CN209001674U - 一种电箱智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电箱智能监控系统，包括远程端和电箱端，电箱端包括电箱和监控装置，远程端和监控装置之间双向通信连接，监控装置包括主控MCU，主控MCU连接有电源模块、烟雾传感器、温度传感器、漏电感应器、门磁感应器、水浸传感器、有声光报警器和电磁开关，烟雾传感器设在电箱的内顶面处，温度传感器设在电箱内的电缆处，漏电感应器设在电箱的总线处，门磁感应器设在电箱的箱门处，水浸传感器设在电箱的内底面处，电磁开关与电箱的开关连接。本实用新型系统容量大，可监控覆盖范围广，监控装置的能耗低，并可精确到每一个表箱及电表，可监控项目多，可靠性高，升级维护方便，安全性更高。

Description

一种电箱智能监控系统

技术领域

本实用新型涉及智能电网领域，具体涉及一种电箱智能监控系统。

背景技术

智能电网就是电网的智能化(智电电力)，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

智能抄表系统是用于实时可靠地进行用户用表如电表、水表、燃气表数据远程抄收的系统。然而目前的智能抄表系统功能单一，难以满足智能电网针对电表的精确到每一个电箱的安全监测需求，因此，有必要对该不足加以改进。

实用新型内容

为了改善以上不足，本实用新型提供一种能够提高电箱安全性的智能监控系统。本实用新型通过以下技术方案实现：一种电箱智能监控系统，包括远程端和电箱端，所述电箱端包括电箱，所述电箱上设有监控装置，所述远程端和所述监控装置之间双向通信连接，所述监控装置包括主控MCU，所述主控MCU的电源输入端连接有电源模块，所述主控MCU的信号输入端连接有烟雾传感器、温度传感器、漏电感应器、门磁感应器和水浸传感器，所述主控MCU的指令输出端连接有声光报警器和电磁开关，所述烟雾传感器设在所述电箱的内顶面处，所述温度传感器设在所述电箱内的电缆处，所述漏电感应器设在所述电箱的总线处，所述门磁感应器设在所述电箱的箱门处，所述水浸传感器设在所述电箱的内底面处，所述电磁开关与所述电箱的开关连接。

优选的，一所述远程端与多个所述监控装置之间双向通信连接，所述远程端基于接收的所述监控装置的监控信息，发出操控所述监控装置的信息。

优选的，所述远程端包括移动端、服务器端和管理界面端，所述移动端、所述管理界面端和所述监控装置均与所述服务器端双向通信连接。

优选的，所述管理界面端包括可视化的交互界面，所述交互界面可在地图上显示并支持查询所述电箱端的位置及状态信息，并支持将异常的所述电箱端一键式通知所述移动端。

优选的，所述监控装置还包括看门狗模块，所述看门狗模块与所述主控MCU连接，以用于驱动所述主控MCU执行复位动作。

优选的，所述温度传感器为多路温度传感器，以用于分别监测不同电缆的温度。

优选的，所述主控MCU的通信端通过NB-iot物联网模块连接有天线，以用于与所述远程端双向通信。

优选的，所述电磁开关包括分励脱扣器，所述分励脱扣器与所述电箱的空气开关或塑壳断路器连接。

优选的，所述监控装置上设有指示灯和自检开关，所述指示灯和所述自检开关均与所述主控MCU连接。

优选的，所述电源模块包括电压转换模块，所述电压转换模块用于将150V～330V的输入电压转换成工作电压。

本实用新型弥补了目前智能抄表系统无法满足安全性能监测的短板，系统容量大，可监控覆盖范围广，监控装置的能耗低，单个的工作功率可低至0.2W～0.3W，监控装置可监控项目多，可精确到每一个表箱及电表，当发生任一项目险情时，监控装置可第一时间主动对电箱断电，阻止险情发展蔓延，监控装置的地理位置唯一，利于降低险情排查的工作量，利于远程端的快速响应，可靠性高，升级维护方便，安全性更高。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例断路器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例监控装置的原理框图。

图1中各标号对应如下，卡槽1，天线接口2，指示灯3，自检按键4，复位按键5,门磁感应器接口6，备用门磁感应器接口7，水浸传感器接口8，漏电感应器接口9，烟雾传感器接口10，温度传感器接口11，分励脱扣器接口12，接电线13。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本实用新型进行进一步的描述：

作为一种示例，本实施例的电箱智能监控系统，包括远程端和电箱端，电箱端包括电箱，电箱上设有监控装置，远程端和监控装置之间双向通信连接。

监控装置包括断路器、烟雾传感器、温度传感器、漏电感应器、门磁感应器、水浸传感器、声光报警器和电磁开关。

具体地，断路器如图1所示，其上设有卡槽1、天线接口2、指示灯3、自检按键4、复位按键5、门磁感应器接口6、备用门磁感应器接口7、水浸传感器接口8、漏电感应器接口9、烟雾传感器接口10、温度传感器接口11、分励脱扣器接口12和接电线13。

一并参考图2所示，断路器内设有主控MCU，主控MCU的信号输入端，通过门磁感应器接口6与门磁感应器连接，备用门磁感应器接口7作为冗余备用；通过水浸传感器接口8与水浸传感器连接；通过漏电感应器接口9与漏电感应器连接；通过烟雾传感器接口10与烟雾传感器连接；通过温度传感器接口11与温度传感器连接。主控MCU的指令输出端，通过分励脱扣器接口12与分励脱扣器连接。主控MCU的指令输出端还连接有声光报警电路，声光报警电路连接有声光报警器。主控MCU的通信端通过NB-iot物联网模块连接天线接口2，天线接口2与天线连接。主控MCU的电源输入端连接有电源模块，电源模块通过接电线13与电源连接，以对各部件进行供电。

温度传感器具体实施时，由于常见的电箱内一般装有2-16户电表，因此本实施的温度传感器设置多路，各路的温度传感器设于电箱内与不同电表连接的电缆处，以用于分别监测不同电缆的温度，具体地，本实施例断路器的温度传感器接口11共六组，每组可接4路温度传感器，一共可接24路温度传感器，当任何一路的温度升高超过阈值时，即可触发报警动作。

本实施例的声光报警器包括指示灯3，处于正常工作状态时，声光报警器的指示灯3亮绿灯，处于异常报警状态时，声光报警器的指示灯3常亮红色，同时声光报警器还发出报警声音，如此即可提醒现场作业人员尽快处置，避免出现财产损失、人员伤亡。自检按键4可用于检查声光报警器的性能是否正常，建议每月检查一次。复位按键5用于将本实施例的监控装置复位至正常状态，当现场检修人员完成检修作业后，按压复位按键5即可复位到正常监控状态。

电源模块包括电压转换模块和A/D转换电路，优选可将150V～330V的交流电输入电压转换成直流电工作电压，如此接电线13可直接连接220V的交流电，电压转换模块优选集成在断路器上，如此即可省去外接电源适配器，实现硬件部分的小型化、简洁化；主控MCU与分励脱扣器之间设有D/A转换电路,分励脱扣器与电箱总电的开关如空气开关或塑壳断路器连接，如此即可方便地对电箱的开关进行物理控制。D/A转换电路优选为MOC8021光电耦合IC，其前端触发电流仅15mA,隔离电压能达到5000Vrms,这特别适合于对绝缘性能要求高的应用场景。

主控MCU通过分励脱扣器接口12向分励脱扣器发送触发信号，分励脱扣器接口12优选采用无触电风险的接口结构。安装时，将分励脱扣器与电箱的开关衔接，即可对电箱的开关进行物理控制。可以通过设定，选择不同报警信号联动电磁开关，关掉电箱总电。

装设SIM卡的卡槽1为NB-iot专用卡卡槽，NANO尺寸，SIM卡实现通信网络的接入。NB-iot物联网模块优选采用高通平台的N20NB-iot模块。设置天线时，优选设在电箱的外部，以确保信号的可靠传输。如此，主控MCU即可通过NB-iot物联网将险情、异常或故障信号上报至远程端，远程端的值班人员根据接收的信号，可及时安排检修人员开展检修维护工作，在整个通讯协议中，险情信号优选被设定为第一优先级，以保证即时性，减少损失。上述信号优选包括险情类型、设备地理位置信息以及故障发生时间等信息，以进一步方便检修人员快速精准地开展工作。通过NB-iot物联网通信，具有抗干扰性强、传输距离远、可靠性高和系统容量大等优点。

综合上述各部件的设置和性能需求，主控MCU优选包括STM32系列的微处理芯片。

监控装置具体安装时，将断路器优选安装在电箱内，将烟雾传感器安装在电箱内部顶面处，将温度传感器安装到每户电表的零线出线口处，将漏电检测线圈安装到电箱总线进线口处，将门磁感应器安装到电箱的箱门上，将水浸传感器安装到电箱内部底面处，将分励脱扣器与电箱总电的开关连接在一起，手动检测可以判断分励脱扣器能否有效控制电箱总电的开关工作，测试完成后再将分励脱扣器复位，然后接上220V电源，监控装置即进入正常工作状态。

由于电箱内部近似于密封环境，发生明火时，电箱内部烟雾浓度快速升高，当烟雾浓度超过烟雾传感器设定的阈值时，烟雾传感器发送信号到主控MCU，主控MCU接收到该信号后做出相应反应，如控制分励脱扣器工作关断电箱总电的开关，控制声光报警器开始报警，控制NB-iot物联网模块向远程端报告险情信息。当用电线路发生短路、过载等异常现象，线路产生发热现象，当线路温度超过设定的阈值时，温度传感器发送信号到主控MCU，主控MCU接收到到该信号后做出相应反应，如控制分励脱扣器工作关断电箱总电的开关，控制声光报警器开始报警，控制NB-iot物联网模块向远程端报告险情信息。当电箱总线漏电超过设定阈值时，漏电感应器发送信号到主控MCU，主控MCU接收到到该信号后做出相应反应，如控制分励脱扣器工作关断电箱总电的开关，控制声光报警器开始报警，控制NB-iot物联网模块向远程端报告险情信息。门磁感应器用于感应电箱的箱门动作、水浸传感器用于监测电箱是否浸水，触发的报警动作包括红色灯光报警、蜂鸣器声音报警、线路断电以及上报数据中的一种或几种。

监控装置运行时，定期向远程端汇报监控状态，远程端基于收到的状态信息，确认是否一切正常。如果某个监控装置上报自身异常或者远程端长时间(规定时间如2min内)无法获取某个电箱的监控装置信息，则远程端判定该电箱的监控装置异常，并即时提醒上述的异常和异常监控装置的位置，这样就可对异常情况快速精准地排查。

监控装置具体实施时，针对监控装置的内部程序异常，优选还包括有看门狗模块，将看门狗模块与主控MCU连接，看门狗模块就可对主控MCU进行检测，当检测到异常时可发出复位脉冲，驱动主控MCU执行复位动作。如此，看门狗模块和复位按键5可双重保障监控装置的稳定运行。

远程端具体实施时，优选一远程端与多个监控装置之间双向通信连接，这样就可以实现对特定区域范围的电箱端的集约化管控。

远程端优选包括移动端、服务器端和管理界面端，移动端、管理界面端和监控装置均与服务器端双向通信连接。

移动端可供现场施工人员使用。移动端可用于电箱端异常信息的实时获取、监控装置识别信息录入，以及异常电箱智能装置的更换、故障检修开始及故障排除的汇报。

位于后台的服务器端功能包括：a.收集与之连接的全部电箱的监控装置上报的数据，进行汇总分析整理；b.收集与之连接的移动端上报的数据；c.提供监控设备清单、移动端注册清单等；d.支持异常信息查询、监控设备查询、移动端相关数据查询；e.提供报表输出接口。

位于前端的界面管理端提供可视化的交互界面，交互界面可在地图上直观显示各电箱、监控装置的位置、状态信息。界面管理端支持以地图方式查询各硬件设备的状态，支持触发报警的硬件设备在地图上突出显示，并主动显示该设备的相关信息，优选还支持将电箱端的异常信息一键式通知移动端。

优选远程端可基于接收的监控装置的监控信息，发出操控监控装置的信息，例如当两个电箱端之间具有关联关系时，其中一个发生异常时，远程端可基于上述的异常关断另一电箱端电箱总电的开关。

本实施例能够可视化全局化监控覆盖区域内电箱的异常状况，精准即时发现险情，其险情处理流程极简，可达到险情预处理、险情快速处理的目标，能够为人们的生产生活提供更优质的保障。

本实用新型系统容量大，可监控覆盖范围广，监控装置的能耗低，单个的工作功率可低至0.2W～0.3W，监控装置可监控项目多，当发生任一项目险情时，监控装置可第一时间主动对电箱断电，阻止险情发展蔓延，监控装置的地理位置唯一，触发报警后，远程端可自动调出报警点信息，这极大降低了险情排查的工作量，而且远程端响应速度更快，一旦触发报警，数秒内即可通知界面监控端和移动端，进而降低潜在可能的损失。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

上面对本实用新型专利进行了示例性的描述，显然本实用新型专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电箱智能监控系统，其特征在于，包括远程端和电箱端，所述电箱端包括电箱，所述电箱上设有监控装置，所述远程端和所述监控装置之间双向通信连接，所述监控装置包括主控MCU，所述主控MCU的电源输入端连接有电源模块，所述主控MCU的信号输入端连接有烟雾传感器、温度传感器、漏电感应器、门磁感应器和水浸传感器，所述主控MCU的指令输出端连接有声光报警器和电磁开关，所述烟雾传感器设在所述电箱的内顶面处，所述温度传感器设在所述电箱内的电缆处，所述漏电感应器设在所述电箱的总线处，所述门磁感应器设在所述电箱的箱门处，所述水浸传感器设在所述电箱的内底面处，所述电磁开关与所述电箱的开关连接。

2.根据权利要求1所述的一种电箱智能监控系统，其特征在于，一所述远程端与多个所述监控装置之间双向通信连接，所述远程端基于接收的所述监控装置的监控信息，发出操控所述监控装置的信息。

3.根据权利要求2所述的一种电箱智能监控系统，其特征在于，所述远程端包括移动端、服务器端和管理界面端，所述移动端、所述管理界面端和所述监控装置均与所述服务器端双向通信连接。

4.根据权利要求3所述的一种电箱智能监控系统，其特征在于，所述管理界面端包括可视化的交互界面，所述交互界面可在地图上显示并支持查询所述电箱端的位置及状态信息，并支持将异常的所述电箱端一键式通知所述移动端。

5.根据权利要求1所述的一种电箱智能监控系统，其特征在于，所述监控装置还包括看门狗模块，所述看门狗模块与所述主控MCU连接，以用于驱动所述主控MCU执行复位动作。

6.根据权利要求1所述的一种电箱智能监控系统，其特征在于，所述温度传感器为多路温度传感器，以用于分别监测不同电缆的温度。

7.根据权利要求1所述的一种电箱智能监控系统，其特征在于，所述主控MCU的通信端通过NB-iot物联网模块连接有天线，以用于与所述远程端双向通信。

8.根据权利要求1所述的一种电箱智能监控系统，其特征在于，所述电磁开关包括分励脱扣器，所述分励脱扣器与所述电箱的空气开关或塑壳断路器连接。

9.根据权利要求1所述的一种电箱智能监控系统，其特征在于，所述监控装置上设有指示灯和自检开关，所述指示灯和所述自检开关均与所述主控MCU连接。

10.根据权利要求1所述的一种电箱智能监控系统，其特征在于，所述电源模块包括电压转换模块，所述电压转换模块用于将150V～330V的输入电压转换成工作电压。