CN217982171U - 基于nb网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于微电网运行与管理技术领域，尤其涉及一种基于NB网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置，其中，所述主控电路分别电连接CAN总线通讯电路、温湿度检测电路、电磁检测电路、GPS电路、执行机构电路、报警电路、显示电路、电源电路、NB网络电路，所述GPS电路电连接GPS电源电路，所述NB网络电路分别电连接电平转换电路、SIM卡电路，所述NB网络电路无线连接云端服务器。本实用新型可以通过CAN总线同时采集监测的微电网多种数据，可以将实时监测的微电网多种数据及时上传至云端服务器，还可以通过云端服务器部署智能控制策略来对微电网进行智能调控。
Description
技术领域
本实用新型属于微电网运行与管理技术领域，尤其涉及一种基于NB网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置。
背景技术
近年来，智能电网成为能源领域的研究热点与重点。智能电网是电网现代化的核心。微电网是智能电网的重要组成部分，是指分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。它既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行。微电网是未来分布式发电供能系统的高级应用形式。微电网与常规配电网和供电网的最大区别在于它可以保证电能质量的前提下独立运行。
目前现有技术中常见的微电网控制方式主要有以下三种：1、基于电力电子技术等概念的控制方法。该方法根据微电网的控制要求与发电机的下垂特性将不平衡功率动态分配给各机组承担，具有简单、可靠、易于实现的优点；2、基于能量管理系统的控制。该方法采用不同的控制模块分别对有功和无功进行控制，很好地满足了微电网的多种控制要求，此外该方法针对微电网中对无功的不同需求，功率管理系统采用了不同的控制方法从而提高了控制性能；3、基于多代理技术的微电网控制。该方法将计算机领域的多代理技术应用到微电网，代理的自治性、自发性等特点能够很好地适应和满足微电网分散控制的要求。但是现有技术中的微电网控制方式存在以下缺陷：1、缺少合适的微电网控制策略，适用性没有得到体验；2、无法实时监测微电网的各种参数；3、监测的参数较为单一；4、系统较为孤立，设备间的兼容性和协调性不够完善。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种基于NB 网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置，该装置可以通过CAN总线同时采集监测的微电网多种数据，可以将实时监测的微电网多种数据及时上传至云端服务器，还可以通过云端服务器部署智能控制策略来对微电网进行智能调控。
本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：基于NB网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置，包括主控电路、CAN总线通讯电路、温湿度检测电路、电磁检测电路、GPS电路、GPS电源电路、执行机构电路、报警电路、显示电路、电源电路、NB网络电路、电平转换电路、SIM卡电路、云端服务器，所述主控电路分别电连接CAN总线通讯电路、温湿度检测电路、电磁检测电路、GPS电路、执行机构电路、报警电路、显示电路、电源电路、NB网络电路，所述GPS电路电连接GPS电源电路，所述NB网络电路分别电连接电平转换电路、SIM卡电路，所述NB网络电路无线连接云端服务器。
进一步，所述主控电路还分别电连接晶振电路、复位电路、滤波电路、BOOT 电路。
进一步，所述主控电路还分别电连接USB转TTL电路、系统运行指示灯电路、存储电路。
进一步，所述主控电路采用STM32F100C8T6B单片机，所述NB网络电路采用M5311通讯模块。
进一步，所述电源电路包括24V转5V电路、5V转3.3V电路、3.3V转1.8V 电路，所述24V转5V电路采用LM2596开关电源芯片，所述5V转3.3V电路采用ASM1117-3V3芯片。
进一步，所述显示电路采用OLED液晶屏。
进一步，所述GPS电路采用ATGM336H定位模块，所述GPS电源电路采用 RT9193电压转换芯片。
进一步，所述CAN总线通讯电路采用TJA1050芯片。
进一步，所述USB转TTL电路采用CH340G芯片。
进一步，所述温湿度检测电路采用DHT11温湿度传感器，所述电磁检测电路采用UGN3503U霍尔传感器。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型的温湿度检测电路、电磁检测电路实时采集区域微电网的环境数据，同时通过CAN总线接收区域微电网的电流数据、电压数据、功率数据传输至主控电路，实现区域微电网多种数据的实时监测；主控电路通过NB网络电路将采集的区域微电网多种数据实时上传至云端服务器，并展示在Web网页界面上，方便管理人员更加直观的实时监测区域微电网数据，以便区域微电网系统发生故障时及时采取措施。云端服务器可以对采集的现场微电网数据进行智能分析，并通过主控电路的执行机构电路实时反向控制微电网设备，以免发生设备损坏和危险，极大的降低了人工成本并提高了控制效率和准确率。
附图说明
图1为本实用新型基于NB网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置的原理示意图。
图2为本实用新型的主控电路的电路图。
图3(a)-3(b)为本实用新型的CAN总线通讯电路的电路图。
图4为本实用新型的GPS电路的电路图。
图5为本实用新型的GPS电源电路的电路图。
图6为本实用新型的执行机构电路的电路图。
图7为本实用新型的报警电路的电路图。
图8为本实用新型的显示电路的电路图。
图9为本实用新型的存储电路的电路图。
图10(a)-10(b)为本实用新型的晶振电路的电路图。
图11为本实用新型的复位电路的电路图。
图12为本实用新型的BOOT电路的电路图。
图13(a)-13(b)为本实用新型的USB转TTL电路的电路图。
图14为本实用新型的滤波电路的电路图。
图15为本实用新型的系统运行指示灯电路的电路图。
图16为本实用新型的NB网络电路的电路图。
图17(a)-17(b)为本实用新型的电平转换电路的电路图。
图18为本实用新型的SIM卡电路的电路图。
图19为本实用新型的24V转5V电路的电路图。
图20为本实用新型的5V转3.3V电路的电路图。
图21为本实用新型的3.3V转1.8V电路的电路图。
图22为本实用新型的温湿度检测电路的电路图。
图23为本实用新型的电磁检测电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1至图23所示，本实用新型提供的基于NB网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置，包括主控电路、CAN总线通讯电路、温湿度检测电路、电磁检测电路、GPS电路、GPS电源电路、执行机构电路、报警电路、显示电路、电源电路、NB网络电路、电平转换电路、SIM卡电路、云端服务器，主控电路分别电连接CAN总线通讯电路、温湿度检测电路、电磁检测电路、GPS电路、执行机构电路、报警电路、显示电路、电源电路、NB网络电路，GPS电路电连接 GPS电源电路，NB网络电路分别电连接电平转换电路、SIM卡电路，NB网络电路无线连接云端服务器。
主控电路还分别电连接晶振电路、复位电路、滤波电路、BOOT电路。
主控电路还分别电连接USB转TTL电路、系统运行指示灯电路、存储电路。
主控电路采用STM32F100C8T6B单片机，NB网络电路采用M5311通讯模块。
电源电路包括24V转5V电路、5V转3.3V电路、3.3V转1.8V电路，24V转 5V电路采用LM2596开关电源芯片，5V转3.3V电路采用ASM1117-3V3芯片。
显示电路采用OLED液晶屏。
GPS电路采用ATGM336H定位模块，GPS电源电路采用RT9193电压转换芯片。
CAN总线通讯电路采用TJA1050芯片。
USB转TTL电路采用CH340G芯片。
温湿度检测电路采用DHT11温湿度传感器，电磁检测电路采用UGN3503U霍尔传感器。
图6所示，执行机构电路利用24V电压驱动微电网设备的开关，一共10-20 组开关接口。
图7所示，报警电路可在需要报警时由单片机控制BEEP端口使蜂鸣器鸣叫报警。
图9所示，存储电路中AT24C32是一个32Kb的EEPROM内存，用于存储小型数据，将指令操作代码和一些重要的数据存储起来，以便通信使用。
晶振主要为控制电路提供脉冲，32.768MHZ为主控电路后备电源提供脉冲为图10(a)中Y1，8MHZ晶振为控制电路正常工作提供脉冲为图10(b)中Y3, 两个晶振均为无源晶振。
图12所示，采用BOOT模式下载，其中BOOT0和BOOT1的选择如表1，当BOOT0为1，BOOT1为0时，此时选用内部FLASH，当下载结束后，再将BOOT0 置0即可。
表1启动模式引脚功能
| BOOT0 | BOOT1 | 启动模式 | 说明 |
| X | 0 | 主闪存存储器 | 启动区域为内部FLASH |
| 0 | 1 | 系统存储器 | 启动区域是系统存储器 |
| 1 | 1 | 内部SRAM | 内部的SRAM被选为启动区域 |
图13(a)-13(b)所示，USB转TTL电路通过CH340G芯片，可以将PC端的USB信号转换为TTL信号，可使用该电路通过USB为MCU烧录程序和通信。
图19所示，使用外接24V供电时，通过LM2596开关电源芯片将电压降至 5V，供其他元器件使用。
图20所示，每个节点采用5V的外部直流电压为整个节点提供电源，但是因为STM32供电引脚电压为3.3V，因此需要用一片稳压芯片来进行降压完以后的稳压处理。ASM1117-3V3可以将5V的电压降压为3.3V并稳定电压。
STM32F100C8T6B的总电源设计见图21。STM32F103微处理器采用一种可在 2.0-3.6V之间的稳定的单一电源，通过内置的稳压器，为Cortex-M3内核，内存和数字外部装置提供1.8V的工作电压。本稳压电路可以根据STM32功耗方式，对供电方式和功率范围进行调整，直至电源中断为止。
实施例
本装置启动后，温湿度检测电路、电磁检测电路实时采集区域微电网的环境数据，同时通过CAN总线接收区域微电网的电流数据、电压数据、功率数据传输至主控电路，主控电路将采集的现场监测微电网多种数据通过显示电路进行显示，当采集的现场监测数据异常时通过报警电路进行警示，GPS电路可以定位本装置位置方便管理人员检查微电网数据异常情况，主控电路将现场监测数据发送至NB网络电路，NB网络电路通过NB网络和MQTT协议发送到云端服务器，云端服务器将现场监测数据展示在Web网页界面上，方便管理人员查看微电网数据情况，同时云端服务器对采集的现场微电网数据进行智能分析，并通过主控电路的执行机构电路实时反向控制微电网设备，可以对微电网的功率分配和紧急情况处理，以免发生设备损坏和电火花引起的燃烧爆炸情况，极大的降低了人工成本并提高了控制效率和准确率。
另外，本专利能够将传统孤立的微电网系统通过互联网连接起来，实现了微电网系统间的信息交互以及微电网与其他系统间的信息交互，大大提高了微电网的控制效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.基于NB网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置，其特征在于：包括主控电路、CAN总线通讯电路、温湿度检测电路、电磁检测电路、GPS电路、GPS电源电路、执行机构电路、报警电路、显示电路、电源电路、NB网络电路、电平转换电路、SIM卡电路、云端服务器，所述主控电路分别电连接CAN总线通讯电路、温湿度检测电路、电磁检测电路、GPS电路、执行机构电路、报警电路、显示电路、电源电路、NB网络电路，所述GPS电路电连接GPS电源电路，所述NB网络电路分别电连接电平转换电路、SIM卡电路，所述NB网络电路无线连接云端服务器。
2.根据权利要求1所述的基于NB网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置，其特征在于：所述主控电路还分别电连接晶振电路、复位电路、滤波电路、BOOT电路。
3.根据权利要求1所述的基于NB网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置，其特征在于：所述主控电路还分别电连接USB转TTL电路、系统运行指示灯电路、存储电路。
4.根据权利要求1所述的基于NB网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置，其特征在于：所述主控电路采用STM32F100C8T6B单片机，所述NB网络电路采用M5311通讯模块。
5.根据权利要求1所述的基于NB网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置，其特征在于：所述电源电路包括24V转5V电路、5V转3.3V电路、3.3V转1.8V电路，所述24V转5V电路采用LM2596开关电源芯片，所述5V转3.3V电路采用ASM1117-3V3芯片。
6.根据权利要求1所述的基于NB网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置，其特征在于：所述显示电路采用OLED液晶屏。
7.根据权利要求1所述的基于NB网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置，其特征在于：所述GPS电路采用ATGM336H定位模块，所述GPS电源电路采用RT9193电压转换芯片。
8.根据权利要求1所述的基于NB网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置，其特征在于：所述CAN总线通讯电路采用TJA1050芯片。
9.根据权利要求3所述的基于NB网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置，其特征在于：所述USB转TTL电路采用CH340G芯片。
10.根据权利要求1所述的基于NB网络的区域微电网数据在线监测及无线远传装置，其特征在于：所述温湿度检测电路采用DHT11温湿度传感器，所述电磁检测电路采用UGN3503U霍尔传感器。
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