存储、统计、计算。该装置无须提供供电电源,每个装置周期性的采集1个负载回路的电流,可以任意的安装在距离主备时控无线信号能够达到的500米范围内,包括交流供配电设施的电缆沟、线井等各种狭小空间中。每个主备时控通过无线通讯管理可以连接至少不小于1000个的该无线无源单回路电流采集装置。
所述无线无源单回路电流采集装置模块,进行电流采集的频率可调整,其调整方式为:
1)在负载回路无电流时,该装置进入低功耗休眠状态,不进行电流采采集,并且周期性的向主备时控装置发送休眠状态无线信号,告知主备时控该装置处于低功耗休眠状态;
2)当负载回路有电流时,通过电流触发唤醒信号,唤醒该装置,由于负载回路供电的初期,电流波动比较大,所以该装置的电流采集频率为每5秒进行一次,连续采集120次(10分钟)后,降低电流采集频率,其采集频率根据DC4.3V蓄电池容量确定;
3)本装置采用电流自感应取电模块给DC4.3V蓄电池充电,为了延长装置使用时间,CPU处理器通过电池容量监测功能实现实时检测DC4.3V蓄电池容量,当检测到DC4.3V蓄电池容量低于80%时,电流采集频率为每5分钟一次,当检测到的DC4.3V蓄电池容量低于60%时,电流采集频率为每30分钟一次;
4)当检测到的DC4.3V蓄电池容量低于40%时,电流采集频率为每60分钟一次,并且通过无线通讯模块向主备时控发送DC4.3V蓄电池容量过低的告警,通知维护人员进行蓄电池维护,同时装置自身通过CPU调整电流自感应取电模块的取电量比值,加快蓄电池充电。
所述无线回路漏电检测装置模块主要用于在交流供配电设施中完成负载回路电缆的漏电检测,采用高精度的电流采集传感器完成4个负载回路电缆火线和零线的电流检测及比较,根据比较结果判断负载回路电缆是否出现漏电故障,并将该漏电故障第一时间发送给主备时控,由主备时控控制回路负载开关断电,保证设备用电及人员的安全;在超过4个负载回路电缆需要进行漏电检测的交流供配电设施,可以依照就近安装原则安装多个该回路漏电检测装置进行电缆漏电检测。
所述无线电能质量监测装置模块主要用于在交流供配电设施中完成负载回路供电质量的监测,可以完成缺相监测、零线断线监测、零地电压检测、负载回路的浪涌电压记录、雷击次数记录、供电谐波分量记录。本实用新型将负载回路供电过程中记录的各类电能质量信息标记上时间信息,并通过无线通讯模块将电能质量信息发送到主备时控中进行存储、统计、计算和电能质量异常判断;该装置能够检测4个负载回路供电的电能质量监测,在超过4个负载回路需要进行电能质量监测的交流供配电设施中,可以依照就近安装原则安装多个该电能质量监测装置对负载回路供电的电能质量进行监测,保证用电设备的使用安全和延长设备的使用寿命。
本实用新型的无线分布式监控系统的一种结构示意图如图2所示。各分布式监控设备采用“双星型加多链型”的方式进行无线组网通讯,实现多个不同类型监控设备的组网通讯。在每个组网通讯的应用中包含1个主时控A和2个备时控B、C用于交流供配电设施的无线分布式监控。主时控A和备时控B、C之间通过无线通讯模块实现数据、指令的交互及备份管理。
本实用新型将备时控B定义为主时控A的备份时控,备时控C定义为备时控B的备份时控,在主时控A控制和通讯工作正常时,由主时控A承担整个交流供配电设施的无线分布式监控管理任务;当主时控A故障后,启用备份时控B来承担管理任务;依次类推,在备份时控B故障后,由备份时控C来承担管理任务;在备份管理要求更高的应用中可以按照类似的方法,添加备时控D做为备时控C的备份时控以增加备份管理的可靠性。
本实用新型的相同类别的各类监控设备按照设备类别组成链型网络,采用逐个传递的方式将控制指令从主备时控向下传递到各设备链路的末端,同样采用逐个传递的方式将监控采集到的电量信息向上传递到主备时控中。本实用新型的主备时控允许通过无线通讯模块接入共6个链型网络装置,分别对应单相电能采集、三相电能采集、无源电流采集、时控开关扩展控制、回路漏电检测、电能质量检测。每个不同的链路可以采用不同类型的无线通讯模块、不同的无线通讯速率、不同的无线发射功率进行无线组网通讯,以适用不同的就近安装环境,只要保证每类装置能够组成链路型网络采用转发传输的模式将信息传输到装置1,然后由装置1采用星型组网的方式同时和主备时控A、B、C通讯即可完成整个交流供配电设施的无线分布式监控。
本实用新型的无线分布式监控系统的另一种结构示意图如图3、4所示。本实用新型定义该分布式监控中的星型组网为双星型组网通讯:
1)针对主备时控A、B、C通过无线通讯模块实现和每类装置链路的装置1进行星型组网通讯,该组网通讯主要用于控制指令的下发和传输,本实用新型将该星型组网命名为控制星型组网(如图3);
2)针对每类装置的装置1通过无线通讯模块实现和主备时控A、B、C进行星型组网通讯,该组网通讯主要用于监测数据、采集数据的收集和传输,本实用新型将该星型组网命名为采集星型组网(如图4)。
本实用新型针对控制星型组网和采集星型组网采用不同的无线通讯传输机制;分别为时间延迟机制进行通讯传输和同步并发机制进行通讯传输
本实用新型针控制星型组网采用时间延迟机制进行通讯传输,其步骤为:
步骤S101,对于同一条控制指令,远程管理中心服务器同时发送给主时控A和备时控B、C;
步骤S102,主时控接收到控制指令后,立即进行指令执行处理;
步骤S103,指令执行处理完毕后,主时控A会向备时控B、C发送处理完毕指令;
步骤S104,备时控B、C接收到处理完毕指令后就丢弃远程管理中心服务器发送过来的指令;
步骤S105,若主时控A故障3秒内没有及时处理控制指令,则备时控B从接收到远程管理中心服务器发送过来的控制指令开始计时,3秒后检查交流供配电设施控制指令执行状态;
步骤S106,若备时控B确认了指令没有被执行则立即进行指令执行处理;
步骤S107,指令执行处理完后,备时控B会向主时控A、备时控C发送处理完毕指令;
步骤S108,备时控C接收到处理完毕指令后就丢弃远程管理中心服务器发送过来的指令;
步骤S109,如此类推备时控B故障时,备时控C从接收到远程管理中心服务器发送过来的控制指令开始计时6秒进行备份控制处理。
本实用新型的时间延迟机制能够保证了主备时控的自动备份管理,主时控工作正常则优先由主时控进行控制管理、主时控故障后经过时间延迟处理由备份时控进行控制管理,避免了主备时控管理权限倒换带来的备份失效的问题。
本实用新型针对采集星型组网采用同步并发机制进行通讯传输,以单相电能采集装置为例描述其步骤为:
1)电能采集装置n根据分布式监控配置的时间周期定期的采集电量数据,并在电量数据尾部添加采集时间和装置序号,并计算出一个32bit 的CRC校验码;
2)装置n将采集得到的数据通过无线通讯模块转发给装置n-1,如此类推直至转发给装置1;
3)装置1接收到电量数据后,利用无线通讯模块同时向主备时控A、B、C发送电量数据;
4)主备时控A、B、C分别将接收到的电量数据进行记录、统计、计算,并将统计计算结果发送给远程管理中心服务器;
5)远程管理中心服务器优先选取主时控A发送过来的电量数据结果,如果没有收到主时控A发送过来的电量数据结果则依次选取备份时控B、C发送过来的电量数据结果进行存储和处理。
本实用新型的人机交互终端可以由人工选择性的连接到主时控A和备份时控B、C。对于由人机交互终端发起的控制指令,可以指定通过主时控A或者备份时控B、C进行控制传输,对于电量信息的采集也可以经由指定的时控进行采集信息的传输。人机交互终端发起的每条经由主备时控传输的控制指令都会在主备时控装置中记录一条手动控制记录。而人机交互终端发起的电量采集数据,不需要在主备时控装置中进行记录。
本实用新型的这8类装置,除了无线无源单回路电流采集装置采用5dbm的无线发射功率、最大无线通讯距离为500米以外,其它的各类装置的无线通讯采用10dbm-27dbm发射功率自动调节、最大无线通讯距离可以达到4500米,且采用双星型加多链型的无线组网方式进行无线信号传输,只要保证本实用新型的任意两个无线分布式装置间的距离小于4500米就可以通过该无线通讯网络和主备时控完成通讯,实现交流供配电设施集群的远程分布式监控管理。
本实用新型的无线分布式监控系统的信号传输示意图如图5所示。本实用新型采用的双星型加多链型的网络结构进行无线信号传输方式主要分为两类:
1)链型网络传输,交流供配电设施2中需要管理分布式装置较少,且交流供配电设施1和交流供配电2的距离小于4500米时,可以采用链型网络传输,设施2利用设施1的主备时控A1、B1进行分布式管理,设施2中的单相电能采集装置直接从主备时控A1、B1组成链路性型网络进行分布式监控,设施2中的时控开关扩展装置4直接链接到设施1中的时控开关扩展装置3上组成链路性型网络进行分布式监控,设施2中的电能质量监测装置2直接链接到设施1中的电能质量监测装置1上组成链路性型网络进行分布式监控,此链型网络传输中设施2无需配置主备时控装置,适合分布式监控设备少,且通讯距离能够进行组成链型网络的交流供配电设施;
2)星型网络传输,交流供配电设施3中主时控A2相对于主时控A1和备时控B1组成采集星型网络,主时控B2相对于主时控A1和备时控B1也组成采集星型网络,交流供配电设施1中主时控A1相对于主时控A2和备时控B2组成控制星型网络,主时控B1相对于主时控A2和备时控B2也组成控制星型网络;且设施3中时控B2为A2的备份时控,对于其他需要管理的装置,利用设施3中主备时控A2、B2组成链型网络进行分布式监控管理;整个管理过程中,通过设施1的主时控A1和备时控B1与监控中心进行远程通讯管理,设施3中的主时控A2和备时控B2与监控中心的远程通信接口处于关闭状态。
本实用新型这8类装置在不同类型、不同大小、不同数量的交流供配电设施管理中,每类装置可以实现1000个设备进行链型组网管理。对于主备时控的备份管理可以实现32个主备时控的星型组网;本实用新型基于双星型加多链型的无线组网方式,对于超出上述描述的6类已经描述的装置需要进行分布式管理时,本实用新型可以采用相同的机制扩展更多的链型网络接入,本实用新型将能够接入星型网络的链型网络数量限制在128个以内。
本实用新型的这8类装置中,有3类装置内部具有蓄电池充放电供电,分别是:1)人机交互定位终端,该装置可以手持移动使用,采用直流12V用于装置供电和内置蓄电池充电;2)无线远程定时控制开关(主备时控),该装置采用三相或者单相交流供电,内置蓄电池用于在外部交流电停电的情况下将停电告警和来电恢复等告警信息发送给设施管理人员;3)无源电流采集装置,该装置采用电流互感器自感应取电,将感应取电的电能存储在蓄电池中用于负载电流的采集和无线信号的发送。
本实用新型的这8类装置中,除了无源电流采集装置外,其他7类装置都具有一个RS232有线通讯接口和一个RS485有线通讯接口,该通讯接口能够利用其就近安装的特性,就近和其他具有RS232接口或RS485接口的其他传感器或者设备进行有线通讯,将RS232有线通讯或者RS485有线通讯转换为分布式无线通讯,形成与远程监控中心进行数据交互,将这些有线通讯设备纳入整个无线分布式监控管理体系中。
本实用新型的这8类装置中,主备时控做为管理的核心设备,人机交互定位终端为人员管理设备,其他6类设备做为分布式监控的附属装置,每个交流供配电设施可以根据内部负载回路供电管理要求配置附属装置,不一定全部6类设备都需要安装,但是在后续扩展应用过程中,依据双星型加多链型的无线组网方式,在该分布式监控管理体系之下还可以增加第7、第8甚至更多种类的分布式装置接入到该分布式监控系统中,如增加一类分布式的环境监控装置、增加一类电机驱动装置等,通过该双星型加多链型的无线组网方式实现更多的分布式设备和装置的监控管理。
本实用新型的无线人机交互定位终端的结构示意图如图6所示。该无线人机交互定位终端包括:DC11-18V直流供电输入、DC7.0-8.4V电池组、电池充放电模块、DC/DC 5.5V电源模块、DC/DC 3.3V电源模块、ARM CPU无线通讯核心模块、GPRS/4G无线通讯模块、GPS/北斗定位模块、四个SMA天线(分别用于GPS定位、高速无线通讯、低速无线通讯、GPRS/4G远距离通讯)、HMI显示屏、按键输入、通讯接口切换、RS232通讯模块、RS485通讯模块、WIFI通讯模块、通讯接口切换模块、RTC时钟,共17个部分组成。
本实用新型的无线远程定时控制开关的结构示意图如图7所示。该无线远程定时控制开关包括:三相电源供电输入、AC/DC 12V电源模块、DC6-28V直流供电输入、DC12V合并供电、DC7.0-8.4V电池组、电池供电短接端子、电池充放电模块、DC/DC 5.5V电源模块、DC/DC 3.3V电源模块、ARM CPU无线通讯核心模块、GPRS/4G无线通讯模块、三个SMA天线(分别用于高速无线通讯、低速无线通讯、GPRS/4G远距离通讯)、RS232通讯接口、HMI显示屏、HMI显示屏供电开关、继电器驱动、双机备份检测、双机备份检测模拟开关、缺相掉电检测、缺相掉电检测模拟开关、开关量检测、开关量检测模拟开关、RS485通讯模块、RTC时钟,共26个部分组成。本实施例中设计了8个开关量检测,对于4个开关量检测的实现,可以只取其中4个开关量检测来实施,继电器驱动设计了2主2副,对于2个继电器的实现,可以只取2主继电器来实施。
本实用新型的无线远程定时控制开关扩展装置的结构示意图如图8所示。该无线远程定时控制开关扩展装置包括:电源供电输入、AC/DC 12V电源模块、DC6-28V直流供电输入、DC12V合并供电、DC/DC 5V电源模块、DC/DC 3.3V电源模块、ARM CPU无线通讯核心模块、两个SMA天线(分别用于高速无线通讯、低速无线通讯)、RS232接口、RS485接口、开关量检测、继电器驱动共12个部分组成。本实施例中设计了8个开关量检测和8个继电器驱动,对于4个开关量和4个继电器驱动的实现,可以取其中前4个开关量和前4个继电器驱动来实施。
本实用新型的无线单相供电回路电能采集装置的结构示意图如图9所示。该无线单相供电回路电能采集装置包括:隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、ARM CPU无线通讯核心模块、电能采样芯片、电流采样互感电路、电压采样分压电路、电流采样接线端子、单相供电接线端子、电能采样校正端子、一个无线通讯SMA天线,共10个部分组成。本实施例中设计了4个回路电流采集和电能采集,对于2个回路电流采集和电能采集的实现,可以取其中前2个回路电流采集和电能采集的来实施。
本实用新型的无线三相供电回路电能采集装置的结构示意图如图10所示。该无线三相供电回路电能采集装置包括:三相供电接线端子、三相供电转换模块、隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、缺相隔离检测模块、ARM CPU无线通讯核心模块、电流采样接线端子、电流采样切换继电器、三相供电电压采样切换继电器、电流采样4-16译码驱动、电压采样3-8译码驱动、电流采样互感电路、电压采样分压电路、电能采样芯片、电能采样校正端子、RS232接口、RS485接口、一个无线通讯SMA天线,共18个部分组成。本实施例中设计了16个回路电流采集和电能采集,对于8个回路电流采集和电能采集的实现,可以取其中前8个回路电流采集和电能采集的来实施。
本实用新型的无线无源单回路电流采集装置的结构示意图如图11所示。该无线无源单回路电流采集装置包括:DC4.3V蓄电池、电池充放电模块、DC/DC 3.3V电源模块、电流互感器、电流采样接线端子、电流自感应取电模块、电流采样互感电路、电流采样模块、ARMCPU无线通讯核心模块、一个无线通讯SMA天线,共10个部分组成。
本实用新型的无线回路漏电检测装置的结构示意图如图12所示。该无线回路漏电检测装置包括:三相供电接线端子、三相供电转换模块、隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、缺相隔离检测模块、ARM CPU无线通讯核心模块、电流采样接线端子;8、回路漏电检测切换继电器;9、三相供电电压采样切换继电器;10、漏电检测3-8译码驱动;11、电压采样3-8译码驱动;12、火线电流采样互感电路和零线电流采样互感电路;13、电压采样分压电路;14、电能采样芯片;15、电能采样校正端子;16、RS232接口;17、RS485接口;18、一个无线通讯SMA天线共18个部分组成;本实施例中设计了8个回路的漏电检测,对于4个回路的漏电检测的实现,可以取其中前4个回路的漏电检测来实施。
本实用新型的无线电能质量监测装置的结构示意图如图13所示。该无线电能质量监测装置包括:三相五线供电采样接线端子、AC/DC 12V电源模块、DC/DC 5V电源模块、回路电能质量监测接线端子、回路谐波采用模块、电压采样接线端子、电压采样模块、谐波分析、电压瞬变分析DSP处理器、浪涌雷击感应器接线端子、浪涌雷击计数器模块、缺零缺相检测电路、零地电压测量电路、ARM CPU无线通讯核心模块、两个SMA天线(分别用于高速无线通讯、低速无线通讯)、RS232接口、RS485模块,共15个部分组成。
各装置中的ARM CPU无线通讯核心模块的结构示意图如图14所示。该ARM CPU无线通讯核心模块包括:STM32F103 ARM CPU处理器、DC5V电源输入端子、DC/DC 3.3V电源模块、RS232接口芯片、GPIO外引接口、硬件加密芯片、FLASH存储器、低速无线通讯芯片和IPX天线座、高速无线通讯芯片和IPX天线座,共9个部分组成。
本实用新型的ARM CPU无线通讯核心模块的无线通讯芯片采用一个高速率无线通讯芯片和一个低速率远距离的无线通讯芯片相互搭配,即能够实现高速率的500米范围内的无线通讯,又能够实现低速率的4500米范围内的无线通讯;本实用新型描述的各类分布式监控装置在500米范围内均采用高速率无线通讯芯片进行无线通讯组网,保证了在同一个交流供配电设施内部能够实现各种电量参数的快速采集、存储、计算分析;各类分布式监控装置距离在500米到4500米范围之间时采用低速率远距离的芯片进行无线通讯组网,保证了多个交流供配电设施能够利用该低速率远距离芯片进行接力级联组网传输,可以方便的实现各种不同大小、各种不同安装位置的交流供配电设施的分布式监控管理。
以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种无线分布式监控设备,该监控设备包括:无线人机交互定位终端、无线远程定时控制开关、无线远程定时控制开关扩展装置、无线单相供电回路电能采集装置、无线三相供电回路电能采集装置、无线无源单回路电流采集装置、无线回路漏电检测装置、无线电能质量监测装置,共8个不同类型的装置组成,其特征在于:
1)所述无线人机交互定位终端包括:DC11-18V直流供电输入、DC7.0-8.4V电池组、电池充放电模块、DC/DC 5.5V电源模块、DC/DC 3.3V电源模块、ARM CPU无线通讯核心模块、GPRS/4G无线通讯模块、GPS/北斗定位模块、四个SMA天线、HMI显示屏、按键输入、RS232通讯模块、RS485通讯模块、WIFI通讯模块、通讯接口切换模拟开关、RTC时钟;
所述四个SMA天线分别用于GPS定位、高速无线通讯、低速无线通讯、GPRS/4G远距离通讯;
所述无线人机交互定位终端用于完成交流供配电设施管理中的人机交互,通过该终端上的触摸屏和按键实现信息读取、故障信息显示、定时开关控制策略设置功能,无线人机交互定位终端还完成交流供配电设施维护车辆的跟踪定位,将车辆定位信息实时的发送到远程管理中心,实现远程的车辆定位跟踪和调度;
其中,DC11-18V直流供电输入、DC7.0-8.4V电池组分别与电池充放电模块相连;电池充放电模块分别与ARM CPU无线通讯核心模块、DC/DC 5.5V电源模块相连;
DC/DC 3.3V电源模块分别与RS232通讯模块、RS485通讯模块、WIFI通讯模块相连;
ARM CPU无线通讯核心模块分别与HMI显示屏、通讯接口切换模块模拟开关、RTC时钟、GPRS/4G无线通讯模块、GPS/北斗定位模块以及四个SMA天线相连;
通讯接口切换模块模拟开关分别与RS232通讯模块、RS485通讯模块、WIFI通讯模块相连;
2)所述无线远程定时控制开关包括:三相电源供电输入、AC/DC 12V电源模块、DC11-18V直流供电输入、DC12V合并供电、DC7.0-8.4V电池组、电池供电短接端子、电池充放电模块、DC/DC 5.5V电源模块、DC/DC 3.3V电源模块、ARM CPU无线通讯核心模块、GPRS/4G无线通讯模块、三个SMA天线、RS232通讯接口、HMI显示屏、HMI显示屏供电开关、继电器驱动、双机备份检测、双机备份检测模拟开关、缺相掉电检测、缺相掉电检测模拟开关、开关量检测、开关量检测模拟开关、RS485通讯模块、RTC时钟;
所述三个SMA天线,分别用于高速无线通讯、低速无线通讯、GPRS/4G远距离通讯;
所述无线远程定时控制开关完成与远程管理中心服务器的通讯,接收远程管理中心服务器的各种控制及配置指令,并根据指令进行相应控制处理及应答,所述无线远程定时控制开关利用无线通讯模块完成和其它各个分布式装置的无线通讯及数据汇总管理,将远程管理中心服务器的控制和配置指令发送到各个分布式装置中,并将各个装置采集的数据和信息及时的传输给远程管理中心服务器;用于完成1组、2组或者4组回路负载供电开关的控制和状态监测任务;
其中,三相电源供电输入、AC/DC 12V电源模块、DC11-18V直流供电输入依次相连;AC/DC 12V电源模块和DC11-18V直流供电输入分别与DC12V合并供电相连;DC12V合并供电分别与DC/DC 3.3V电源模块、继电器驱动、电池充放电模块以及开关量检测相连;
DC/DC 3.3V电源模块分别与RS485通讯模块、开关量检测、缺相掉电检测、双机备份检测相连;
电池供电短接端子分别与电池充放电模块、DC7.0-8.4V电池组相连;
DC/DC 5.5V电源模块分别与电池充放电模块、GPRS/4G无线通讯模块相连;
ARM CPU无线通讯核心模块分别与RS485通讯模块、开关量检测模拟开关、缺相掉电检测模拟开关、双机备份检测模拟开关、继电器驱动、电池充放电模块、电池供电短接端子、GPRS/4G无线通讯模块、三个SMA天线、RS232通讯接口、HMI显示屏供电开关、RTC时钟相连,并通过TTL转RS232芯片与HMI显示屏相连;
开关量检测通过开关量检测模拟开关与ARM CPU无线通讯核心模块相连、缺相掉电检测通过缺相掉电检测模拟开关与ARM CPU无线通讯核心模块相连、双机备份检测通过双机备份检测模拟开关与ARM CPU无线通讯核心模块相连;
HMI显示屏、通讯接口切换模块模拟开关、RTC时钟、GPRS/4G无线通讯模块、GPS/北斗定位模块以及四个SMA天线相连;
通讯接口切换模块模拟开关分别与RS232通讯模块、RS485通讯模块、WIFI通讯模块相连;
3)所述无线远程定时控制开关扩展装置包括:电源供电输入、AC/DC 12V电源模块、DC6-28V直流供电输入、DC12V合并供电、DC/DC 5V电源模块、DC/DC 3.3V电源模块、ARM CPU无线通讯核心模块、两个SMA天线、RS232接口、RS485接口、开关量检测、继电器驱动组成;
所述两个SMA天线,分别用于高速无线通讯、低速无线通讯;
所述无线远程定时控制开关扩展装置对无线远程定时控制开关管理回路路数的扩展,去掉了与远程管理中心服务器通讯的任务和备份控制管理的任务,用于完成4组或者8组回路负载供电开关的控制和状态监测任务;
其中,电源供电输入、AC/DC 12V电源模块、DC12V合并供电、DC/DC 5V电源模块、DC/DC3.3V电源模块依次相连;
DC6-28V直流供电输入和DC12V合并供电相连;
DC12V合并供电分别与继电器驱动、开关量检测相连;
DC/DC 3.3V电源模块分别与开关量检测、RS485接口相连;
ARM CPU无线通讯核心模块分别与RS485通讯模块、开关量检测、继电器驱动、RS232接口以及两个SMA天线相连;
4)所述无线单相供电回路电能采集装置包括:隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、ARM CPU无线通讯核心模块、电能采样芯片、电流采样互感电路、电压采样分压电路、电流采样接线端子、单相供电接线端子、电能采样校正端子、一个SMA天线;
所述无线单相供电回路电能采集装置用于在单相供电的交流供配电设施中完成回路负载的电能采集,用于完成单相电压和4个回路电流、4个回路耗电量的采集任务;
其中,电能采样芯片分别与采样芯片供电模块、ARM CPU无线通讯核心模块、电能采样校正端子、电流采样互感电路、电压采样分压电路以及单相供电接线端子相连;
单相供电接线端子分别与隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、电压采样分压电路相连;
ARM CPU无线通讯核心模块分别与隔离电源供电模块、电能采样芯片、SMA天线相连;
5)所述无线三相供电回路电能采集装置包括:三相供电接线端子、三相供电转换模块、隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、缺相隔离检测模块、ARM CPU无线通讯核心模块、电流采样接线端子、电流采样切换继电器、三相供电电压采样切换继电器、电流采样4-16译码驱动、电压采样3-8译码驱动、电流采样互感电路、电压采样分压电路、电能采样芯片、电能采样校正端子、RS232接口、RS485接口、一个SMA天线;
所述无线三相供电回路电能采集装置用于在三相供电的交流供配电设施中完成回路负载的电能采集,用于完成三相电压和8个回路电流、8个回路耗电量的采集任务;
其中,三相供电转换模块分别与隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、缺相隔离检测模块相连,隔离电源供电模块、缺相隔离检测模块连接ARM CPU无线通讯核心模块,采样芯片供电模块连接电能采样芯片;
电流采样接线端子与电流采样切换继电器相连;
电能采样芯片分别与电流采样互感电路、电压采样分压电路、电能采样校正端子相连;
三相供电接线端子分别与三相供电电压采样切换继电器、电能采样芯片、三相供电转换模块相连;
ARM CPU无线通讯核心模块分别与RS232接口、RS485接口、SMA天线、电能采样芯片、电流采样4-16译码驱动、电压采样3-8译码驱动相连;
6)所述无线无源单回路电流采集装置包括:DC4.3V蓄电池、电池充放电模块、DC/DC3.3V电源模块、电流互感器、电流采样接线端子、电流自感应取电模块、电流采样互感电路、电流采样模块、ARM CPU无线通讯核心模块、一个SMA天线;
所述无线无源单回路电流采集装置用于在不供电的方式下,利用交流互感器的自感应取电方式给装置内部的蓄电池充电,利用蓄电池给电流采集芯片供电,对负载回路的电流进行采集;
其中,DC4.3V蓄电池分别与电池充放电模块、ARM CPU无线通讯核心模块相连;
电池充放电模块分别与DC/DC 3.3V电源模块、电流自感应取电模块相连;
DC/DC 3.3V电源模块分别与电流采样模块、ARM CPU无线通讯核心模块相连
ARM CPU无线通讯核心模块分别与SMA天线、电流自感应取电模块、电流采样模块相连;
电流采样接线端子通过电流采样互感电路与电流采样模块相连;
7)所述无线回路漏电检测装置包括:三相供电接线端子、三相供电转换模块、隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、缺相隔离检测模块、ARM CPU无线通讯核心模块、电流采样接线端子、回路漏电检测切换继电器、三相供电电压采样切换继电器、漏电检测3-8译码驱动、电压采样3-8译码驱动、火线电流采样互感电路和零线电流采样互感电路、电压采样分压电路、电能采样芯片、电能采样校正端子、RS232接口、RS485接口、一个SMA天线;
所述无线回路漏电检测装置用于在交流供配电设施中完成负载回路电缆的漏电检测,采用高精度的电流采集传感器完成4个负载回路电缆火线和零线的电流检测及比较,根据比较结果判断负载回路电缆是否出现漏电故障;
其中,三相供电转换模块分别与隔离电源供电模块、采样芯片供电模块、缺相隔离检测模块相连,隔离电源供电模块、缺相隔离检测模块连接ARM CPU无线通讯核心模块,采样芯片供电模块连接电能采样芯片;
电流采样接线端子与回路漏电检测切换继电器相连;
电能采样芯片分别与火线电流采样互感电路和零线电流采样互感电路、电压采样分压电路、电能采样校正端子相连;
三相供电接线端子分别与三相供电电压采样切换继电器、电能采样芯片、三相供电转换模块相连;
ARM CPU无线通讯核心模块分别与RS232接口、RS485接口、SMA天线、电能采样芯片、漏电检测3-8译码驱动、电压采样3-8译码驱动相连;
8)所述无线电能质量监测装置包括:三相五线供电采样接线端子、AC/DC 12V电源模块、DC/DC 5V电源模块、回路电能质量监测接线端子、回路谐波采样、回路电压采样接线端子、电压采样、谐波分析电压瞬变分析DSP、浪涌雷击感应器接线端子、浪涌雷击计数、缺零缺相检测电路、零地电压测量电路、ARM CPU无线通讯核心模块、两个SMA天线、RS232接口、RS485模块;
所述两个SMA天线,分别用于高速无线通讯、低速无线通讯;
所述无线电能质量监测装置用于在交流供配电设施中完成负载回路供电质量的监测,完成缺相监测、零线断线监测、零地电压检测、负载回路的浪涌电压记录、雷击次数记录、供电谐波分量记录;
其中,三相五线供电采样接线端子分别与缺零缺相检测电路、零地电压测量电路、AC/DC 12V电源模块相连;
DC/DC 5V电源模块分别与ARM CPU无线通讯核心模块、AC/DC 12V电源模块相连;
零地电压测量电路分别与RS232接口、RS485模块相连;
浪涌雷击感应器接线端子与浪涌雷击计数相连;
回路电能质量监测接线端子经由回路谐波采样、回路电压采样接线端子经由电压采样分别与谐波分析电压瞬变分析DSP相连;
ARM CPU无线通讯核心模块分别与RS232接口、RS485模块、谐波分析电压瞬变分析DSP、浪涌雷击计数、缺零缺相检测电路、零地电压测量电路、两个SMA天线相连。
2.根据权利要求1所述的监控设备,其特征在于:
所述ARM CPU无线通讯核心模块包括:STM32F103 ARM CPU处理器、DC5V电源输入端子、DC/DC 3.3V电源模块、RS232接口芯片、GPIO外引接口、硬件加密芯片、FLASH存储器、低速无线通讯芯片和IPX天线座、高速无线通讯芯片和IPX天线座;
STM32F103 ARM CPU处理器分别与高速无线通讯芯片、低速无线通讯芯片、FLASH存储器、硬件加密芯片、DC/DC 3.3V电源模块、RS232接口芯片、GPIO外引接口相连;
DC5V电源输入端子与DC/DC 3.3V电源模块相连;
高速无线通讯芯片、低速无线通讯芯片分别与IPX天线座相连。
3.一种无线分布式监控系统,该无线分布式监控系统中包括远程管理中心服务器、如权利要求1至2之一所述的无线分布式监控设备,其特征在于:
各分布式监控设备采用“双星型加多链型”的方式进行无线组网通讯,实现多个不同类型监控设备的组网通讯。
4.一种无线分布式监控系统,该无线分布式监控系统中包括远程管理中心服务器、如权利要求1至2之一所述的无线分布式监控设备,其特征在于:
该无线分布式监控系统中双星型组网采用控制星型组网和采集星型组网两种组网方式,两种组网方式分别采用时间延迟机制和同步并发机制这两种不同的无线通讯传输机制进行数据传输。
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