CN211981907U - 一种无线物联网通讯管理机及其系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无线物联网通讯管理机及其系统，其包括电源单元、主控制器、第一通信单元、第二通信单元，无线网络通讯单元、通信规约转换模块，主控制器通过第一通信单元与上位机进行通信，主控制器通过第二通信单元与每个智能电子设备进行通信，无线网络通讯单元与主控制器连接，在通讯过程中，主控制器接收管理区域内每个智能电子设备的采集数据，并对采集到的数据进行解析处理后转换成上位机可接收的数据信号，主控制器与第一通信单元、第二通信单元、通信规约转换模块连接形成不同通信规约转换的通讯回路。本实用新型可以实现不同规约设备之间的通信，具有丰富的通信接口，支持多种通信规约，具有结构简单、成本低、应用范围广泛等优点。

Description

一种无线物联网通讯管理机及其系统

技术领域

本实用新型涉及通信管理技术领域，尤其涉及一种无线物联网通讯管理机及其系统。

背景技术

通讯管理机也称作DPU，其具有多个下行通讯接口及一个或者多个上行网络接口，相当于前置机即监控计算机，用于将一个变电所内所有的智能监控/保护装置的通讯数据整理汇总后，实时上送上级主站系统(监控中心后台机和DCS)，完成遥信、遥测功能。另一方面接收后台机或DCS 下达的命令，并转发给变电所内的智能系列单元，完成对厂站内各开关设备的分、合闸远方控制或装置的参数整定，实现遥控和遥调功能。同时还应该配备多个串行接口即便于厂站内的其它智能设备进行通讯。

通信管理机是一种底层监控信息与上层网络通信之间的接口设备，其主要功能为执行报文接收以及转发，数据处理和存储，发送等通信方面的任务。目前，市面上的传统通讯管理机，通讯管理机无法实现模块化设计，结构复杂，接线麻烦，在具体的使用过程中非常的繁琐；其数据修改沿用整体修改，程序的更新和升级需要整体升级，故障点查找涉及数据库复杂，费用高，其专业性强，人工成本高，不适用广泛推广。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种支持多种通信规约，提供丰富的接口，具有结构简单、成本低、应用范围广泛、通用性强的优点的无线物联网通讯管理机。

本实用新型的另一目的是提供一种使用上述无线物联网通讯管理机的无线物联网通讯管理系统。

为了实现上述主要目的，本实用新型提供的无线物联网通讯管理机，其包括电源单元、主控制器、第一通信单元、第二通信单元，无线网络通讯单元、通信规约转换模块，所述电源单元为所述通讯管理机输出工作电源，所述主控制器通过所述第一通信单元与上位机进行通信，所述主控制器通过所述第二通信单元与每个智能电子设备进行通信，所述无线网络通讯单元与所述主控制器连接，在通讯过程中，所述主控制器接收管理区域内每个智能电子设备的采集数据，并对采集到的数据进行解析处理后转换成所述上位机可接收的数据信号；所述主控制器与所述第一通信单元、所述第二通信单元、通信规约转换模块连接形成不同通信规约转换的通讯回路，所述通信规约转换模块用于接收主控制器发送的包含具体规约转换类型的调用信号，并按照所述调用信号将规约转换为合适的规约类型。

进一步的方案中，所述通讯回路与所述主控制器连接，每个所述通讯回路中至少包括一个通信规约转换模块，每个所述通信规约转换模块对应连接有一个通讯接口。

更进一步的方案中，所述第一通信单元包括至少一个RS-485接口电路，所述RS-485接口电路与所述主控制器连接，其中，所述RS-485接口电路为带有隔离的光电隔离RS485通讯电路。

更进一步的方案中，所述第一通信单元包括以太网接口电路，所述以太网接口电路与所述主控制器连接。

更进一步的方案中，所述第二通信单元包括至少一个RS-232接口电路、RS-485接口电路或CAN总线端口，所述RS-232接口电路、所述RS-485 接口电路、所述CAN总线端口均与所述主控制器连接。

更进一步的方案中，所述无线网络通讯单元包括蓝牙通信模块、WiFi 通信模块、Zigbee通信模块、GPRS通信模块中的一种或几种。

更进一步的方案中，所述通讯管理机还包括硬件看门狗模块、存储器单元、时钟模块、复位定时器，所述硬件看门狗模块、存储器单元、时钟模块、复位定时器分别与所述主控制器连接；其中，所述存储器单元包括存储器模块、SD存储卡，所述存储器模块、SD存储卡均与所述主控制器连接。

更进一步的方案中，所述通信规约转换模块为转换Modbus-RTU规约、或DL645规约、或DL698规约、或DL101规约、或DL103规约的电路模块。

更进一步的方案中，所述通讯管理机还包括状态指示模块，所述状态指示模块与所述主控制器连接。

为了实现上述另一目的，本实用新型提供的一种无线物联网通讯管理系统，包括上位机、智能电子设备和通讯管理机，所述通讯管理机采用上述的无线物联网通讯管理机，所述通讯管理机分别与所述上位机和所述智能电子设备连接，其中，上位机安装在变电站，智能电子设备为保护装置或测控装置中的一种或几种。

本实用新型的有益效果为：本申请用于变电站各类现场设备和远程监控设备之间的通信转换和规约转换，实现不同规约设备之间的通信，具有丰富的通信接口，从而方便接入不同智能电子设备；支持多种通信规约，具有结构简单、成本低、应用范围广泛、通用性强的优点。

此外，可以通过多种通讯协议经过不同通讯接口进行统一处理，然后转化为一一种数据格式传送给管理主站，实现不同设备和管理主站的通讯互联；也可以实现对整个变配电自动化系统现场的信息收集，并集中送往当地后台或远方调度主站，同时将后台或主站命令传递给各类现场设备，实现当地或远程控制。

附图说明

图1是本实用新型一种无线物联网通讯管理机实施例的电路原理框图。

图2是本实用新型一种无线物联网通讯管理机实施例中主控制器的电路原理图。

图3是本实用新型一种无线物联网通讯管理机实施例中光电隔离 RS485通讯电路的高速光耦的电路原理图。

图4是本实用新型一种无线物联网通讯管理机实施例中光电隔离 RS485通讯电路的隔离型485芯片的电路原理图。

图5是本实用新型一种无线物联网通讯管理机实施例中RS-232接口电路的电路原理图。

图6是本实用新型一种无线物联网通讯管理机实施例中硬件看门狗模块的电路原理图。

图7是本实用新型一种无线物联网通讯管理机实施例中存储器单元的电路原理图。

图8是本实用新型一种无线物联网通讯管理机实施例中时钟模块的电路原理图。

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

一种无线物联网通讯管理机实施例：

参见图1与图2，本实用新型的无线物联网通讯管理机，包括电源单元1、主控制器2、第一通信单元3、第二通信单元4，无线网络通讯单元 5、通信规约转换模块6、存储器单元8，电源单元1为通讯管理机输出工作电源，主控制器2通过第一通信单元3与上位机100进行通信，主控制器2通过第二通信单元4与每个智能电子设备200进行通信，无线网络通讯单元5、存储器单元8分别与主控制器2连接，在通讯过程中，主控制器2接收管理区域内每个智能电子设备200的采集数据，并对采集到的数据进行解析处理后转换成上位机100可接收的数据信号。优选的，主控制器2为STM32F系列单片机。

在本实施例中，主控制器2与第一通信单元3、第二通信单元4、通信规约转换模块6连接形成不同通信规约转换的通讯回路，通信规约转换模块6用于接收主控制器2发送的包含具体规约转换类型的调用信号，并按照调用信号将规约转换为合适的规约类型。

其中，通讯回路与主控制器2连接，每个通讯回路中至少包括一个通信规约转换模块6，每个通信规约转换模块6对应连接有一个通讯接口，且每路通讯回路均支持通讯规约转换功能，即设置了具有通讯规约转换功能的通信规约转换模块6。

主控制器2是整个系统通讯管理机的核心，内置安卓系统和多种规约转化软件模块、多线程控制软件，接收管理区域内单个装置不同数据规约数据采集。具体的，通讯管理机提供多接口子单元、多种接口和多种规约，把收到的数据根据不同的接口和规约做数据转换和数据处理然后集中数据转发成一种监控中心可接收的数据格式和接口。

通过主控制器2接收管理区域内单个智能电子设备200不同数据规约数据采集，接收不同接口数据控制和处理，实现数据集中多通道处理数据集中转发发送，增强设备网络管理的稳定性。

采用完全系统化和模块化设计，应用于安卓系统的通讯管理机只需要考虑通讯接口和通讯协议模块化即可，在安卓系统内编写不同APP,在系统内做简单的接口和逻辑处理就可实现通讯数据处理。

因此，软件是在安卓系统上运行的APP安装方便灵活，简单简洁实现了原来历史系统无法实现的功能，适用性非常强；以APP方式通讯规约模块化移植；安卓系统内做逻辑处理即可，通讯管理机大众化，完全克服了传统通讯管理机软件的复杂性，使通讯软件简单，模块化。

在本实施例中，通信规约转换模块6为转换Modbus-RTU规约、DL645 规约、DL698规约、DL101规约、DL103规约等的电路模块。作为优选，通信规约转换模块6可以是规约转换器，主要用于各种自动化网络通信场合，进行通讯规约的转换。

如图3和图4所示，在本实施例中，第一通信单元3包括至少一个 RS-485接口电路，RS-485接口电路与主控制器2连接，其中，RS-485接口电路为带有隔离的光电隔离RS485通讯电路，具体包括高速光耦U36 (6N137)和隔离型485芯片U38。

第一通信单元3包括以太网接口电路，以太网接口电路与主控制器2 连接。其中，以太网模块利用以太网技术通过RJ-45接口即可接入局域网或因特网。

第二通信单元4包括至少一个RS-232接口电路、RS-485接口电路或 CAN总线端口，RS-232接口电路、RS-485接口电路、CAN总线端口均与主控制器2连接。如图5所示，图5是RS-232接口电路的电路原理图。

在本实施例中，无线网络通讯单元5包括蓝牙通信模块、WiFi通信模块、Zibee通信模块、GPRS通信模块中的一种或几种。

参见图6至图8，通讯管理机还包括硬件看门狗模块7、存储器单元8、时钟模块9、复位定时器10，硬件看门狗模块7、存储器单元8、时钟模块9、复位定时器10分别与主控制器2连接。

具体的，硬件看门狗模块7(U5)可以保证CPU正常运行，如MCP1320；时钟模块9(U7)用于向通讯管理机提供时钟,如DS1302；复位定时器10，用于对通讯管理机进行复位控制；存储器单元8可以保存数据通讯设置，定值保存。

其中，存储器单元8包括存储器模块(U4)、SD存储卡，存储器模块、 SD存储卡均与主控制器2连接，优选的，存储器模块为EEROM。具体的，存储器模块和SD卡双存储模式可以满足不同需求的数据存储要求， EEROM主要用于存放配置信息和变更信息，避免设备的多次配置；SD卡主要保存历史信息，便于后续的查询和恢复，拆卸方便，受系统影响小。两种存储模式互补使用，使设备性能达到最优。

在本实施例中，通讯管理机还包括状态指示模块11，状态指示模块 11与主控制器2连接。其中，状态指示模块11包括用于指示主控制器2 的串口的运行状态的状态指示灯，指示灯与主控制器2耦合；状态指示模块11还包括用于表示各个外部接口设备的工作状态的状态指示灯，通过指示灯的亮闭来显示设备的正常连接状态。

在本实施例中，通讯管理机还包括显示终端12，显示终端12包括显示屏、液晶层和背光装置，液晶层位于显示屏与背光装置之间。

作为优选，本实施例的电源单元1可以是双冗余电源，双冗余电源的输出端连接主控制器2的输入端，作为交直流通用、宽电压输入特性的电源单元，用于给通讯管理机提供电能。

在本实施例中，通讯管理机还包括隔离变压器，隔离变压器对第一通信单元3、第二通信单元4、无线网络通讯单元5接收的网络数据进行隔离，经过隔离后的网络数据进入主控制器2，缓存在存储器单元8中。

本实用新型的有益效果为：本申请用于变电站各类现场设备和远程监控设备之间的通信转换和规约转换，实现不同规约设备之间的通信，具有丰富的通信接口，从而方便接入不同智能电子设备；支持多种通信规约，具有结构简单、成本低、应用范围广泛、通用性强的优点。

此外，可以通过多种通讯协议经过不同通讯接口进行统一处理，然后转化为一一种数据格式传送给管理主站，实现不同设备和管理主站的通讯互联；也可以实现对整个变配电自动化系统现场的信息收集，并集中送往当地后台或远方调度主站，同时将后台或主站命令传递给各类现场设备，实现当地或远程控制。

一种无线物联网通讯管理系统实施例：

一种无线物联网通讯管理系统，包括上位机100、智能电子设备200 和通讯管理机，通讯管理机采用上述的无线物联网通讯管理机，所述通讯管理机分别与所述上位机100和所述智能电子设备200连接，其中，上位机100安装在变电站，智能电子设备200为保护装置或测控装置中的一种或几种。

本实施例中的智能电子设备200是一种集中通信装置，通过通讯规约集中处理数据传送到远程PC通信端口信息,方便实现万物互联，设备集中监控的配电网自动化。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线物联网通讯管理机，其特征在于，包括：

电源单元、主控制器、第一通信单元、第二通信单元，无线网络通讯单元、通信规约转换模块，所述电源单元为所述通讯管理机输出工作电源，所述主控制器通过所述第一通信单元与上位机进行通信，所述主控制器通过所述第二通信单元与每个智能电子设备进行通信，所述无线网络通讯单元与所述主控制器连接，在通讯过程中，所述主控制器接收管理区域内每个智能电子设备的采集数据，并对采集到的数据进行解析处理后转换成所述上位机可接收的数据信号；

所述主控制器与所述第一通信单元、所述第二通信单元、通信规约转换模块连接形成不同通信规约转换的通讯回路，所述通信规约转换模块用于接收主控制器发送的包含具体规约转换类型的调用信号，并按照所述调用信号将规约转换为合适的规约类型。

2.根据权利要求1所述的无线物联网通讯管理机，其特征在于：

所述通讯回路与所述主控制器连接，每个所述通讯回路中至少包括一个所述通信规约转换模块，每个所述通信规约转换模块对应连接有一个通讯接口。

3.根据权利要求2所述的无线物联网通讯管理机，其特征在于：

所述第一通信单元包括至少一个RS-485接口电路，所述RS-485接口电路与所述主控制器连接，其中，所述RS-485接口电路为带有隔离的光电隔离RS485通讯电路。

4.根据权利要求2所述的无线物联网通讯管理机，其特征在于：

所述第一通信单元包括以太网接口电路，所述以太网接口电路与所述主控制器连接。

5.根据权利要求3或4所述的无线物联网通讯管理机，其特征在于：

所述第二通信单元包括至少一个RS-232接口电路、RS-485接口电路或CAN总线端口，所述RS-232接口电路、所述RS-485接口电路、所述CAN总线端口均与所述主控制器连接。

6.根据权利要求3或4所述的无线物联网通讯管理机，其特征在于：

所述无线网络通讯单元包括蓝牙通信模块、WiFi通信模块、Zigbee通信模块、GPRS通信模块中的一种或几种。

7.根据权利要求1至4任一项所述的无线物联网通讯管理机，其特征在于：

所述通讯管理机还包括硬件看门狗模块、存储器单元、时钟模块、复位定时器，所述硬件看门狗模块、存储器单元、时钟模块、复位定时器分别与所述主控制器连接；

其中，所述存储器单元包括存储器模块、SD存储卡，所述存储器模块、SD存储卡均与所述主控制器连接。

8.根据权利要求1至4任一项所述的无线物联网通讯管理机，其特征在于：

所述通信规约转换模块为转换Modbus-RTU规约、或DL645规约、或DL698规约、或DL101规约、或DL103规约的电路模块。

9.根据权利要求1至4任一项所述的无线物联网通讯管理机，其特征在于：

所述通讯管理机还包括状态指示模块，所述状态指示模块与所述主控制器连接。

10.一种无线物联网通讯管理系统，包括上位机、智能电子设备和通讯管理机，其特征在于：所述通讯管理机采用权利要求1至9任一项所述的无线物联网通讯管理机，所述通讯管理机分别与所述上位机和所述智能电子设备连接，其中，上位机安装在变电主站，智能电子设备为保护装置或测控装置中的一种或几种。

Images