CN209248749U - 采集器及采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种采集器及采集系统，涉及信号采集转换的技术领域，电源系统、红外接口、无线控制芯片、通讯接口和无线通讯模块；无线通讯模块包括射频收发器和射频匹配电路；电源系统与无线控制芯片和射频收发器均连接；无线控制芯片与红外接口、射频收发器和通讯接口均连接。通过电源系统供电，温湿度信号通过通讯接口传输到无线控制芯片，无线控制芯片用于将温湿度信号转换为LoRa信号或红外信号，LoRa信号通过射频收发器传输，红外信号通过红外接口传输，采集器具有LoRa信号无线通信和红外通信两种通信方式，可以实时采集变电室温湿度信息，并将温湿度信息传输回控制端，从而实时掌握变电室温湿度情况。

Description

采集器及采集系统

技术领域

本实用新型涉及信号采集转换技术领域，尤其是涉及一种采集器及采集系统。

背景技术

随着国家智能电网战略的推进，整个电力系统正向着智能化的方向飞速发展，变电站也在逐步实现无人值守、远方监控和智能控制。目前变电站的测控、保护装置采用的电子元件要求工作环境温度在-5至45℃之间，湿度小于80％。然而目前在变电站环境温湿度的采集与监控方面尚无有效手段，单纯依靠值班人员进行巡视，特别是在无人值班变电站，由于运行人员巡视周期大约在一星期左右，将无法及时掌握现场温湿度情况。尤其在比如变电站高压室这种密闭的环境内，采用一般的运营商通信方式已经无法满足信号监控与遥控的目的，而空调在变电站的设备保养中起到重要的作用，所以，空调能否正常运行关键到变电站电子设备运行状态。

因为变电站室的独特的封闭环境，导致一般的运营商通信方式无法满足信号监控与遥控的目的，无法实时遥控空调以及将采集到的温湿度信息传输回控制端。

对上述现有技术中对于无法实时采集变电室温湿度信息，并将温湿度信息传输回控制端，实时掌握变电室温湿度情况的问题，目前尚未提出有效解决方案。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种采集器及采集系统，以实时采集变电室温湿度信息，并将温湿度信息传输回控制端，从而实时掌握变电室温湿度情况。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种采集器，包括：电源系统、红外接口、无线控制芯片、通讯接口和无线通讯模块；无线通讯模块包括射频收发器和射频匹配电路；电源系统与无线控制芯片和射频收发器均连接；电源系统为无线控制芯片和射频收发器供电；无线控制芯片与红外接口、射频收发器和通讯接口均连接；温湿度信号通过通讯接口传输到无线控制芯片，无线控制芯片用于将温湿度信号转换为LoRa信号或红外信号，LoRa信号通过射频收发器传输，红外信号通过红外接口传输；射频收发器和射频匹配电路连接；射频匹配电路用于提供射频阻抗匹配和对LoRa信号滤波。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括：显示灯；显示灯与无线控制芯片连接；显示灯用于显示工作状态和故障状态。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，显示灯有2个。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，显示灯为发光二极管。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括：天线；天线与射频匹配电路连接，天线用于增强射频收发器对于LoRa信号的收发能力。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，通讯接口为RS485通讯接口。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，射频收发器为470Mhz射频收发器。

结合第一方面及其第一到第六种可能的实施方式之一，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，还包括：外壳；外壳内部包括：电源系统、红外接口、无线控制芯片、通讯接口和无线通讯模块。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，还包括：固定装置，固定装置与外壳连接。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种采集系统，包括：终端、红外手持器和第一方面及其各可能的实施方式之一提供的采集器；终端与射频收发器通信连接；红外手持器与红外接口通过红外线连接。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

通过电源系统供电，温湿度信号通过通讯接口传输到无线控制芯片，无线控制芯片用于将温湿度信号转换为LoRa信号或红外信号，LoRa信号通过射频收发器传输，红外信号通过红外接口传输，采集器具有LoRa信号无线通信和红外通信两种通信方式，可以实时采集变电室温湿度信息，并将温湿度信息传输回控制端，从而实时掌握变电室温湿度情况。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种采集器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种采集器的正视图；

图3为本实用新型实施例提供的一种采集器的侧视图；

图4为本实用新型实施例提供的一种采集器的后视图；

图5为本实用新型实施例提供的一种采集器的仰视图；

图6为本实用新型实施例提供的一种采集系统的结构示意图。

图标：

1-电源系统；2-红外接口；3-无线控制芯片；4-通讯接口；5-无线通讯模块；51-射频收发器；52-射频匹配电路；6-终端；7-红外手持器；8-采集器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，变电站的测控、保护装置采用的电子元件要求工作环境温度在-5至45℃之间，湿度小于80％。然而目前在变电站环境温湿度的采集与监控方面尚无有效手段，单纯依靠值班人员进行巡视，特别是在无人值班变电站，由于运行人员巡视周期大约在一星期左右，将无法及时掌握现场温湿度情况。尤其在比如变电站高压室这种密闭的环境内，采用一般的运营商通信方式已经无法满足信号监控与遥控的目的，而空调在变电站的设备保养中起到重要的作用，所以，空调能否正常运行关键到变电站电子设备运行状态。因为变电站室的独特的封闭环境，导致一般的运营商通信方式无法满足信号监控与遥控的目的，无法实时遥控空调以及将采集到的温湿度信息传输回控制端。

基于此，本实用新型实施例提供的一种采集器及采集系统，通过电源系统供电，温湿度信号通过通讯接口传输到无线控制芯片，无线控制芯片用于将温湿度信号转换为LoRa信号或红外信号，LoRa信号通过射频收发器传输，红外信号通过红外接口传输，采集器具有LoRa信号无线通信和红外通信两种通信方式，可以实时采集变电室温湿度信息，并将温湿度信息传输回控制端，从而实时掌握变电室温湿度情况。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种采集器进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供了一种采集器，参见图1所示的一种采集器的结构示意图，包括：电源系统1、红外接口2、无线控制芯片3、通讯接口4和无线通讯模块5；无线通讯模块5包括射频收发器51和射频匹配电路52。

通讯接口可以为RS485通讯接口。RS485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。RS-485使得廉价本地网络以及多支路通信链路的配置成为可能。射频收发器为470Mhz射频收发器，

电源系统1与无线控制芯片3和射频收发器51均连接；电源系统1为无线控制芯片3和射频收发器51供电。

电源系统一端连接220V市电，一端连接需要供电的无线控制芯片和射频收发器，电源系统可以将220V市电降压为无线控制芯片和射频收发器的额定输入电压，额定输入电压可以为3.3V。

无线控制芯片3与红外接口2、射频收发器51和通讯接口4均连接；温湿度信号通过通讯接口4传输到无线控制芯片3，无线控制芯片3用于将温湿度信号转换为LoRa信号或红外信号，LoRa信号通过射频收发器51传输，红外信号通过红外接口2传输。

LoRa是一种低功耗远程无线通信技术，LoRaWAN是基于LoRa远距离通信网络设计的一套通讯协议和系统架构。无线控制芯片主要实现LoRaWan协议功能，同时实现与智能电表之间的数据传输，智能电表在采集到温湿度信息后，通过通讯接口将温湿度信息发送到无线控制芯片，无线控制芯片可以将温湿度信息转化为LoRa信号或红外信号，LoRa信号通过射频收发器传输到终端，红外信号通过红外接口传输到红外手持器，终端和红外手持器均可以为控制端。终端可以为电脑、手机、平板、或者服务器，终端在接收到LoRa信号后，可以向采集器的射频收发器发送信号，控制空调的运行；红外手持器接收到红外信号后，也可以向采集器的射频收发器发送信号，控制空调的运行。

射频收发器51和射频匹配电路52连接；射频匹配电路52用于提供射频阻抗匹配和对LoRa信号滤波。

射频匹配电路用于提供射频阻抗匹配和对LoRa信号滤波。信号传输过程中负载阻抗和信源内阻抗之间的特定配合关系。一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间所应满足的某种关系，以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。射频匹配电路可以提供合适的射频阻抗，并且对LoRa信号滤波，保证高强度的LoRa信号传输，防止噪声的干扰。

本实用新型实施例提供的上述装置，通过电源系统供电，温湿度信号通过通讯接口传输到无线控制芯片，无线控制芯片用于将温湿度信号转换为LoRa信号或红外信号，LoRa信号通过射频收发器传输，红外信号通过红外接口传输，采集器具有LoRa信号无线通信和红外通信两种通信方式，可以实时采集变电室温湿度信息，并将温湿度信息传输回控制端，从而实时掌握变电室温湿度情况。

还可以通过增加显示灯实现对工作状态和故障状态的显示，上述装置还包括：显示灯；显示灯与无线控制芯片连接；显示灯用于显示工作状态和故障状态。

显示灯与无线控制芯片连接，由无线控制芯片控制显示灯闪烁。显示灯有2个，分别显示工作状态和故障状态，显示灯均为发光二极管，工作状态显示灯当有温湿度信号传输，则会闪烁；没有温湿度信号传输，则不会闪烁。故障状态显示灯当正常工作则亮绿灯，当存在故障则亮红灯。

本实用新型实施例提供的上述装置，可以通过两个发光二极管分别作为工作状态显示灯和故障状态显示灯，实时显示采集器的状态。

天线可以增强信号收发能力，上述装置还包括：天线；天线与射频匹配电路连接，天线用于增强射频收发器对于LoRa信号的收发能力。

天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。本实用新型实施例提供的上述装置，可以通过天线增强射频收发器对于LoRa信号的收发能力。

通过外壳保护内部的电子器件，上述装置还包括：外壳；外壳内部包括：电源系统、红外接口、无线控制芯片、通讯接口和无线通讯模块。为了方便固定在墙上，上述装置还包括：固定装置，固定装置与外壳连接。

本实用新型实施例提供的上述装置，通过外壳保护内部的电子器件，通过固定装置，方便将采集器固定在墙上。其结构可以参见图2所示的一种采集器的正视图，图3所示的一种采集器的侧视图，图4所示的一种采集器的后视图和图5所示的一种采集器的仰视图。

正面底部包括电源系统接口和RS485通讯接口，上方为红外接口、工作状态指示灯和故障状态指示灯，后面有固定装置，底面有天线。

上述采集器详细的电气参数参见表1，性能指标参见表2。

表1电气参数

表2性能参数

上述采集器是一种LoRa微功率无线采集器，以470MHz微功率无线为通信介质，采用LoRa调制技术，遵循LoRaWAN无线传输协议，而实现无线通信方式的单相数据传输单元，具有超长距离传输、抗干扰能力强、使用方便等突出特点，配合LoRaWAN网关使用，可实现数据传输，监控或智能管理等功能，目前广泛用于电力采集系统电表数据采集领域。具有以下特点：免参数设置；RS485口速率可配置；无线通信速率自适应；发送功率自动调节；遵循标准LoRaWAN通信协议(C类节点)；自动入网、智能跳频；实现数据传输，监控或智能管理；超长通讯距离、入网速度快；470MHz～510MHz民用计量频段；自动晶振温度补偿，通信稳定可靠；低功耗设计，节能环保。采集器的功能包括：(1)数据通信指示：具有电源工作指示、无线通信及RS485通信指示。(2)RS485通道波特率可配置：默认2400，可通过红外配置为1200,2400,4800,9600,19200bps。(3)红外通信：支持红外通信对采集器进行参数配置及现场调试等功能。(4)地址管理：具备本地网络中唯一的地址标识，应用标识与密钥，用于建立与服务器的同步关系，该参数可通过串口对其进行设置。(5)加密管理：具备唯一的私有密钥，防止其它设备恶意攻击。(6)数据透传：根据LoRaWAN通信协议将需要转发的数据自动透传到目标节点设备。实现服务器与电表的透传抄表功能。(7)无线通信速率自适应：支持LoRaWAN协议ADR(速率自适应)功能，在通信距离近的情况下，服务器通过算法将节点的速率提高，节点根据服务器配置的通信速率与服务器进行交互，提升了抄表的速率及信道容量。(8)冲突避让：节点通过侦听当前微功率无线信道是否存在设备在进行数据发送，如果没有数据发送则立即在当前通道上发送数据，否则立即切换通道再次检测通道是否存在设备正在进行发送数据，直到检测到空闲立即发送数据，在降低无线冲突的同时提升了通信节点的实时响应能力。(9)参数备份：自动保存无线及LoRaWAN的通信参数，掉电也能恢复，防止断电重启后设备重新入网占用网络容量。(10)掉网检测：具备掉网检测策略，防止节点长期掉网不能通信情况。(11)广播功能：具备广播功能，可用于广播校时、广播升级等其它广播功能。(12)其它特点采用了viterbi编解码技术，提高数据传输的抗干扰能力及可靠性。设计的微功率无线信道数量上行多达到48个，下行通道30个，通道可配置，扩展性强。在功率方面采用了低功耗设计，节能环保。

本实施例提供的一种采集器，通过电源系统供电，温湿度信号通过通讯接口传输到无线控制芯片，无线控制芯片用于将温湿度信号转换为LoRa信号或红外信号，LoRa信号通过射频收发器传输，红外信号通过红外接口传输，采集器具有LoRa信号无线通信和红外通信两种通信方式；可以通过两个发光二极管分别作为工作状态显示灯和故障状态显示灯，实时显示采集器的状态；可以通过天线增强射频收发器对于LoRa信号的收发能力；通过外壳保护内部的电子器件，通过固定装置，方便将采集器固定在墙上。可以实时采集变电室温湿度信息，并将温湿度信息传输回控制端，从而实时掌握变电室温湿度情况。

实施例二：

本实用新型实施例2提供一种采集系统，参见图6所示的一种采集系统的结构示意图，包括：终端6、红外手持器7和第一方面及其各可能的实施方式之一提供的采集器8；

终端6与射频收发器51通信连接。

终端可以为电脑、手机、平板或者服务器等等，用过无线连接的方式接受射频收发器发送的LoRa信号。在终端中可以显示采集器采集的温湿度信息，并向射频收发器发送LoRa指令，调节温湿度。

红外手持器7与红外接口2通过红外线连接。

红外手持器通过红外线连接的方式接受红外接口发送的红外信号，在红外手持器上显示采集器采集的温湿度信息，并向红外接口发送红外指令，调节温湿度。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本实用新型实施例提供的采集系统，与上述实施例提供的采集器具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，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权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种采集器，其特征在于，包括：电源系统、红外接口、无线控制芯片、通讯接口和无线通讯模块；所述无线通讯模块包括射频收发器和射频匹配电路；

所述电源系统与所述无线控制芯片和所述射频收发器均连接；所述电源系统为所述无线控制芯片和所述射频收发器供电；

所述无线控制芯片与所述红外接口、所述射频收发器和所述通讯接口均连接；温湿度信号通过所述通讯接口传输到所述无线控制芯片，所述无线控制芯片用于将所述温湿度信号转换为LoRa信号或红外信号，所述LoRa信号通过所述射频收发器传输，所述红外信号通过所述红外接口传输；

所述射频收发器和所述射频匹配电路连接；所述射频匹配电路用于提供射频阻抗匹配和对所述LoRa信号滤波。

2.根据权利要求1所述的采集器，其特征在于，还包括：显示灯；

所述显示灯与所述无线控制芯片连接；所述显示灯用于显示工作状态和故障状态。

3.根据权利要求2所述的采集器，其特征在于，所述显示灯有2个。

4.根据权利要求3所述的采集器，其特征在于，所述显示灯为发光二极管。

5.根据权利要求1所述的采集器，其特征在于，还包括：天线；所述天线与所述射频匹配电路连接，所述天线用于增强所述射频收发器对于所述LoRa信号的收发能力。

6.根据权利要求1所述的采集器，其特征在于，所述通讯接口为RS485通讯接口。

7.根据权利要求1所述的采集器，其特征在于，所述射频收发器为470Mhz射频收发器。

8.根据权利要求1-7任一项所述的采集器，其特征在于，还包括：外壳；所述外壳内部包括：所述电源系统、所述红外接口、所述无线控制芯片、所述通讯接口和所述无线通讯模块。

9.根据权利要求8所述的采集器，其特征在于，还包括：固定装置，所述固定装置与所述外壳连接。

10.一种采集系统，其特征在于，包括终端、红外手持器和权利要求1-9任一项所述的采集器；

所述终端与所述射频收发器通信连接；

所述红外手持器与所述红外接口通过红外线连接。