CN216357106U - 一种低压边缘融合控制装置及营配数据交互系统 - Google Patents

一种低压边缘融合控制装置及营配数据交互系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及台区管理技术领域,公开了一种低压边缘融合控制装置及营配数据交互系统,即该低压边缘融合控制装置可以将来自LORA通信电路单元和/或RS485通信电路单元的台区监测数据,记录在存储电路单元中,并同时向配网系统后台设备和营销系统后台设备传送,如此可将其安装在台区集中器中,以便将监测到的且诸如台区总表三相电流、三相电压、三相有功功率和三相无功功率等相关数据同时上传至配网系统后台和营销系统后台,既能将营销系统关于台区总表的电气监测数据同步分享给配电系统,提高台区运维检修水平,又能实现营配末端数据的融合,进而提高台区在低电压研判、线损分段监测、三相不平衡治理和停电研判等业务上的精益化管理水平。

Description

一种低压边缘融合控制装置及营配数据交互系统
技术领域
本实用新型属于台区管理技术领域,具体地涉及一种低压边缘融合控制装置及营配数据交互系统。
背景技术
台区作为配电网中一个最小的供电区域单元,直接面向用户,其供电可靠性以及智能化水平建设直接决定了用户的用电体验感,同时国网公司提出的关于物联网型智能台区的建设方针也明确提出要加强末端营配数据交互,因此台区管理需要向智能化水平发展,以便提高用户用电可靠性以及智能化水平。
然而,目前营销系统关于台区总表的电气监测数据还不能够有效且准确的分享出来,限制了有关台区运维检修水平的提高,同时现有台区的营配末端数据融合停留在片面部分,对台区全量化数据的监测并没有很好的解决方案,无非是在台区侧为营销系统或配电系统加装各自的且诸如传感器等的电气监测设备,这样不仅造成台区设备的冗余,还会对配网运维人员关于传感器等一系列设备造成一定的运维检修压力。如何为配网系统及营销系统提供共享的台区监测数据,实现营配末端数据的融合,提升台区配电相关业务的精益化管理水平,是本领域技术人员亟需研究的课题。
实用新型内容
为了解决现有营销系统关于台区总表的电气监测数据还不能够有效且准确的分享出来,限制了有关台区运维检修水平的提高,同时现有台区的营配末端数据融合停留在片面部分,对台区全量化数据的监测并没有很好解决方案的问题,本实用新型目的在于提供一种低压边缘融合控制装置及营配数据交互系统,可以将该低压边缘融合控制装置安装在台区集中器中,以便将监测到的且诸如台区总表三相电流、三相电压、三相有功功率和三相无功功率等相关数据同时上传至配网系统后台和营销系统后台,既能将营销系统关于台区总表的电气监测数据同步分享给配电系统,提高台区运维检修水平,又能实现营配末端数据的融合,进而提高台区在低电压研判、线损分段监测、三相不平衡治理和停电研判等业务上的精益化管理水平,便于实际应用和推广。
第一方面,本实用新型所采用的技术方案为:
一种低压边缘融合控制装置,包括有电源电路单元、微处理器MCU电路单元、第一4G通信电路单元、第二4G通信电路单元、远距离无线电LORA通信电路单元、RS485通信电路单元和存储电路单元,其中,所述第一4G通信电路单元用于无线通信连接配网系统后台设备,所述第二4G通信电路单元用于无线通信连接营销系统后台设备,所述LORA通信电路单元用于无线通信连接布置在台区中的第一监测设备,所述RS485通信电路单元用于有线通信连接布置在所述台区中的第二监测设备;
所述电源电路单元的输出端分别电连接所述MCU电路单元、所述第一4G通信电路单元、所述第二4G通信电路单元、所述LORA通信电路单元、所述RS485通信电路单元和所述存储电路单元的供电端;
所述MCU电路单元通过通用异步收发传输UART线路分别通信连接所述第一4G通信电路单元、所述第二4G通信电路单元和所述RS485通信电路单元,所述MCU电路单元还通过串行外设接口SPI线路分别通信连接所述LORA通信电路单元和所述存储电路单元,以便将来自所述LORA通信电路单元和/或所述RS485通信电路单元的台区监测数据,记录在所述存储电路单元中,并同时向所述配网系统后台设备和所述营销系统后台设备传送。
基于上述实用新型内容,提供了一种具有双模通讯能力的低压边缘融合控制方案,即包括有电源电路单元、微处理器MCU电路单元、第一4G通信电路单元、第二4G通信电路单元、远距离无线电LORA通信电路单元、RS485通信电路单元和存储电路单元,其中,所述MCU电路单元可以将来自所述LORA通信电路单元和/或所述RS485通信电路单元的台区监测数据,记录在所述存储电路单元中,并同时向所述配网系统后台设备和所述营销系统后台设备传送,如此可将该低压边缘融合控制装置安装在台区集中器中,以便将监测到的且诸如台区总表三相电流、三相电压、三相有功功率和三相无功功率等相关数据同时上传至配网系统后台和营销系统后台,既能将营销系统关于台区总表的电气监测数据同步分享给配电系统,提高台区运维检修水平,又能实现营配末端数据的融合,进而提高台区在低电压研判、线损分段监测、三相不平衡治理和停电研判等业务上的精益化管理水平,便于实际应用和推广。
在一个可能的设计中,还包括有光纤通信电路单元,其中,所述光纤通信电路单元用于有线通信连接所述配网系统后台设备和/或所述营销系统后台设备;
所述光纤通信电路单元的供电端电连接所述电源电路单元的输出端,所述光纤通信电路单元还通过传输UART线路通信连接所述MCU电路单元。
在一个可能的设计中,所述光纤通信电路单元包括有发送电路和接收电路;
所述发送电路包括有输出侧光纤接口、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一光电耦合器,其中,所述输出侧光纤接口的1号引脚接地,所述输出侧光纤接口的2号引脚分别电连接所述第一电容的一端和所述电源电路单元的第一3.3V电压输出端,所述输出侧光纤接口的3号引脚分别电连接所述第二电容的一端和所述第一电阻的一端,所述第二电容的另一端和所述第一电阻的另一端分别电连接所述第二电阻的一端和所述第一光电耦合器的受光器输出端,所述第一光电耦合器的受光器输入端电连接所述第一3.3V电压输出端,所述第一光电耦合器的发光源输入端电连接所述第三电阻的一端,所述第三电阻的另一端电连接所述电源电路单元的第二3.3V电压输出端,所述第一光电耦合器的发光源输出端电连接所述MCU电路单元的第一输出端,所述第一电容的另一端和所述第二电阻的另一端分别接地,所述输出侧光纤接口的4号引脚和5号引脚分别悬空设置;
所述接收电路包括有输入侧光纤接口、第一电感、第三电容、第四电容、第四电阻、第五电阻和第二光电耦合器,其中,所述输入侧光纤接口的1号引脚分别电连接所述第四电容的一端和所述第二光电耦合器的发光源输出端,所述第二光电耦合器的发光源输入端电连接所述第一3.3V电压输出端,所述第二光电耦合器的受光器输入端电连接所述第四电阻的一端,所述第四电阻的另一端电连接所述第二3.3V电压输出端,所述第二光电耦合器的受光器输出端分别电连接所述MCU电路单元的第一输入端和所述第五电阻的一端,所述第四电容的另一端、所述第五电阻的另一端和所述输入侧光纤接口的2号引脚分别接地,所述输入侧光纤接口的3号引脚分别电连接所述第一电感的一端和所述第三电容的一端,所述第一电感的另一端电连接所述第一3.3V电压输出端,所述第三电容的另一端接地,所述输入侧光纤接口的4号引脚和5号引脚分别悬空设置。
在一个可能的设计中,还包括有看门狗电路单元,其中,所述看门狗电路单元的供电端电连接所述电源电路单元的输出端,所述看门狗电路单元的输出端电连接所述MCU电路单元的重启端。
在一个可能的设计中,还包括有按键电路单元,其中,所述按键电路单元包括有开关型按键、第五电容、第六电阻和第七电阻;
所述开关型按键的一端接地,所述开关型按键的另一端分别电连接所述第五电容的一端、所述第六电阻的一端和所述第七电阻的一端,所述第五电容的另一端接地,所述第六电阻的另一端电连接所述电源电路单元的第二3.3V电压输出端,所述第七电阻的另一端电连接所述MCU电路单元的第二输入端。
在一个可能的设计中,还包括有指示灯电路单元,其中,所述指示灯电路单元包括有三色LED灯、第八电阻、第九电阻和第十电阻;
所述三色LED灯的共阳极电连接所述电源电路单元的第二3.3V电压输出端,所述三色LED灯的红灯阴极电连接所述第八电阻的一端,所述第八电阻的另一端电连接所述MCU电路单元的第二输出端,所述三色LED灯的绿灯阴极电连接所述第九电阻的一端,所述第九电阻的另一端电连接所述MCU电路单元的第三输出端,所述三色LED灯的蓝灯阴极电连接所述第十电阻的一端,所述第十电阻的另一端电连接所述MCU电路单元的第四输出端。
在一个可能的设计中,所述第一4G通信电路单元和所述第二4G通信电路单元分别采用型号为N720的全网通4G工业模块及其外围电路,并在所述第一4G通信电路单元或所述第二4G通信电路单元中设置有卫星天线馈电电路;
所述卫星天线馈电电路包括有卫星天线、第六电容、第七电容、第八电容和第二电感,其中,所述卫星天线的馈电端分别电连接所述第六电容的一端和所述第二电感的一端,所述第二电感的另一端分别电连接所述第七电容的一端、所述第八电容的一端和所述电源电路单元的第二3.3V电压输出端,所述卫星天线的非馈电端、所述第七电容的另一端和所述第八电容的另一端分别接地,所述第六电容的另一端电连接对应4G通信电路单元中全网通4G工业模块的卫星天线引脚,以便使该4G通信电路单元还具有卫星定位功能。
在一个可能的设计中,所述MCU电路单元采用型号为STM32F405RGT6的微处理器芯片及其外围电路。
在一个可能的设计中,所述存储电路单元采用型号为SC1161Y的配网专用加密芯片和具有SPI传输引脚的闪存FLASH芯片及它们的外围电路。
第二方面,本实用新型所采用的技术方案为:
一种营配数据交互系统,包括有监测设备、配网系统后台设备、营销系统后台设备和如第一方面或第一方面中任一可能设计所述的低压边缘融合控制装置,其中,所述低压边缘融合控制装置用于安装在台区集中器中;
所述低压边缘融合控制装置中的MCU电路单元通过LORA通信电路单元和/或RS485通信电路单元通信连接所述监测设备,所述MCU电路单元还通过第一4G通信电路单元通信连接所述配网系统后台设备,以及通过第二4G通信电路单元通信连接所述营销系统后台设备。
本实用新型的有益效果为:
(1)本发明创造提供了一种具有双模通讯能力的低压边缘融合控制方案,即包括有电源电路单元、微处理器MCU电路单元、第一4G通信电路单元、第二4G通信电路单元、远距离无线电LORA通信电路单元、RS485通信电路单元和存储电路单元,其中,所述MCU电路单元可以将来自所述LORA通信电路单元和/或所述RS485通信电路单元的台区监测数据,记录在所述存储电路单元中,并同时向所述配网系统后台设备和所述营销系统后台设备传送,如此可将该低压边缘融合控制装置安装在台区集中器中,以便将监测到的且诸如台区总表三相电流、三相电压、三相有功功率和三相无功功率等相关数据同时上传至配网系统后台和营销系统后台,既能将营销系统关于台区总表的电气监测数据同步分享给配电系统,提高台区运维检修水平,又能实现营配末端数据的融合,进而提高台区在低电压研判、线损分段监测、三相不平衡治理和停电研判等业务上的精益化管理水平;
(2)所述控制装置还具有可防止死机、可卫星定位、保障记录数据安全和实用性强等特点,便于实际应用和推广。
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是本实用新型提供的低压边缘融合控制装置的原理结构示意图。
图2是本实用新型提供的在低压边缘融合控制装置中MCU电路单元的电路图。
图3是本实用新型提供的在低压边缘融合控制装置中LORA通信电路单元的电路图。
图4是本实用新型提供的在低压边缘融合控制装置中RS485通信电路单元的电路图。
图5是本实用新型提供的在低压边缘融合控制装置中光纤通信电路单元的电路图。
图6是本实用新型提供的在低压边缘融合控制装置中看门狗电路单元的电路图。
图7是本实用新型提供的在低压边缘融合控制装置中按键电路单元的电路图。
图8是本实用新型提供的在低压边缘融合控制装置中指示灯电路单元的电路图。
图9是本实用新型提供的在低压边缘融合控制装置中第一4G通信电路单元的电路图。
图10是本实用新型提供的在低压边缘融合控制装置中存储电路单元的电路图。
图11是本实用新型提供的营配数据交互系统的原理结构示意图。
上述附图中:1-监测设备;2-配网系统后台设备;3-营销系统后台设备;4-低压边缘融合控制装置;5-台区集中器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是,对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本实用新型,但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型示例的实施例。然而,可用很多备选的形式来体现本实用新型,并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。
实施例一
如图1~10所示,本实施例提供的所述低压边缘融合控制装置,包括有电源电路单元、微处理器MCU(Microcontroller Unit)电路单元、第一4G通信电路单元、第二4G通信电路单元、远距离无线电LORA(Long Range Radio)通信电路单元、RS485通信电路单元和存储电路单元,其中,所述第一4G通信电路单元用于无线通信连接配网系统后台设备,所述第二4G通信电路单元用于无线通信连接营销系统后台设备,所述LORA通信电路单元用于无线通信连接布置在台区中的第一监测设备,所述RS485通信电路单元用于有线通信连接布置在所述台区中的第二监测设备;所述电源电路单元的输出端分别电连接所述MCU电路单元、所述第一4G通信电路单元、所述第二4G通信电路单元、所述LORA通信电路单元、所述RS485通信电路单元和所述存储电路单元的供电端;所述MCU电路单元通过通用异步收发传输UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)线路分别通信连接所述第一4G通信电路单元、所述第二4G通信电路单元和所述RS485通信电路单元,所述MCU电路单元还通过串行外设接口SPI(Serial Peripheral Interface)线路分别通信连接所述LORA通信电路单元和所述存储电路单元,以便将来自所述LORA通信电路单元和/或所述RS485通信电路单元的台区监测数据,记录在所述存储电路单元中,并同时向所述配网系统后台设备和所述营销系统后台设备传送。
如图1所示,在所述低压边缘融合控制装置的具体结构中,所述电源电路单元用于为所述MCU电路单元、所述第一4G通信电路单元、所述第二4G通信电路单元、所述LORA通信电路单元、所述RS485通信电路单元和所述存储电路单元等提供稳定的工作电压,以便确保它们能正常工作,具体可采用常规的电源电路结构实现。所述MCU电路单元作为整个控制装置的核心,用于基于常规的控制程序,将供用电信息传输、台区设备监测、智能控制和就地化分析决策等功能集成于一体,将来自所述LORA通信电路单元和/或所述RS485通信电路单元的台区监测数据(诸如台区总表三相电流、三相电压、三相有功功率和三相无功功率等相关数据)记录在所述存储电路单元中,并进行常规处理以及同时向所述配网系统后台设备和所述营销系统后台设备传送;如图2所示,所述MCU电路单元可以但不限于采用型号为STM32F405RGT6的微处理器芯片U18及其外围电路。
所述第一4G通信电路单元和所述第二4G通信电路单元用于实现同时向两个系统后台发送台区监测数据的目的,使得可将营销系统的数据直接推送给配网相关系统,提升配网相关系统的运维检修业务能力,并且台区无需增加额外设备,节约成本;在它们的通信连接对象中,所述配网系统后台设备为配网系统所持有的常规设备,例如用于对配电网进行监管的后台服务器;所述营销系统后台设备为营销系统所持有的常规设备,例如用于营销监管的后台服务器。所述LORA通信电路单元和所述RS485通信电路单元用于实现支持RS485有线通信和LORA无线通信的目的,以便实现通信组网并快速且准确地传输设备监测数据的目的;在它们的通信连接对象中,所述第一监测设备和所述第二监测设备可以但不限于为实现台区总表三相电流、三相电压、三相有功功率和三相无功功率等相关数据采集的现有设备;以及所述第一监测设备和所述第二监测设备可以是同一设备,并通过无线链路和有线链路同时通信连接所述MCU电路单元,以便确保数据传输链路的强健性。所述LORA通信电路单元可以具体采用如图3所示的电路实现(其中的芯片U9为常规的LORA通信芯片);所述RS485通信电路单元可采用如图4所示的电路实现(其中的芯片10为常规的RS485通信芯片),并且在所述RS485通信电路单元中具体布置有TTL电平转换电路,以便将通过所述RS485通信电路单元输入的5V电平信号降低为3.3V电平信号,适配所述MCU电路单元的工作信号电平。所述存储电路单元用于实现对常规控制程序及监测数据等进行存储的目的,缓解系统后台处理数据的负担,利于配合后台系统实现“云、管、边、端”功能。
由此基于前述低压边缘融合控制装置的详细描述,提供了一种具有双模通讯能力的低压边缘融合控制方案,即包括有电源电路单元、微处理器MCU电路单元、第一4G通信电路单元、第二4G通信电路单元、远距离无线电LORA通信电路单元、RS485通信电路单元和存储电路单元,其中,所述MCU电路单元可以将来自所述LORA通信电路单元和/或所述RS485通信电路单元的台区监测数据,记录在所述存储电路单元中,并同时向所述配网系统后台设备和所述营销系统后台设备传送,如此可将该低压边缘融合控制装置安装在台区集中器中,以便将监测到的且诸如台区总表三相电流、三相电压、三相有功功率和三相无功功率等相关数据同时上传至配网系统后台和营销系统后台,既能将营销系统关于台区总表的电气监测数据同步分享给配电系统,提高台区运维检修水平,又能实现营配末端数据的融合,进而提高台区在低电压研判、线损分段监测、三相不平衡治理和停电研判等业务上的精益化管理水平,便于实际应用和推广。
优选的,还包括有光纤通信电路单元,其中,所述光纤通信电路单元用于有线通信连接所述配网系统后台设备和/或所述营销系统后台设备;所述光纤通信电路单元的供电端电连接所述电源电路单元的输出端,所述光纤通信电路单元还通过传输UART线路通信连接所述MCU电路单元。如图1所示,通过所述光纤通信电路单元的配置,可以提供一种能够与系统后台建立有线通信链路的备用方案,以便在无线通信链路出现故障或中断等情况时,可以通过该备用方案,将所述台区监测数据以有线传输方式同时传送给所述配网系统后台设备和所述营销系统后台设备,提升数据传输的完备性。
进一步具体的,所述光纤通信电路单元包括有发送电路和接收电路;所述发送电路包括有输出侧光纤接口P3、第一电容C79、第二电容C37、第一电阻R50、第二电阻R51、第三电阻R70和第一光电耦合器T9,其中,所述输出侧光纤接口P3的1号引脚接地,所述输出侧光纤接口P3的2号引脚分别电连接所述第一电容C79的一端和所述电源电路单元的第一3.3V电压输出端VC3V3_3,所述输出侧光纤接口P3的3号引脚分别电连接所述第二电容C37的一端和所述第一电阻R50的一端,所述第二电容C37的另一端和所述第一电阻R50的另一端分别电连接所述第二电阻R51的一端和所述第一光电耦合器T9的受光器输出端,所述第一光电耦合器T9的受光器输入端电连接所述第一3.3V电压输出端VC3V3_3,所述第一光电耦合器T9的发光源输入端电连接所述第三电阻R70的一端,所述第三电阻R70的另一端电连接所述电源电路单元的第二3.3V电压输出端VC3.3V,所述第一光电耦合器T9的发光源输出端电连接所述MCU电路单元的第一输出端TXD2,所述第一电容C79的另一端和所述第二电阻R51的另一端分别接地,所述输出侧光纤接口P3的4号引脚和5号引脚分别悬空设置;所述接收电路包括有输入侧光纤接口P4、第一电感L3、第三电容C77、第四电容C74、第四电阻R69、第五电阻R68和第二光电耦合器T8,其中,所述输入侧光纤接口P4的1号引脚分别电连接所述第四电容C74的一端和所述第二光电耦合器T8的发光源输出端,所述第二光电耦合器T8的发光源输入端电连接所述第一3.3V电压输出端VC3V3_3,所述第二光电耦合器T8的受光器输入端电连接所述第四电阻R69的一端,所述第四电阻R69的另一端电连接所述第二3.3V电压输出端VC3.3V,所述第二光电耦合器T8的受光器输出端分别电连接所述MCU电路单元的第一输入端RXD2和所述第五电阻R68的一端,所述第四电容C74的另一端、所述第五电阻R68的另一端和所述输入侧光纤接口P4的2号引脚分别接地,所述输入侧光纤接口P4的3号引脚分别电连接所述第一电感L3的一端和所述第三电容C77的一端,所述第一电感L3的另一端电连接所述第一3.3V电压输出端VC3V3_3,所述第三电容C77的另一端接地,所述输入侧光纤接口P4的4号引脚和5号引脚分别悬空设置。如图5所示,通过在所述发送电路和所述接收电路中进行的信号隔离设计,可以保护所述MCU电路单元中的芯片免受外界信号的冲击,确保整个控制装置在配电网系统中的适用性。
优选的,还包括有看门狗电路单元,其中,所述看门狗电路单元的供电端电连接所述电源电路单元的输出端,所述看门狗电路单元的输出端电连接所述MCU电路单元的重启端CPU_RST。如图1所示,通过所述看门狗电路单元的配置,可以使整个控制装置具有双CPU(Central Processing Unit,中央处理单元)设计,实现应用其中一CPU来防止另一CPU死机的目的,即当所述看门狗电路单元发现所述MCU电路单元出现死机等情况时,通过向所述MCU电路单元的重启端CPU_RST发送重启触发电平,可以重启所述MCU电路单元,确保整个控制装置的持续性运行。所述看门狗电路单元可以具体采用如图6所示的电路实现,其中,芯片U12可以但不限于采用型号为CA51F3的微处理器芯片。此外,所述MCU电路单元也可以在发现所述看门狗电路单元出现死机等情况时,触发重启所述看门狗电路单元。
优选的,还包括有按键电路单元,其中,所述按键电路单元包括有开关型按键K1、第五电容C12、第六电阻R7和第七电阻R8;所述开关型按键K1的一端接地,所述开关型按键K1的另一端分别电连接所述第五电容C12的一端、所述第六电阻R7的一端和所述第七电阻R8的一端,所述第五电容C12的另一端接地,所述第六电阻R7的另一端电连接所述电源电路单元的第二3.3V电压输出端VC3.3V,所述第七电阻R8的另一端电连接所述MCU电路单元的第二输入端KEY。如图7所示,通过前述按键电路单元的电路设计,还可以方便使用人员对所述控制装置进行按键操作,实现测试或手动控制等目的,进一步提升实用性。
优选的,还包括有指示灯电路单元,其中,所述指示灯电路单元包括有三色LED灯D5、第八电阻R19、第九电阻R20和第十电阻R21;所述三色LED灯D5的共阳极电连接所述电源电路单元的第二3.3V电压输出端VC3.3V,所述三色LED灯D5的红灯阴极电连接所述第八电阻R19的一端,所述第八电阻R19的另一端电连接所述MCU电路单元的第二输出端R1,所述三色LED灯D5的绿灯阴极电连接所述第九电阻R20的一端,所述第九电阻R20的另一端电连接所述MCU电路单元的第三输出端G1,所述三色LED灯D5的蓝灯阴极电连接所述第十电阻R21的一端,所述第十电阻R21的另一端电连接所述MCU电路单元的第四输出端B1。如图8所示,通过前述指示灯电路单元的电路设计,可以通过显示颜色的不同来对控制装置的工作状态等信息进行对外指示,进一步提升实用性。
优选的,所述第一4G通信电路单元和所述第二4G通信电路单元分别采用型号为N720的全网通4G工业模块及其外围电路,并在所述第一4G通信电路单元或所述第二4G通信电路单元中设置有卫星天线馈电电路;所述卫星天线馈电电路包括有卫星天线X2、第六电容C81、第七电容C82、第八电容C83和第二电感IND4,其中,所述卫星天线X2的馈电端分别电连接所述第六电容C81的一端和所述第二电感IND4的一端,所述第二电感IND4的另一端分别电连接所述第七电容C82的一端、所述第八电容C83的一端和所述电源电路单元的第二3.3V电压输出端VC3.3V,所述卫星天线X2的非馈电端、所述第七电容C82的另一端和所述第八电容C83的另一端分别接地,所述第六电容C81的另一端电连接对应4G通信电路单元中全网通4G工业模块U16的卫星天线引脚GPS_ANT,以便使该4G通信电路单元还具有卫星定位功能。所述型号为N720的全网通4G工业模块是一款基于高通芯片平台的现有4G通信模块,可即插即用,方便后续运维,并通过工业级设计,可支持国内移动/联通/电信三大运营商的2G/3G/4G网络制式,具有丰富的硬件接口,易于开发,非常适合开发无线抄表终端、车载、手持POS机和工业路由器等物联网通讯设备,因此非常适用于应用在本实施例中。具体的,如图9所示,在所述第一4G通信电路单元中设置有所述卫星天线馈电电路,可使该第一4G通信电路单元基于常规的卫星定位算法具有卫星定位功能,以便所述控制装置还能向所述配网系统后台设备和所述营销系统后台设备报告所处位置,进一步提升实用性。此外,通过前述卫星天线馈电电路的具体设计,可以利用由电容和电感构成的高通滤波电路,在信号接收过程中过滤掉周围电网所产生的低频辐射信号,进而可提升卫星信号接收的信噪比,利于快速且准确地得到卫星定位结果。
优选的,所述存储电路单元采用型号为SC1161Y的配网专用加密芯片U5和具有SPI传输引脚的闪存FLASH芯片U6及它们的外围电路。如图10所示,所述配网专用加密芯片U5可用于加密记录诸如后台监测数据等需要保密的数据,所述闪存FLASH芯片U6可用于记录诸如控制程序等非保密数据,如此通过前述电路具体设计,可以确保重要数据的安全性。
综上,采用本实施例所提供的低压边缘融合控制装置,具有如下技术效果:
(1)本实施例提供了一种具有双模通讯能力的低压边缘融合控制方案,即包括有电源电路单元、微处理器MCU电路单元、第一4G通信电路单元、第二4G通信电路单元、远距离无线电LORA通信电路单元、RS485通信电路单元和存储电路单元,其中,所述MCU电路单元可以将来自所述LORA通信电路单元和/或所述RS485通信电路单元的台区监测数据,记录在所述存储电路单元中,并同时向所述配网系统后台设备和所述营销系统后台设备传送,如此可将该低压边缘融合控制装置安装在台区集中器中,以便将监测到的且诸如台区总表三相电流、三相电压、三相有功功率和三相无功功率等相关数据同时上传至配网系统后台和营销系统后台,既能将营销系统关于台区总表的电气监测数据同步分享给配电系统,提高台区运维检修水平,又能实现营配末端数据的融合,进而提高台区在低电压研判、线损分段监测、三相不平衡治理和停电研判等业务上的精益化管理水平;
(2)所述控制装置还具有可防止死机、可卫星定位、保障记录数据安全和实用性强等特点,便于实际应用和推广。
实施例二
如图11所示,本实施例在实施例一的技术方案基础上,还提供了一种营配数据交互系统,包括有监测设备1、配网系统后台设备2、营销系统后台设备3和如实施例一所述的低压边缘融合控制装置4,其中,所述低压边缘融合控制装置4用于安装在台区集中器5中;所述低压边缘融合控制装置4中的MCU电路单元通过LORA通信电路单元和/或RS485通信电路单元通信连接所述监测设备1,所述MCU电路单元还通过第一4G通信电路单元通信连接所述配网系统后台设备2,以及通过第二4G通信电路单元通信连接所述营销系统后台设备3。此外,所述台区集中器5为现有台区中的常用设备。
本实施例的具体技术细节及技术效果,可参见前述实施例一,于此不再赘述。
最后应说明的是,本实用新型不局限于上述可选的实施方式,任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制,本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准,并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种低压边缘融合控制装置,其特征在于,包括有电源电路单元、微处理器MCU电路单元、第一4G通信电路单元、第二4G通信电路单元、远距离无线电LORA通信电路单元、RS485通信电路单元和存储电路单元,其中,所述第一4G通信电路单元用于无线通信连接配网系统后台设备,所述第二4G通信电路单元用于无线通信连接营销系统后台设备,所述LORA通信电路单元用于无线通信连接布置在台区中的第一监测设备,所述RS485通信电路单元用于有线通信连接布置在所述台区中的第二监测设备;
所述电源电路单元的输出端分别电连接所述MCU电路单元、所述第一4G通信电路单元、所述第二4G通信电路单元、所述LORA通信电路单元、所述RS485通信电路单元和所述存储电路单元的供电端;
所述MCU电路单元通过通用异步收发传输UART线路分别通信连接所述第一4G通信电路单元、所述第二4G通信电路单元和所述RS485通信电路单元,所述MCU电路单元还通过串行外设接口SPI线路分别通信连接所述LORA通信电路单元和所述存储电路单元,以便将来自所述LORA通信电路单元和/或所述RS485通信电路单元的台区监测数据,记录在所述存储电路单元中,并同时向所述配网系统后台设备和所述营销系统后台设备传送。
2.如权利要求1所述的低压边缘融合控制装置,其特征在于,还包括有光纤通信电路单元,其中,所述光纤通信电路单元用于有线通信连接所述配网系统后台设备和/或所述营销系统后台设备;
所述光纤通信电路单元的供电端电连接所述电源电路单元的输出端,所述光纤通信电路单元还通过传输UART线路通信连接所述MCU电路单元。
3.如权利要求2所述的低压边缘融合控制装置,其特征在于,所述光纤通信电路单元包括有发送电路和接收电路;
所述发送电路包括有输出侧光纤接口(P3)、第一电容(C79)、第二电容(C37)、第一电阻(R50)、第二电阻(R51)、第三电阻(R70)和第一光电耦合器(T9),其中,所述输出侧光纤接口(P3)的1号引脚接地,所述输出侧光纤接口(P3)的2号引脚分别电连接所述第一电容(C79)的一端和所述电源电路单元的第一3.3V电压输出端(VC3V3_3),所述输出侧光纤接口(P3)的3号引脚分别电连接所述第二电容(C37)的一端和所述第一电阻(R50)的一端,所述第二电容(C37)的另一端和所述第一电阻(R50)的另一端分别电连接所述第二电阻(R51)的一端和所述第一光电耦合器(T9)的受光器输出端,所述第一光电耦合器(T9)的受光器输入端电连接所述第一3.3V电压输出端(VC3V3_3),所述第一光电耦合器(T9)的发光源输入端电连接所述第三电阻(R70)的一端,所述第三电阻(R70)的另一端电连接所述电源电路单元的第二3.3V电压输出端(VC3.3V),所述第一光电耦合器(T9)的发光源输出端电连接所述MCU电路单元的第一输出端(TXD2),所述第一电容(C79)的另一端和所述第二电阻(R51)的另一端分别接地,所述输出侧光纤接口(P3)的4号引脚和5号引脚分别悬空设置;
所述接收电路包括有输入侧光纤接口(P4)、第一电感(L3)、第三电容(C77)、第四电容(C74)、第四电阻(R69)、第五电阻(R68)和第二光电耦合器(T8),其中,所述输入侧光纤接口(P4)的1号引脚分别电连接所述第四电容(C74)的一端和所述第二光电耦合器(T8)的发光源输出端,所述第二光电耦合器(T8)的发光源输入端电连接所述第一3.3V电压输出端(VC3V3_3),所述第二光电耦合器(T8)的受光器输入端电连接所述第四电阻(R69)的一端,所述第四电阻(R69)的另一端电连接所述第二3.3V电压输出端(VC3.3V),所述第二光电耦合器(T8)的受光器输出端分别电连接所述MCU电路单元的第一输入端(RXD2)和所述第五电阻(R68)的一端,所述第四电容(C74)的另一端、所述第五电阻(R68)的另一端和所述输入侧光纤接口(P4)的2号引脚分别接地,所述输入侧光纤接口(P4)的3号引脚分别电连接所述第一电感(L3)的一端和所述第三电容(C77)的一端,所述第一电感(L3)的另一端电连接所述第一3.3V电压输出端(VC3V3_3),所述第三电容(C77)的另一端接地,所述输入侧光纤接口(P4)的4号引脚和5号引脚分别悬空设置。
4.如权利要求1所述的低压边缘融合控制装置,其特征在于,还包括有看门狗电路单元,其中,所述看门狗电路单元的供电端电连接所述电源电路单元的输出端,所述看门狗电路单元的输出端电连接所述MCU电路单元的重启端(CPU_RST)。
5.如权利要求1所述的低压边缘融合控制装置,其特征在于,还包括有按键电路单元,其中,所述按键电路单元包括有开关型按键(K1)、第五电容(C12)、第六电阻(R7)和第七电阻(R8);
所述开关型按键(K1)的一端接地,所述开关型按键(K1)的另一端分别电连接所述第五电容(C12)的一端、所述第六电阻(R7)的一端和所述第七电阻(R8)的一端,所述第五电容(C12)的另一端接地,所述第六电阻(R7)的另一端电连接所述电源电路单元的第二3.3V电压输出端(VC3.3V),所述第七电阻(R8)的另一端电连接所述MCU电路单元的第二输入端(KEY)。
6.如权利要求1所述的低压边缘融合控制装置,其特征在于,还包括有指示灯电路单元,其中,所述指示灯电路单元包括有三色LED灯(D5)、第八电阻(R19)、第九电阻(R20)和第十电阻(R21);
所述三色LED灯(D5)的共阳极电连接所述电源电路单元的第二3.3V电压输出端(VC3.3V),所述三色LED灯(D5)的红灯阴极电连接所述第八电阻(R19)的一端,所述第八电阻(R19)的另一端电连接所述MCU电路单元的第二输出端(R1),所述三色LED灯(D5)的绿灯阴极电连接所述第九电阻(R20)的一端,所述第九电阻(R20)的另一端电连接所述MCU电路单元的第三输出端(G1),所述三色LED灯(D5)的蓝灯阴极电连接所述第十电阻(R21)的一端,所述第十电阻(R21)的另一端电连接所述MCU电路单元的第四输出端(B1)。
7.如权利要求1所述的低压边缘融合控制装置,其特征在于,所述第一4G通信电路单元和所述第二4G通信电路单元分别采用型号为N720的全网通4G工业模块及其外围电路,并在所述第一4G通信电路单元或所述第二4G通信电路单元中设置有卫星天线馈电电路;
所述卫星天线馈电电路包括有卫星天线(X2)、第六电容(C81)、第七电容(C82)、第八电容(C83)和第二电感(IND4),其中,所述卫星天线(X2)的馈电端分别电连接所述第六电容(C81)的一端和所述第二电感(IND4)的一端,所述第二电感(IND4)的另一端分别电连接所述第七电容(C82)的一端、所述第八电容(C83)的一端和所述电源电路单元的第二3.3V电压输出端(VC3.3V),所述卫星天线(X2)的非馈电端、所述第七电容(C82)的另一端和所述第八电容(C83)的另一端分别接地,所述第六电容(C81)的另一端电连接对应4G通信电路单元中全网通4G工业模块(U16)的卫星天线引脚(GPS_ANT),以便使该4G通信电路单元还具有卫星定位功能。
8.如权利要求1所述的低压边缘融合控制装置,其特征在于,所述MCU电路单元采用型号为STM32F405RGT6的微处理器芯片(U18)及其外围电路。
9.如权利要求1所述的低压边缘融合控制装置,其特征在于,所述存储电路单元采用型号为SC1161Y的配网专用加密芯片(U5)和具有SPI传输引脚的闪存FLASH芯片(U6)及它们的外围电路。
10.一种营配数据交互系统,其特征在于,包括有监测设备(1)、配网系统后台设备(2)、营销系统后台设备(3)和如权利要求1~9中任意一项所述的低压边缘融合控制装置(4),其中,所述低压边缘融合控制装置(4)用于安装在台区集中器(5)中;
所述低压边缘融合控制装置(4)中的MCU电路单元通过LORA通信电路单元和/或RS485通信电路单元通信连接所述监测设备(1),所述MCU电路单元还通过第一4G通信电路单元通信连接所述配网系统后台设备(2),以及通过第二4G通信电路单元通信连接所述营销系统后台设备(3)。
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