CN214014539U - 一种自愈自组网通信装置及其电网杆塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自愈自组网通信装置及其电网杆塔，该愈自组网通信装置包括：多个子串口、多串口控制模块、微控制器和无线网卡模块和处理器，所述多个子串口用于连接电网杆塔上的多个传感器，所述多个子串口连接所述多串口控制模块，所述多串口控制模块连接所述微控制器，所述微控制器连接所述无线网卡模块，所述无线网卡模块采用USB接口的WiFi网卡，所述无线网卡模块包括：RT5572无线网卡、功率放大器和增益天线。本实用新型实施例中的通过多个子串口可实现电网杆塔上传感器的数据接入，并通过无线网卡模块实现数据传输，实现了多传感器信号在电网杆塔上的信号传输功能。

Description

一种自愈自组网通信装置及其电网杆塔

技术领域

本实用新型涉及电力技术领域，尤其涉及一种自愈自组网通信装置及其电网杆塔。

背景技术

电网数字化转型和建设势必会有海量的物联数据接入需求，迫切需要构建经济灵活、双向实时、安全可靠、全方位覆盖的“泛在化、全覆盖”终端通信接入网。目前电网公司也针对WAPI安全网络接入变电站最后一公里做出了战略部署，现有通过自愈自组网通信模式应用于电力系统中，但缺乏一种自愈自组网通信模式将传感器信号基于相应的通信装置传输出去。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种自愈自组网通信装置及其电网杆塔，通过多个子串口可实现电网杆塔上传感器的数据接入，并通过无线网卡模块实现数据传输，解决了多传感器信号在电网杆塔上的信号传输功能。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种自愈自组网通信装置，所述自愈自组网通信装置包括：多个子串口、多串口控制模块、微控制器和无线网卡模块和处理器，所述多个子串口用于连接电网杆塔上的多个传感器，所述多个子串口连接所述多串口控制模块，所述多串口控制模块连接所述微控制器，所述微控制器连接所述无线网卡模块，所述无线网卡模块采用USB接口的WiFi网卡，所述无线网卡模块包括：RT5572无线网卡、功率放大器和增益天线，所述RT5572无线网卡连接所述功率放大器，所述功率放大器连接所述增益天线。

所述增益天线包括大功率5G频段定向天线。

所述自组网通信装置上配备智能感应取电装置，所述智能感应取电装置为磁芯材料为坡莫合金，通过高压电路一次输入转换满足智能装置和多传感器的供电需求。

相应的，本实用新型还提供了一种电网杆塔，所述电网杆塔上设置有多个传感器和以上所述的自愈自组网通信装置，所述多个传感器与所述自愈自组网通信装置进行通信。

所述多个传感器中的传感器包括：温度传感器、电压传感器、电流传感器、湿度传感器。

本实用新型实施例所提供的自愈自组网通信装置及其电网杆塔，通过多个子串口可实现电网杆塔上传感器的数据接入，并通过无线网卡模块实现数据传输，实现了多传感器信号在电网杆塔上的信号传输功能，确保所有在线监测数据均可在该无线通信网络线路上进行传输，保障了工作场所所有数据实时的回传至服务器进行处理和监控。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，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它的附图。

图1是本实用新型实施例中的智能电网可自愈自组网通信系统结构示意图；

图3是实用新型实施例中的

图2是本实用新型实施例中的无线网卡模块结构示意图。

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，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型实施例中的智能电网可自愈自组网通信系统结构示意图，所述智能电网可自愈自组网通信系统包括：若干个电网杆塔，若干个电网杆塔中的每一个电网杆塔上设置有自组网通信装置，所述自组网通信装置上设置有无线网卡模块，所述无线网卡模块采用USB接口的WiFi网卡，所述USB接口使得具有USB host接口的嵌入式硬件均可与实现与无线网卡模块连接，所述无线网卡模块符合IEEE802.11b/g/n以及IEEE802.11a标准，支持300Mbps PHY传输速率，所述若干个电网杆塔上的自组网通信装置之间采用DSR动态路由协议进行通信。

具体的，无线通信技术是基于2.4G频段与5.8G频段的WiFi通信技术，2.4G频段信号用于在杆塔周围实现无线通讯信号覆盖，其作用在于便于现场终端设备接入传输数据，将数据经过当前自组网传至数据通信链路中。

具体的，5.8G频段的无线信号配合大功率定向天线实现远距离无线连接。多级无线通信间相互连接即形成了无线通信组网，远距离设备连接过程为全自动智能连接的方式，链路节点搜索自身周围信号最强的分站设备进行连接完成组网。数据可在网内逐级传输，并在末级将数据回传至远程监控中心。

所述智能电网可自愈自组网通信系统为无中心同频系统，所有节点地位对等，单一频点支持具备TDD双向通信。

所述智能电网可自愈自组网通信系统采用基于自适应跳频和FCS技术实现通信链路自愈合。

所述增益天线包括大功率5G频段定向天线。

所述自组网通信装置上配备智能感应取电装置，智能通信装置配备智能感应取电装置，取电装置为磁芯材料为坡莫合金，裸芯尺寸为长55mm宽75mm高20mm，通过高压电路一次输入转换，二次输出电压可达到24V，满足智能装置和多传感器的供电需求。

所述自适应跳频采用空闲信道扫描技术扫描信道频率干扰情况，根据扫描的结果修改或更换跳频频率表。

具体的，图2示出了本实用新型实施例中的自愈自组网通信装置结构示意图，所述自愈自组网通信装置包括：多个子串口(即第一子串口、第二子串口、第三子串口、第N子串口等等)、多串口控制模块、微控制器和无线网卡模块和处理器，所述多个子串口用于连接电网杆塔上的多个传感器(即第一传感器、第二传感器、第三传感器、第N传感器等等)，所述多个子串口连接所述多串口控制模块，所述多串口控制模块连接所述微控制器，所述微控制器连接所述无线网卡模块。

需要说明的是，多串口控制模块，基于多个子串口可连接着多个传感器，用于接收连接在串口线上传感器的串口数据帧，该串口数据帧封装有电网杆塔上传感器所获取的数据；微控制器，用于将串口数据帧封装在无线数据帧中，并形成无线数据流，该无线数据流中封装有传感器数据；无线网卡模块，用于将无线数据流通过网络发送至相应的数据节点或服务器上。

需要说明的是，多个传感器中的传感器包括：温度传感器、电压传感器、电流传感器、湿度传感器。

这里涉及的自愈自组网通信装置及其电网杆塔，通过多个子串口可实现电网杆塔上传感器的数据接入，并通过无线网卡模块实现数据传输，实现了多传感器信号在电网杆塔上的信号传输功能，确保所有在线监测数据均可在该无线通信网络线路上进行传输，保障了工作场所所有数据实时的回传至服务器进行处理和监控。

具体实施过程中，图3示出了本实用新型实施例中的无线网卡模块结构示意图，其包括：RT5572无线网卡、功率放大器和增益天线，所述RT5572无线网卡连接所述功率放大器，所述功率放大器连接所述增益天线，本系统所使用的无线网卡模块是采用通用USB接口的WiFi网卡，该网卡模块适合在无线局域网中进行无线通信。通用的USB接口使得所有包含USB host接口的嵌入式硬件均可与其连接，便捷的扩展出嵌入式硬件的无线通信功能。该模块的局域网通信功能是由Ralink的RT5572N芯片实现，符合IEEE802.11b/g/n以及IEEE802.11a标准，支持300Mbps PHY传输速率，满足多种环境下的通信需求。

在2.4G与5.8G高频段无线通信信号收发器上使用的是XQ-02A型功率放大器。XQ-02A双向信号放大模组专为无线局域网通信所设计，该器件外形小巧，使用简单方便，对输入信号的放大作用明显，可以方便的与大多数无线网卡模块实现连接。功率放大器的使用，可以增大无线自组网终端之间的传输距离，优化视频、话音等流媒体数据传输效果，在组网之间的信息通信提供更加可靠的保障。功率放大器模组内集成了智能数据收发判别电路模块，可以实时监测网卡数据的收发。有数据发送时，放大器进入工作状态，无数据发送时进入关闭状态，最大限度的减小功耗。

具体的，无线自愈合组网网络层采用DSR动态路由协议，DSR动态源路由协议是一种典型的按需路由协议。它使用源路由机制。节点确定数据包通过的路由。每个数据包的标题都包含整个路由信息。传递的中继节点或路由器根据接收到的数据包的标题中的路由顺序转发数据包。基于动态路由的基本思想结合TCP/IP协议栈设计了基于IP核的动态路由协议，实现了无线组网通信终端的多跳自组织动态组网，保障无线自组网通信。

具体的，无线组网自愈合技术主要采用自适应跳频和空闲信道扫描FCS技术。自适应跳频采用空闲信道扫描技术扫描信道频率干扰情况，根据扫描的结果修改或更换跳频频率表，使信道传输误码率保持在一个较低的水平，通信时选用本方检测的最佳无线频点(信号场强最低)，在其上发出呼叫的识别信号。接收方在扫描中探测到该频点上有信号，并识别为有效信号，则启动接收数据。通信结束后，释放该信道，双方重新退回到信道扫描状态。空闲信道扫描技术作为跳频抗干扰技术的辅助技术，其作用是：对系统的工作频率资源进行实时的监测，并将监测结果用于更新系统的跳频频率表，帮助系统避开强干扰源，提高系统对VHF频段复杂的电磁环境的适应能力，充分发挥跳频系统的抗干扰能力。当同一频点连续多次超过设定的门限，认为该频点受到干扰，应当从频率表中扣除。当接收端认为该频点应当扣除后，将扣除标志及频点号发送给发送端，发送端收到后将扣除证实信号返回。接收端收到证实信号后，收、发两端将不再使用该频点。当已被扣除的频点连续N次信道扫描的结果小于设定的干扰门限时，收端认为该频点可以使用，将可使用标志及频点号发给发送端，发送端收到后将可使用证实信号返回。收、发双方将重新使用该频点。当被干扰的频点超过一定数量后，收、发两端将通过握手方式更换频率表。

FCS是一种抗阻塞干扰接入技术，系统内各电台预制数十个频率点作为工作频率表，无数据发送时，值守在信道扫描状态，轮流分析各频点是否有有效信号。当检测到某个频点的信号中包含有效信号后，启动接收，并且根据接收的数据内容，判定该频点是否有正常通信信号。通信开始前，双方在信道扫描状态选择本方的最佳接收频点集合；通信开始时，在迟入网过程中或初始同步过程中通过全频段广播的方式通知对方在己方最佳频点上发射；通信过程中，可实时扫描信道状态更新己方最佳频点集合，如果当前频点受到干扰，可启用最佳频点集合中备份频点进行通信；结束后，释放该信道，双方重新退回到信道扫描状态。极窄带传输技术是一种极限通信技术，具有接收灵敏度高，占用带宽小等特点。通信双方将低速数据调制在很窄的带宽内发射，发射信号能量集中在很窄的带宽内，同时进入窄带接收机干扰噪声能量很低，因此可得到很高的信噪比。

本实用新型实施例所提供的智能电网可自愈自组网通信系统，实现在全区域无线通信专网覆盖，节省高额的布线成本，单点接入瘫痪后可以自动选择附近的路由器，实现自组网自愈功能，维护局域网稳定，确保所有在线监测数据均可在该无线通信网络线路上进行传输，保障了工作场所所有数据实时的回传至服务器进行处理和监控。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (5)

1.一种自愈自组网通信装置，其特征在于，所述自愈自组网通信装置包括：多个子串口、多串口控制模块、微控制器和无线网卡模块和处理器，所述多个子串口用于连接电网杆塔上的多个传感器，所述多个子串口连接所述多串口控制模块，所述多串口控制模块连接所述微控制器，所述微控制器连接所述无线网卡模块，所述无线网卡模块采用USB接口的WiFi网卡，所述无线网卡模块包括：RT5572无线网卡、功率放大器和增益天线，所述RT5572无线网卡连接所述功率放大器，所述功率放大器连接所述增益天线。

2.如权利要求1所述的自愈自组网通信装置，其特征在于，所述增益天线包括大功率5G频段定向天线。

3.如权利要求1所述的自愈自组网通信装置，其特征在于，所述自组网通信装置上配备智能感应取电装置，所述智能感应取电装置为磁芯材料为坡莫合金，通过高压电路一次输入转换满足智能装置和多传感器的供电需求。

4.一种电网杆塔，其特征在于，所述电网杆塔上设置有多个传感器和如权利要求1至3任一项所述的自愈自组网通信装置，所述多个传感器与所述自愈自组网通信装置进行通信。

5.如权利要求4所述的电网杆塔，其特征在于，所述多个传感器中的传感器包括：温度传感器、电压传感器、电流传感器、湿度传感器。

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