CN211375770U - 一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端，包括相互连接的核心处理模块和主板电路，主板电路包括蓝牙模块1和蓝牙模块2；核心处理模块包括至少两个Uart接口；蓝牙模块1和蓝牙模块2的一端分别通过Uart接口与核心处理模块连接；蓝牙模块1的另一端与采集设备和控制设备连接；蓝牙模块2的另一端与手持维护设备连接，使用蓝牙技术方式进行新型配变监测终端与下行链路的设备通讯，可通过非接触的情况下完成数据传输与设备调试，通过蓝牙多连接和自组网模式支持更多数量的设备接入新型配变监测终端，并且依靠蓝牙固有的安全协议增强新型配变监测终端与其他设备交互的信息安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信技术领域，具体涉及一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端。
背景技术
在配电领域正在推广应用新型配变监测终端，以代替传统的配变终端。在传统配变监测终端上，采用RS485与电能表、其他电能监测设备通讯，同时采用RS232作为维护口。RS485和RS232是有线连接的方式。
在新型配变监测终端依然沿用了传统配变终端的通信手段。新型配变终端上行链路通过公网4G/2G、以太网与云端主站连接，下行链路采用了电力线载波(PLC)、RS485、RS232或者以太网连接采集设备、控制设备，对新型配变终端进行本地维护则是通过RS232接口。
通过RS485、RS232与下行链路的设备进行通讯实现数据采集、配变终端调试的方案，主要缺点是：
(1)存在人身安全风险：使用有线通讯时，配变监测终端要安装在变压器的二次侧，工作人员进行配变监测终端运维和调试时，要靠近变压器，容易发生安全事故；
(2)影响下行设备接入数量和接入距离：新型配变终端下行可接多路设备，当设备数量过多时，有线连接的方式无法提供相应数量的RS485/RS232接口。而采用RS485总线方式进行多个设备串联，可靠性随着RS485总线的传输距离增长、连接设备数量的增多而下降。在实际配用电环境中，线路侧、用电侧设备距离变压器较远，接入距离长，下行链路的通信可靠性受影响；
(3)存在信息安全风险：现有的接触式数据采集、传输基于原有设备的密码设置方式和安全，容易破解；
(4)对配变监测终端数据采集、以及与其下行连接的智能设备进行数据通讯的实现方式。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本申请设计了一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端，本专利对配变监测终端数据采集、以及与其下行连接的智能设备进行数据通讯的实现方式。通过本实用新型采取的使用蓝牙技术方式进行配变监测终端与下行链路的设备通讯、以及调试，可通过非接触的情况下完成数据传输与设备调试；通过蓝牙自组网等方式，支持更多数量的设备接入新型配变监测终端；依靠蓝牙固有的安全协议增强配变监测终端与其他设备通信传输的安全性。
本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的：
本实用新型提供了一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端，包括：相互连接的核心处理模块和主板电路，其特征在于，所述主板电路包括：蓝牙模块1和蓝牙模块2；
所述核心处理模块包括至少两个Uart接口；所述蓝牙模块1和蓝牙模块2的一端分别通过所述Uart接口与所述核心处理模块连接；
所述蓝牙模块1的另一端与采集设备和控制设备连接；
所述蓝牙模块2的另一端与手持维护设备连接。
优选的，所述蓝牙模块1与所述核心处理模块和采集设备、控制设备之间均为双向连接，用于双向传输信息；
所述蓝牙模块2与所述核心处理模块和手持维护设备之间均为双向连接，用于双向传输信息。
优选的，所述主板电路还包括：RS232电路；
所述RS232电路一端与所述核心处理模块，另一端与手持维护设备连接，所有连接均为双向连接，用于双向传输信息。
优选的，所述主板电路还包括：选择电路SWITCH；
所述选择电路SWITCH一端通过Uart接口与所述核心处理模块，另一端与所述蓝牙模块2和RS232电路连接；
所述核心处理模块通过选择电路SWITCH选择通过蓝牙模块2或RS232电路与所述核心处理模块连接。
优选的，所述核心处理模块包括：电源管理芯片、应用处理器和存储芯片；
所述电源管理芯片与所述应用处理器连接并给所述应用处理器供电；
所述应用处理器和所述存储芯片双向连接，用于双向传输信息。
优选的，所述主板电路还包括：PLC模块、4G/2G模块、100M以太网模块和USB集线器电路USB_HUB；
所述核心处理模块至少包括两个USB接口，通过其中一个USB接口与所述USB集线器电路USB_HUB的一端连接，所述USB集线器电路USB_HUB的另一端与PLC模块、4G/2G模块和100M以太网模块连接，所有连接均为双向连接，用于双向传输信息；
所述PLC模块与数据采集设备双向连接，用于双向传输信息；
所述4G/2G模块与数据上报设备双向连接，用于双向传输信息。
所述100M以太网模块与数据采集设备或数据上报设备双向连接，用于双向传输信息。
优选的，所述主板电路还包括：安全芯片ESAM和时钟芯片RTC；
所述核心处理模块至少包括一个SDIO接口和至少两个I2C接口，通过SDIO接口与所述安全芯片ESAM连接，通过一个I2C接口与所述时钟芯片RTC连接。
优选的，所述核心处理模块还通过USB接口连接鼠标和键盘等。
优选的，所述核心处理模块还通过I2C接口连接温度传感器PT100。
优选的，所述主板电路还包括：按键电路；
所述核心处理模块至少包括一个GPIO接口，通过GPIO接口与所述按键电路连接，并单向接收所述按键电路传输的信息。
与最接近现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
1、一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端，包括相互连接的核心处理模块和主板电路，主板电路包括蓝牙模块1和蓝牙模块2；核心处理模块包括至少两个Uart接口；蓝牙模块1和蓝牙模块2的一端分别通过Uart接口与核心处理模块连接；蓝牙模块1的另一端与采集设备和控制设备连接；蓝牙模块2的另一端与手持维护设备连接，使用蓝牙技术方式进行新型配变监测终端与下行链路的设备通讯，可通过非接触的情况下完成数据传输与设备调试，通过蓝牙多连接和自组网模式支持更多数量的设备接入新型配变监测终端，并且依靠蓝牙固有的安全协议增强新型配变监测终端与其他设备交互的信息安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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：新型配变监测终端示意图；
图2：新型配变监测终端通过蓝牙自组网。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
蓝牙是一种低功耗、多连接的通信技术，支持几十米至几百米的短距离设备接入，目前工业级蓝牙传输距离远、运行速度快、可靠性高，满足工业级高低温和电磁兼容特性。通过在新型配变监测终端上增加蓝牙模块，实现数据通讯与维护功能，有助于提升新型配变监测终端的接入能力，并且保障作业人员的安全性。
如图1所示的是本专利提供的新型配变监测终端，包括核心处理模块以及主板电路，其中核心处理模块包括应用处理器、电源管理芯片、存储芯片，外围电路包括蓝牙模块1、蓝牙模块2、RS232接口电路、选择电路SWITCH、USB集线器电路USB_HUB、安全芯片ESAM、时钟芯片RTC、按键电路等。
1、核心处理模块：
a)功能：数据处理功能，内含智能算法，可对新型配变监测终端采集到的电压、电流、频率、温度、无功功率、低压开关状态等数据进行计算和分析；
b)组成部分：
应用处理器：多核处理器，作为系统主控芯片；
电源管理芯片：输出3.3V直流电源给应用处理器；
存储芯片：采集的数据存储，设备状态存储，工作模式存储。
2、主板电路
a)功能：提供丰富的外围接口，连接下行链路的无功补偿设备、剩余电流动作保护器、低压总开关、总保、动环监控等设备，以及线路侧出线开关、换相开关，集中器等设备；将采集到的数据上报给业务主站。
b)组成部分：
蓝牙模块1：与新型配变监测终端相连的采集、控制设备通过蓝牙相连，实现下行链路设备的数据采集和控制功能，采集的数据通过串口Uart传输到核心处理模块；
蓝牙模块2：与手持维护设备通过蓝牙相连，可通过手持维护设备进行新型配变监测终端的维护；
RS232接口电路：与维护设备通过RS232相连，可通过维护设备进行新型配变监测终端的维护；
选择电路SWITCH：可选择新型配变监测终端维护方式为蓝牙方式或者RS232方式；
USB集线器电路USB_HUB：用于扩展USB接口，实现电力线载波(PLC)、100M以太网、4G/2G无线公网的多种通信传输；
PLC模块：接下行链路的采集器用于数据采集传输；
4G/2G模块：上行链路连接主站，用于数据上报；
100M以太网模块：在上行链路连接主站，用于数据上报，在无4G/2G网络信号时使用；也可在下行链路连接采集、控制设备使用；
安全芯片ESAM：负责数据入口接入权限认证；
时钟芯片RTC：为核心处理模块提供时钟；
按键电路：开关机，模式切换等。
如图2所示的新型配变监测终端通过蓝牙自组网，通过蓝牙系统控制数据通讯和维护工作，在下行链路中各设备均加入了蓝牙模块，如配变侧无功补偿模块等、线路侧故障指示器等、用电侧智能电表等均采用了蓝牙模块，这样新型配变监测终端与所有配电台区内带蓝牙的配用电设备通过蓝牙建立连接，根据蓝牙mesh协议，建立自组织网络。新型配变监测终端作为网络入口节点，其他设备作为mesh功能节点和业务节点，增强网络覆盖能力，增强下行数据采集的可靠性。
通过蓝牙模块1进行数据通讯具体工作流程：
第一步：新型配变监测终端，通过蓝牙(蓝牙模块1)与下行链路设备进行配对，并基于蓝牙的认证、协议和信息管理中的安全策略，完成身份验证，建立连接；
第二步：新型配变监测终端与下行链路设备进行安全的数据通讯，蓝牙模块1将收到的数据解调后发送给核心处理模块；
第三步：核心处理模块对第二步的数据进行计算分析，得到的结果通过以太网、4G/2G等方式传输给主站；
第四部：数据传输完成后，且新型配变监测终端与下行链路设备长时间没有进行交互，切断蓝牙链接。
通过蓝牙模块2进行维护具体工作流程：
第一步：新型配变监测终端，通过蓝牙(蓝牙模块2)与移动设备进行配对，完成身份验证后，建立连接；
第二步：移动设备与下新型配变监测终端进行安全的数据通讯，移动设备向新型配变监测终端发送调试命令；
第三步：核心处理模块执行第二步的调试命令；
第四部：调试完成后，且移动设备与新型配变监测终端没有进行交互，切断蓝牙链接。
实施例2
在“三型两网”战略，“两网”指智能电网和泛在电力物联网，泛在电力物联网旨在提升电网各种设备的感知能力、智能化水平以及通信传输能力，其中配电网的智能化升级、改造是泛在电力物联网建设的重要内容。
配变终端放置在400V的民用电变压器台区附近，对变压器台区的做监控和信息采集、计算、上送。通过运行在智能配变终端中的APP对配电变压器、进出线开关、剩余电流动作保护器、智能电能表等运行信息进行采集和用户用电信息进行收集的设备，完成配电变压器计量总表监测、剩余电流动作保护器监测、状态监测、负荷管理、动态无功补偿/三相不平衡治理/谐波治理、安全防护、互动化管理、资产管理、视频监视、环境监测和分布式电源接入管理等功能。配变监测终端数量多，作用重要，直接影响居民供电可靠性。相关文件中明确指出：要推广应用新型智能配变终端，使终端通过与表计的数据交互，实现对台区的综合监控和统一管理，确保发生低压故障后能够快速定位和处理。新型配变监测终端将强化低压配电线路/设备的状态感知及异常的精确定位，加强大数据应用，“被动抢修”变“主动运维”，同时实现营销运检的融合贯通，能够兼顾配电变压器的信息采集与处理、用电信息的采集与处理。
新型配变终端与传统配变终端相比，可进行边缘计算，处理能力增强，能够对故障进行精准定位，同时下行链路接入的设备数量大大增多，这些设备包括变压器监测装置、线路侧装置以及用电侧设备，其中线路侧、用电侧设备与变压器距离较远。采用原先有线的方式，在安全性、端口数量、接入距离等方面，已经无法满足大量终端接入的需要。具有低功耗、支持多设备接入和长距离接入的蓝牙技术，成为新型配变监测终端的一种较好选择。蓝牙技术自身的安全性可为数据传输链路、配变终端调试链路提供安全保障，蓝牙组成的mesh网络提供了对远端设备的长距离覆盖，同时蓝牙是一种无线方式，可提高人员作业的安全性。
显然，所描述的实施例仅仅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，本领域普通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。
在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本实用新型的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端，包括：相互连接的核心处理模块和主板电路，其特征在于，所述主板电路包括：蓝牙模块1和蓝牙模块2；
所述核心处理模块包括至少两个Uart接口；所述蓝牙模块1和蓝牙模块2的一端分别通过所述Uart接口与所述核心处理模块连接；
所述蓝牙模块1的另一端与采集设备和控制设备连接；
所述蓝牙模块2的另一端与手持维护设备连接。
2.如权利要求1所述的一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端，其特征在于，所述蓝牙模块1与所述核心处理模块和采集设备、控制设备之间均为双向连接，用于双向传输信息；
所述蓝牙模块2与所述核心处理模块和手持维护设备之间均为双向连接，用于双向传输信息。
3.如权利要求1所述的一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端，其特征在于，所述主板电路还包括：RS232电路；
所述RS232电路一端与所述核心处理模块，另一端与手持维护设备连接，所有连接均为双向连接，用于双向传输信息。
4.如权利要求3所述的一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端，其特征在于，所述主板电路还包括：选择电路SWITCH；
所述选择电路SWITCH一端通过Uart接口与所述核心处理模块，另一端与所述蓝牙模块2和RS232电路连接；
所述核心处理模块通过选择电路SWITCH选择通过蓝牙模块2或RS232电路与所述核心处理模块连接。
5.如权利要求1所述的一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端，其特征在于，所述核心处理模块包括：电源管理芯片、应用处理器和存储芯片；
所述电源管理芯片与所述应用处理器连接并给所述应用处理器供电；
所述应用处理器和所述存储芯片双向连接，用于双向传输信息。
6.如权利要求1所述的一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端，其特征在于，所述主板电路还包括：PLC模块、4G/2G模块、100M以太网模块和USB集线器电路USB_HUB；
所述核心处理模块至少包括两个USB接口，通过其中一个USB接口与所述USB集线器电路USB_HUB的一端连接，所述USB集线器电路USB_HUB的另一端与PLC模块、4G/2G模块和100M以太网模块连接，所有连接均为双向连接，用于双向传输信息；
所述PLC模块与数据采集设备双向连接，用于双向传输信息；
所述4G/2G模块与数据上报设备双向连接，用于双向传输信息；
所述100M以太网模块与数据采集设备或数据上报设备双向连接，用于双向传输信息。
7.如权利要求1所述的一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端，其特征在于，所述主板电路还包括：安全芯片ESAM和时钟芯片RTC；
所述核心处理模块至少包括一个SDIO接口和至少两个I2C接口，通过SDIO接口与所述安全芯片ESAM连接，通过一个I2C接口与所述时钟芯片RTC连接。
8.如权利要求6所述的一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端，其特征在于，所述核心处理模块还通过USB接口连接鼠标和键盘。
9.如权利要求7所述的一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端，其特征在于，所述核心处理模块还通过I2C接口连接温度传感器PT100。
10.如权利要求1所述的一种基于蓝牙通讯技术的配变监测终端，其特征在于，所述主板电路还包括：按键电路；
所述核心处理模块至少包括一个GPIO接口，通过GPIO接口与所述按键电路连接，并单向接收所述按键电路传输的信息。
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20200828 |