CN212031634U - 一种基于多微控制器协同的线路智能传感器装置 - Google Patents

一种基于多微控制器协同的线路智能传感器装置 Download PDF

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郑友卓
付宇
李前敏
何洪流
张锐锋
肖小兵
吴鹏
刘安茳
陈宇
黄如云
柏毅辉
李忠
安波
张洋
张津
饶雄
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Abstract

本实用新型公开了一种基于多微控制器协同的线路智能传感器装置,它包括配电网和主站平台,采集单元中的电流采集模块和电压采集模块通过导线与配电网与连接;主站平台通过无线信号与汇集单元中的通讯模块连接。采集单元和汇集单元中各安装有两部和三部MCU,用以进行现场数据处理。依靠多MCU的强大运算能力,可以满足现场大量数据的复杂计算和处理的需要。还可以识别各种线路故障,使得传感器装置无需依靠主站系统就能将现场的各种故障信息进行处理后发出。GPS模块和RTC模块,可以实现精准定位和实时时钟的功能,从而大幅度提升了装置的可靠性和故障检测的准确率。

Description

一种基于多微控制器协同的线路智能传感器装置
技术领域
本实用新型涉及电力行业二次配电领域,尤其是涉及一种基于多微控制器协同的线路智能传感器装置。
背景技术
电能质量指标是电能质量各个方面的具体描述,电力在长距离传输过程中,会受到很多因素的干扰而造成电能的损失。因此保障电能质量已作为供发电部门考核的重要指标之一。电网各项数据的准确性、真实性和完整性的监测,对减少管理人员统计和录入数据的时间具有重要的意义。目前的配电网自动化监测设备,尤其是电力智能传感器由于安装简单、成本较低的优点在现场得以应用,同时也暴露了不少问题。例如无法对大规模的采样数据进行处理运算,只能将数据传送至主站系统后再进行下一步的数据处理。如果现场设备或后主站系统发生故障后,故障信息将无法处理。而且不能及时准确地识别出故障发生的地点和时间,进而影响发生故障后电网维修的效率。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是:提供一种基于多微控制器协同的线路智能传感器装置,以解决现有技术中电力智能传感器无法对大规模的电网采样数据进行处理运算,以及不能及时准确地识别故障发生的时间和地点的问题。
本实用新型的技术方案是:
一种基于多微控制器协同的线路智能传感器装置,它包括配电网和主站平台,配电网与采集单元导线连接;采集单元与汇集单元通过无线网进行连接;汇集单元与主站平台通过无线网进行连接。
配电网与电流采集模块导线连接;电流采集模块和电流信号调理器导线连接;电流信号调理器和第一MCU之间通过通过模拟数字转换器进行连接;配电网与电压采集模块导线连接;电压采集模块和电压信号调理器导线连接;电压信号调理器和第一MCU之间通过模拟数字转换器进行连接;第二MCU通过通用异步收发传输器分别与第一MCU和433M无线发送模块连接。
LED报警灯与第一MCU导线连接;USB接口通过导线与第一MCU进行连接;外部存储器通过串行外设接口与第一MCU进行连接;RTC时钟模块通过I2C总线与第一MCU进行连接。
第四MCU通过通用异步收发传输器分别第三MCU和第五MCU连接;电源模块与第四MCU导线连接;433M无线接收模块通过串行外设接口进行与第四MCU连接;第五MCU通过通用异步收发传输器与通讯模块连接;通讯模块与主站平台通过无线网进行连接。
汇集单元还包括GPS模块、加密模块和看门狗;GPS模块通过通用异步收发传输器与第三MCU进行连接。
第三MCU还连接有RTC时钟模块和外部存储器。
电源模块的输出电压为4.0V和3.3V。
本实用新型有益效果:
本实用新型的一种基于多微控制器协同的智能传感器装置,依靠多MCU的强大运算能力,可以满足现场大量数据的复杂计算和处理的需要。还可以识别各种线路故障,使得传感器装置无需依靠主站系统就能将现场的各种故障信息进行处理后发出。本实用新型中的GPS模块和RTC模块,可以实现精准定位和实时时钟的功能,从而大幅度提升了装置的可靠性和故障检测的准确率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
具体实施方式
如图1所示,一种于多微控制器协同的智能传感器装置,它包括采集单元2和汇集单元3,采集单元2与配电网1导线连接,汇集单元3余主站平台4通过无线网络连接。所述采集单元2包括电流采集模块203、电压采集模块204、电流信号调理器205、电压信号调理器206、第一MCU 207、第二MCU 210和433M无线发送模块211;电流采集模块203和配电网1导线连接;电流采集模块203和电流信号调理器205导线连接。
优选的,所述电流采集模块203选用清大智能(北京)科技有限公司提供的QD_MS5000_COL型设备。
优选的,所述电压采集模块204选用清大智能(北京)科技有限公司提供的QD_MS5000_VCOL型设备。
优选的,所述电流信号调理器205选用清大智能(北京)科技有限公司提供的QD_MS5000_SIG型设备。
优选的,所述电压信号调理器206选用清大智能(北京)科技有限公司提供的QD_MS5000_VSIG型设备。
优选的,第一MCU 207、第二MCU 210、第三MCU 304、第四MCU 308和第五MCU 310选用德州仪器提供的STM32L151型单片机。
优选的,433M无线发送模块211选用清大智能(北京)科技有限公司提供的QD_SI4432型通讯模块。
电流采集模块203将配电网1周围的测量数据传输给电流信号调理器205,电流信号调理器205将接收的模拟信号通过模拟数字转换器转换成数字信号后传输给第一MCU207进行数据处理。
电压采集模块204和配电网导线连接;电压采集模块204将配电网1中的电压信号通过导线传输给电压信号调理器206;电压信号调理器206将接收到的模拟量信号通过通用模拟数字转换器转换成数字信号后传输至第一MCU 207;
第一MCU 207的主要作用是数字信号的计算,数据储存,时钟校准等功能,将处理后的数据通过通用异步收发传输器传送至第二MCU 210。
第二MCU 210通过433M无线发送模块211将数据传送给汇集单元3中的433M无线接收模块309。
采集单元2还包括LED报警灯201、USB接口202、外部存储器208和RTC时钟模块209;其中LED报警灯201与第一MCU 207导线连接;USB接口202通过导线与第一MCU 207进行连接;外部存储器208通过串行外设接口与第一MCU 207进行连接。
RTC时钟模块209通过I2C总线与第一MCU(207)进行连接,以防止数据在传输过程中被破坏。
优选的,外部存储器208选用清大智能(北京)科技有限公司提供的QD_AT25SF64型设备。
优选的,RTC时钟模块209选用EPSON公司提供的RX8900系列实时时钟模块。
汇集单元3包括第三MCU 304、电源模块 307、第四MCU 308、433M无线接收模块309、第五MCU 310和通讯模块311;第四MCU 308通过通用异步收发传输器分别与第三MCU304和第五MCU 310连接,可以实现全双工传输和接收。第三MCU 304、第四MCU 308和第五MCU310主要用于数据计算、算法分析、数据存储、电源管理、433M无线通信管理、GPRS通信管理、信息加密管理、GPS定位系统管理等。
电源模块307与第四MCU 308导线连接;433M无线接收模块309通过串行外设接口进行与第四MCU 308连接;通讯模块311通过通用异步收发传输器与通讯模块311连接。
优选的,通讯模块311选用芯讯通无线科技(上海)有限公司提供的7600CE-M型全网通通讯模块。
汇集单元3还包括GPS模块301、加密模块305和看门狗306;GPS模块301通过通用异步收发传输器与第三MCU 304进行连接。
通过GPS模块301获取报警时的位置信息和时间信息.优选的,所述GPS模块301选用芯讯通无线科技(上海)有限公司提供的SIM28ML芯片。
优选的,加密模块305北京智芯微电子有限公司提供的SC1161Y型配网专用安全芯片。
为提高装置的时间可靠性,用于在GPS无法向装置提供时钟时进行自守时,保证时间的准确,第三MCU 304上还连接有RTC模块209。
电源模块307输出电压为4.0V和3.3V,4.0V输出电路为通讯模块311和GPS模块301供电。3.3V输出电路为其它模块供电。优选的,所述电源模块307选用清大智能(北京)科技有限公司提供的QD_PER_V1.2型设备。

Claims (7)

1.一种基于多微控制器协同的线路智能传感器装置,它包括配电网(1)和主站平台(4),其特征在于:配电网(1)与采集单元(2)导线连接;采集单元(2)与汇集单元(3)通过无线网进行连接;汇集单元(3)与主站平台(4)通过无线网进行连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于多微控制器协同的线路智能传感器装置,其特征在于:采集单元(2)包括电流采集模块(203)、电压采集模块(204)、电流信号调理器(205)、电压信号调理器(206)、第一MCU(207)、第二MCU(210)和433M无线发送模块(211);电流采集模块(203)与配电网(1)导线连接;电流采集模块(203)和电流信号调理器(205)导线连接;电流信号调理器(205)和第一MCU(207)之间通过模拟数字转换器进行连接;电压采集模块(204)与配电网(1)导线连接;电压采集模块(204)和电压信号调理器(206)导线连接;电压信号调理器(206)和第一MCU(207)之间通过模拟数字转换器进行连接;第二MCU(210)通过通用异步收发传输器分别与第一MCU(207)和433M无线发送模块(211)连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于多微控制器协同的线路智能传感器装置,其特征在于:采集单元(2)还包括LED报警灯(201)、USB接口(202)、外部存储器(208)和RTC时钟模块(209);LED报警灯(201)与第一MCU(207)导线连接;USB接口(202)通过导线与第一MCU(207)进行连接;外部存储器(208)通过串行外设接口与第一MCU(207)进行连接;RTC时钟模块(209)通过I2C总线与第一MCU(207)进行连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于多微控制器协同的线路智能传感器装置,其特征在于:汇集单元(3)包第三MCU(304)、电源模块(307)、第四MCU(308)、433M无线接收模块(309)、第五MCU(310)和通讯模块(311);第四MCU(308)通过通用异步收发传输器分别与第三MCU(304)和第五MCU(310)连接;电源模块(307)与第四MCU(308)导线连接;433M无线接收模块(309)通过串行外设接口与第四MCU(308)连接;第五MCU(310)通过通用异步收发传输器与通讯模块(311)连接;通讯模块(311)与主站平台(4)通过无线网进行连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于多微控制器协同的线路智能传感器装置,其特征在于:汇集单元(3)还包括GPS模块(301)、加密模块(305)和看门狗(306);GPS模块(301)通过通用异步收发传输器与第三MCU(304)进行连接。
6.根据权利要求4所述的一种基于多微控制器协同的线路智能传感器装置,其特征在于:第三MCU(304)还连接有RTC时钟模块(209)和外部存储器(208)。
7.根据权利要求4所述的一种基于多微控制器协同的线路智能传感器装置,其特征在于:电源模块(307)的输出电压为4.0V和3.3V。
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