CN212343426U - 一种基于云服务的配电箱智能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于云服务的配电箱智能控制装置，属于配电箱智能控制技术领域，包含设置在配电箱内的数据采集及传输终端，以及云服务器终端和远程监控终端，所述数据采集及传输终端包含信号采集模块、信号调理模块、单片机控制模块、数据显示模块、无线发射模块和电源模块；对配电箱的电流电压温度等信息进行数据采集、调理、分析，通过数码管显示所收集到的数据，用发光二极管显示控制器的状态，使用无线发射模块发送至监控终端，以实时监控电力设备，保证用户的用电安全。

Description

一种基于云服务的配电箱智能控制装置

技术领域

本实用新型属于配电箱智能控制技术领域，尤其涉及一种基于云服务的配电箱智能控制装置。

背景技术

传统的配电系统，需要专人值班和巡检，自动化程度低，人工排查效率低，定位故障费时费力，缺乏足够的措施防止非工作人员进入配电区域，造成安全隐患。而随着经济的发展，对现代电力纺的智能化要求也越来越高，如何保障配电系统稳定性和安全性已成为目前亟需解决的问题。

随着经济的发展，对现代电力房的智能化要求越来越高，工业生产中不断复杂的生产手段和对节能、效率等各个方面的要求不断提高，各个领域对配电监控系统运行的可靠性、网络化都提出了更高的要求。所以，直接向用户企业设备供应和分配电能的低压配电系统的稳定性和可靠性对于工业生产来说是及其重要的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供一种基于云服务的配电箱智能控制装置，对配电箱的电流电压温度等信息进行数据采集、调理、分析，通过数码管显示所收集到的数据，用发光二极管显示控制器的状态，使用无线发射模块发送至监控终端，以实时监控电力设备，保证用户的用电安全。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于云服务的配电箱智能控制装置，包含设置在配电箱内的数据采集及传输终端，以及云服务器终端和远程监控终端，所述数据采集及传输终端与云服务器终端连接，所述云服务器终端与远程监控终端连接；所述数据采集及传输终端包含信号采集模块、信号调理模块、单片机控制模块、数据显示模块、无线发射模块和电源模块；所述信号采集模块包含用于采集电流信号的电流互感器、用于采集电压信号的电压互感器和用于采集温度信号的温度传感器；所述电流互感器、电压互感器和温度传感器的输出端分别连接信号调理模块的输入端，所述信号调理模块的输出端连接单片机控制模块的输入端，所述数据显示模块、无线发射模块和电源模块分别与单片机控制模块连接。

作为本实用新型一种基于云服务的配电箱智能控制装置的进一步优选方案，所述信号调理模块包含第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第一放大器、第二放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管组成，其中：所述第一输入端连接第一放大器的正极输入口，第一放大器的输出口连接第一输出端；所述第二输入端连接第二放大器的正极输入口，第二放大器的输出口连接第二输出端；所述第一电阻连接在第一放大器的负极输入口与第二放大器的负极输入口之间；所述第二电阻连接在第一放大器的负极输入口与输出口之间；所述第三电阻连接在第二放大器的负极输入口与输出口之间；所述第一二极管的阴极连接第一放大器的输出口，第一二极管的阳极连接第一放大器的负极输入口；所述第二二极管的阳极连接第一放大器的输出口，第一二极管的阴极连接第一放大器的负极输入口；所述第三二极管的阴极连接第二放大器的输出口，第三二极管的阳极连接第二放大器的负极输入口；所述第四二极管的阳极连接第二放大器的输出口，第四二极管的阴极连接第二放大器的负极输入口。

作为本实用新型一种基于云服务的配电箱智能控制装置的进一步优选方案，所述单片机控制模块采用MSP430单片机，内部集成高速10位或12位A/D转换器，最大转换速度可以达到200k/s。

作为本实用新型一种基于云服务的配电箱智能控制装置的进一步优选方案，所述无线发射模块的芯片型号为APC230。

作为本实用新型一种基于云服务的配电箱智能控制装置的进一步优选方案，所述电流互感器采用立式穿芯精密交流TA1016-1 M电流互感器，所述电压互感器采用微型精密交流TV1013—1M电压互感器，所述温度传感器采用DS18B20温度传感器。

作为本实用新型一种基于云服务的配电箱智能控制装置的进一步优选方案，所述显示模块由数码管显示和按键控制部分组成，所述按键控制包含复位按键和消除报警键，数码管显示采用四位数码管。

作为本实用新型一种基于云服务的配电箱智能控制装置的进一步优选方案，所述远程监控终端包含数据收发模块、数据存储模块、LCD显示屏模块、微控制器模块、报警模块和GSM模块；所述数据收发模块、数据存储模块、LCD显示屏模块、报警模块和GSM模块分别与微控制器模块的相应端口连接。

作为本实用新型一种基于云服务的配电箱智能控制装置的进一步优选方案，所述微控制器模块采用芯片型号为SPCE061A的微处理器。

作为本实用新型一种基于云服务的配电箱智能控制装置的进一步优选方案，所述报警模块采用蜂鸣器。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本实用新型对配电箱的电流电压温度等信息进行数据采集、调理、分析，通过数码管显示所收集到的数据，用发光二极管显示控制器的状态，使用无线发射模块发送至监控终端，以实时监控电力设备，保证用户的用电安全；

2、本实用新型数字型气体传感器信号调理电路能够自动调节增益数值，当强度超过预设的幅度时，数字型气体传感器信号调理电路降低增益使得检波器输出受到限制甚至不放大；当强度低于预设的幅度时，数字型气体传感器信号调理电路仍执行预设的增益使得弱信号得以正常放大；

3、本实用新型MSP430单片机是一款新型高速、超低功耗、抗超强干扰的单片机，内部集成高速10位或12位A/D转换器，最大转换速度可以达到200k/s，在强电磁干扰的场合依然不会降低精度，能够满足大多数数据采集应用。最高工作频率可达25M，实现40ns的指令周期，可以高效有序地完成系统数据采集分析；

4、本实用新型APC230是高度集成半双工微功率无线数据传输模块，其嵌入高速单片机和高性能射频芯片，传输距离长，可达1 800m(9 600bps)，且体积小，功耗低，成本低，使用便捷，传输效率高；

5、本实用新型监控终端设有GSM模块，当发生情形时，可以及时报警及通知监管人员；

6、本实用新型的微控制器模块采用芯片型号为SPCE061A的微处理器。经过实际测试，该系统具有较强的网络通信能力、高实时性、通信快速可靠的特点，具有很高的实用价值。

附图说明

图1是本实用新型的整体系统结构原理图；

图2是本实用新型数据数据采集及传输终端的结构原理图；

图3是本实用新型信号调理模块电路图；

图4是本实用新型远程监控终端的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

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，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。

一种基于云服务的配电箱智能控制装置，如图1所示，包含设置在配电箱内的数据采集及传输终端，以及云服务器终端和远程监控终端，所述数据采集及传输终端与云服务器终端连接，所述云服务器终端与远程监控终端连接；

如图2所示，所述数据采集及传输终端包含信号采集模块、信号调理模块、单片机控制模块、数据显示模块、无线发射模块和电源模块；所述信号采集模块包含用于采集电流信号的电流互感器、用于采集电压信号的电压互感器和用于采集温度信号的温度传感器；所述电流互感器、电压互感器和温度传感器的输出端分别连接信号调理模块的输入端，所述信号调理模块的输出端连接单片机控制模块的输入端，所述数据显示模块、无线发射模块和电源模块分别与单片机控制模块连接。

本实用新型对配电箱的电流电压温度等信息进行数据采集、调理、分析，通过数码管显示所收集到的数据，用发光二极管显示控制器的状态，使用无线发射模块发送至监控终端，以实时监控电力设备，保证用户的用电安全，系统中的信号采集调理模块通过电流电压互感器将接收到的电流、电压信号进行处理发送至单片机，显示模块将显示采集到的数据，同时无线发射APC230将采集的数据发送至云服务器终端，远程监控终端可实时访问云服务器终端查看配电箱的电流、电压信号和温度参数，若有异常，给出报警信号，系统响应报警。

如图3所示，所述信号调理模块包含第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第一放大器、第二放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管组成，其中：所述第一输入端连接第一放大器的正极输入口，第一放大器的输出口连接第一输出端；所述第二输入端连接第二放大器的正极输入口，第二放大器的输出口连接第二输出端；所述第一电阻连接在第一放大器的负极输入口与第二放大器的负极输入口之间；所述第二电阻连接在第一放大器的负极输入口与输出口之间；所述第三电阻连接在第二放大器的负极输入口与输出口之间；所述第一二极管的阴极连接第一放大器的输出口，第一二极管的阳极连接第一放大器的负极输入口；所述第二二极管的阳极连接第一放大器的输出口，第一二极管的阴极连接第一放大器的负极输入口；所述第三二极管的阴极连接第二放大器的输出口，第三二极管的阳极连接第二放大器的负极输入口；所述第四二极管的阳极连接第二放大器的输出口，第四二极管的阴极连接第二放大器的负极输入口。

所述单片机控制模块采用MSP430单片机，内部集成高速10位或12位A/D转换器，最大转换速度可以达到200k/s。在强电磁干扰的场合依然不会降低精度，能够满足大多数数据采集应用。最高工作频率可达25M，实现40ns的指令周期，可以高效有序地完成系统数据采集分析。内部自带2个不同的时钟系统，还有丰富的片内外设，为系统的单片解决方案提供了极大的方便。另外，MSP430单片机的中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。当系统处于省电的低功耗状态时，中断唤醒只需5μs。它的方便高效的开发环境，可以满足系统的要求。

所述无线发射模块的芯片型号为APC230。APC230模块提供了多个频道的选择，可在线修改串口频率，发射功率，射频速率等各种参数。还能够透明传输任何大小的数据，无须编写复杂的设置与传输程序，工作频率范围为418～455MHz(1kHz步进)，大于100个频道，GFSK的调制方式，UART接口，RS232/RS485可定制，超大的256bytes数据缓冲区，适合大数据量传输，内置看门狗，保证长期可靠运行。实际使用中，APC230模块除了正常的地和电源脚以外，只有接收端和发送端与单片机设备相连以及SET参数设置脚与设备相接，其他脚可悬空。

所述电流互感器采用立式穿芯精密交流TA1016-1 M电流互感器，所述电压互感器采用微型精密交流TV1013—1M电压互感器，所述温度传感器采用DS18B20温度传感器。电压和温度信号。互感检测法一般用于高电压大电流的地方，并且是交流，因此用互感器，所用电流电压互感器的体积小，精度高，电压隔离能力强，安全可靠。电流互感器的额定输入电流是额定输出电流的1 000倍，I1是输入电流，I2是互感后的电流，通过互感器输出的电压是电阻Rf两端的电压，最后计算时要I2放大1000倍得到电线输入电流，额定采样电压≤0.5倍IC电源电压。电流互感器初级串联于被测电流回路中，次级应近似工作于短路状态。电流互感器次级电路不允许开路，所以不要装熔断器。

电压互感器的额定输入电流是额定输出电流的1 000倍，I1是输入电流，I2是互感后的电流，通过互感器输出的电压是电阻Rf两端电压，最后计算时要I2缩小一半得到电线输入电流，额定采样电压≤0.5倍IC电源电压。电压检测比较简单，通常可以并接在待测电压的线端，这里的TV1013-1M四个引脚中，1、2脚接输入电压，互感后3、4脚输出电压，通过互感器后得到的电压就是电阻Rf两端的电压。

所述显示模块由数码管显示和按键控制部分组成，所述按键控制包含复位按键和消除报警键。该模块由数码管显示和按键控制部分组成。设定电流不超过8A，电压不超过380V，温度不超过-20℃～80℃，若超过，则蜂鸣器报警。按键控制包含复位按键和消除报警键。当参数超过系统设定值，复位键用于系统初始化，消除报警键可取消蜂鸣器报警，及时处理各种问题。四位数码管显示测量数据，每次只显示一项测量值，每两秒更换一次，用LED灯区分不同显示数据，便于工作人员对配电箱实时监测。

如图4所示，所述远程监控终端包含数据收发模块、数据存储模块、LCD显示屏模块、微控制器模块、报警模块和GSM模块；所述数据收发模块、数据存储模块、LCD显示屏模块、报警模块和GSM模块分别与微控制器模块的相应端口连接。

所述微控制器模块采用芯片型号为SPCE061A的微处理器。

所述微控制器模块采用采用芯片型号为SPCE061A的微处理器。经过实际测试，该系统具有较强的网络通信能力、高实时性、通信快速可靠的特点，具有很高的实用价值。

SPCE061A微处理器是凌阳科技公司所生产的16位μ'nSPTM微处理器，内部采用总线结构。主要参数有：工作电压(CPU)VDD为2.4～3.6V，(I/O)VDDH为2.4～5.5V；时钟：0.32～49.152MHz；内置2KBSRAM和32KB FLASH；2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值)；2个10位DAC(数/模转换)输出通道；32位I/O位通用可编程输入/输出端口；14个中断源可来自定时器A/B时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；中断系统支持10个中断向量及10余个中断源，具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能，内置在线仿真电路ICE接口，具有保密能力，具有Watch Dog功能，μ'nSPTM的指令系统提供具有较高运算速度的16位×16位乘法运算指令和内积运算指令，为其应用增添了DSP功能。

SPCE061A具有很高的计算速度，这对于实时操作系统是极为重要的。对于SPCE061A，传统的微处理器硬件和软件的开发已被简化，不再需要在线仿真。其SPCE061A大容量FLASH及SRAM，内建以太网接口，可直接通过网络实现监控；具备UART接口，可使各种串行设备快速进行网络连接。SPCE061A微处理器的软件开发平台ICE集编程、编译、链接、调试、下载于一体，并有完善的TCP/IP协议栈，支持全功能UART通信，配备各种I/O驱动函数库。

本系统使用的是西门子公司的TC35系列GSM芯片TC35i与GSM2/2兼容、双频(GSM900/GSM1800)、RS 232数据接口，TC35i由供电模块(AS IC)、闪存、ZIF连接器、天线接口等六部分组成。该模块及射频电路和基带与一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。上面对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种基于云服务的配电箱智能控制装置，其特征在于：包含设置在配电箱内的数据采集及传输终端，以及云服务器终端和远程监控终端，所述数据采集及传输终端与云服务器终端连接，所述云服务器终端与远程监控终端连接；所述数据采集及传输终端包含信号采集模块、信号调理模块、单片机控制模块、数据显示模块、无线发射模块和电源模块；所述信号采集模块包含用于采集电流信号的电流互感器、用于采集电压信号的电压互感器和用于采集温度信号的温度传感器；所述电流互感器、电压互感器和温度传感器的输出端分别连接信号调理模块的输入端，所述信号调理模块的输出端连接单片机控制模块的输入端，所述数据显示模块、无线发射模块和电源模块分别与单片机控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于云服务的配电箱智能控制装置，其特征在于：所述信号调理模块包含第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第一放大器、第二放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管组成，其中：所述第一输入端连接第一放大器的正极输入口，第一放大器的输出口连接第一输出端；所述第二输入端连接第二放大器的正极输入口，第二放大器的输出口连接第二输出端；所述第一电阻连接在第一放大器的负极输入口与第二放大器的负极输入口之间；所述第二电阻连接在第一放大器的负极输入口与输出口之间；所述第三电阻连接在第二放大器的负极输入口与输出口之间；所述第一二极管的阴极连接第一放大器的输出口，第一二极管的阳极连接第一放大器的负极输入口；所述第二二极管的阳极连接第一放大器的输出口，第一二极管的阴极连接第一放大器的负极输入口；所述第三二极管的阴极连接第二放大器的输出口，第三二极管的阳极连接第二放大器的负极输入口；所述第四二极管的阳极连接第二放大器的输出口，第四二极管的阴极连接第二放大器的负极输入口。

3.根据权利要求1所述的一种基于云服务的配电箱智能控制装置，其特征在于：所述单片机控制模块采用MSP430单片机，内部集成高速10位或12位A/D转换器，最大转换速度可以达到200k/s。

4.根据权利要求1所述的一种基于云服务的配电箱智能控制装置，其特征在于：所述无线发射模块的芯片型号为APC230。

5.根据权利要求1所述的一种基于云服务的配电箱智能控制装置，其特征在于：所述电流互感器采用立式穿芯精密交流TA1016-1 M电流互感器，所述电压互感器采用微型精密交流TV1013—1M电压互感器，所述温度传感器采用DS18B20温度传感器。

6.根据权利要求1所述的一种基于云服务的配电箱智能控制装置，其特征在于：所述显示模块由数码管显示和按键控制部分组成，所述按键控制包含复位按键和消除报警键，数码管显示采用四位数码管。

7.根据权利要求1所述的一种基于云服务的配电箱智能控制装置，其特征在于：所述远程监控终端包含数据收发模块、数据存储模块、LCD显示屏模块、微控制器模块、报警模块和GSM模块；所述数据收发模块、数据存储模块、LCD显示屏模块、报警模块和GSM模块分别与微控制器模块的相应端口连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于云服务的配电箱智能控制装置，其特征在于：所述微控制器模块采用芯片型号为SPCE061A的微处理器。

9.根据权利要求7所述的一种基于云服务的配电箱智能控制装置，其特征在于：所述报警模块采用蜂鸣器。

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