CN219960210U - 具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端，包括壳体，壳体内部设有处理模块；壳体前端面设有显示屏，显示屏与处理模块电连接；壳体前端面设有状态指示灯与功能按键；壳体后端面设有接口组，接口组与处理模块电连接；其中，处理模块包括微处理器，以及与微处理器电连接的LCD显示单元、串口通信单元、电压电流采样单元、电源管理单元、短距离无线通信单元、开关量输入单元、开关量输出单元、数据存储器以及RTC时钟单元。本申请提供了对低压配电网的智能高效的运行监测以及运维管理手段，具有提高低压配电网的智能化程度以及供电可靠性，降低低压配电网的运维成本的效果。

Description

具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端

技术领域

本申请涉及电力设备的技术领域，尤其是涉及一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端。

背景技术

近年来，伴随着现代电力电子技术的飞速发展和人类生活水平的日益提高，使得家用电器迅速增加。为了维持社会生产以及居民生活，对供电系统的可靠性提出的要求日益增高。

目前，我国低压配电网运行监测以及运维管理智能化程度较低，在进行低压配电网的监测以及运维工作时需要消耗大量的人力成本。在低压配电网或者设备发生故障或进行检修，就会造成电力系统对用户的供电中断，会给社会生产和生活造成影响和损失。而长期以来低压配电网缺乏智能高效的运行监测、运维管理手段，因此对低压配电网进行智能、高效、精准的运行监测，将对提高运维检修效率，保障供电可靠性，提升用户用电体验具有重要意义。

基于此，本实用新型提供了一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端，以解决上述问题。

实用新型内容

为了对低压配电网进行智能、高效、精准的运行监测以及运维管理，提高低压配电线路智能化程度，降低低压配电网的运维成本，提高低压配电网的供电可靠性，本申请提供了一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端。

本申请的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端，包括壳体，所述壳体内部设有处理模块；所述壳体前端面设有显示屏，所述显示屏与所述处理模块电连接；所述壳体前端面设有状态指示灯与功能按键；所述壳体后端面设有接口组，所述接口组与所述处理模块电连接；

其中，所述处理模块包括微处理器，以及与所述微处理器电连接的LCD显示单元、串口通信单元、电压电流采样单元、电源管理单元、短距离无线通信单元、开关量输入单元、开关量输出单元、数据存储器以及RTC时钟单元。

通过采用上述技术方案，微处理器用于分析采集数据、判断故障信息、将故障信息上传并进行告警，或通过开关量输出单元隔离故障；LCD显示单元通过显示屏实现查看实时线路工况以及终端运行参数；串口通信单元将实时监测的数据通信上传至后台主站；电压电流采集单元实现实时采集线路交流模拟量并上传；电源管理单元负责给终端提供各种工作电源；短距离无线通信单元可实现主终端收敛其它终端监测数据转发远传；开关量输入单元对外部信号进行采集；数据存储器实现历史数据的存储；RTC时钟单元提供时间查询、对时等基本功能。本申请实现了对用电信息的高精度采集、分路状态的精准识别、故障分析诊断、低压回路监测及负荷预测，并通过串口通信与远端智能设备进行信息交互，有效提升了低压配电网的信息化和智能化水平，对低压配电网提供智能、高效、精准的运行监测以及运维管理手段，降低低压配网的运维成本，提高低压配网的供电可靠性。

可选的，所述接口组包括：开关量输出接口、开关量输入接口、串口通信接口、工作电源接口以及模拟量采集接口；

所述开关量输出接口与所述开关量输出单元电连接；所述开关量输入接口与所述开关量输入单元电连接；所述工作电源接口与所述电源管理单元电连接；所述串口通信接口与所述串口通信单元电连接；所述模拟量采集接口与所述电压电流采样单元电连接。

通过采用上述技术方案，开关量输出单元通过开关量输出接口实现隔离故障，开关量输入单元通过开关量输入接口实现采集外部信号，电源管理单元通过工作电源接口实现提供各种工作电源，串口通信单元通过串口通信接口连接上位机可完成终端参数配置、软件升级以及状态查看等操作，电压电流采样单元通过模拟量采集接口实时采集线路交流模拟量。

可选的，所述开关量输出接口包括2路继电器控制出口。

通过采用上述技术方案，2路继电器控制出口用于实现控制低压断路器保护脱扣动作隔离故障。

可选的，所述开关量输入接口包括4路开关量采集接口。

通过采用上述技术方案，4路开关量采集接口用于实现对开关量的采集。

可选的，所述串口通信接口包括2路RS-485标准通信接口以及1路RS-232标准通信接口。

通过采用上述技术方案，2路RS-485标准通信接口使终端与其它智能设备采用标准规约进行信息交互，支持Modbus通信协议并具备新通信协议扩展功能，1路RS-232标准通信接口用于调试维护，实现通过上位机进行终端参数配置、软件升级以及状态查看等功能。

可选的，所述模拟量采集接口包括第一模拟量采集接口通道与第二模拟量采集接口通道，所述第一模拟量采集接口通道与第二模拟量采集接口通道之间设有接口位置表。

通过采用上述技术方案，接口位置表标明每个接口的名称，避免因使用时接口接线错误导致严重后果。

可选的，所述第一模拟量采集接口通道包括交流三相电压采集接口以及剩余电流采集接口；所述第二模拟量采集接口通道包括三相电流采集接口以及中性线电流采集接口。

通过采用上述技术方案，交流三相电压采集接口、剩余电流采集接口、三相电流采集接口以及中性线电流采集接口实现对三相电压、三相电流、剩余电流以及中性线电流的采集。

可选的，所述短距离无线通信单元包括433M无线通信模块。

通过采用上述技术方案，各终端内置的433M无线通信模块可通过连接通信进行信息交互，实现主终端收敛其它终端监测数据转发远传。

可选的，所述微处理器采用型号为STM32F105的32位工业级高性能ARM。

通过采用上述技术方案，32位工业级高性能ARM处理能力强大，可实现数据采集、数据计算处理以及故障判断并行，保证了系统的准确度和稳定性。

可选的，所述状态指示灯与功能按键设于显示屏下方；其中，所述功能按键包括MENU按键、左右方向按键以及ENTER按键。

通过采用上述技术方案，功能按键用于实现本地人机交互操作，状态指示灯用于实现终端运行、线路故障、终端异常状态指示。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请实现了对用电信息的高精度采集、分路状态的精准识别、故障分析诊断、低压回路监测及负荷预测，并通过串口通信与远端智能设备进行信息交互，有效提升了低压配电网的信息化和智能化水平，对低压配电网提供智能、高效、精准的运行监测以及运维管理手段，降低低压配网的运维成本，提高低压配网的供电可靠性；

2.微处理器采用32位工业级高性能ARM，可实现数据采集、数据计算处理以及故障判断并行，微处理器内含嵌入式实时操作系统软件(Ucos-II)；终端软硬件采用模块化、可扩展、低功耗、免维护的设计标准，具有高可靠性和稳定性，简化开发过程。

附图说明

图1是本申请实施例中壳体前端面的结构示意图；

图2是本申请实施例中壳体后端面的结构示意图；

图3是本申请实施例中处理模块的结构框图；

图4是本申请实施例的远程通信示意图；

附图标记说明：1、壳体；101、显示屏；102、状态指示灯；103、功能按键；2、处理模块；201、微处理器；202、LCD显示单元；203、串口通信单元；204、电压电流采样单元；205、电源管理单元；206、短距离无线通信单元；207、开关量输入单元；208、开关量输出单元；209、数据存储器；210、RTC时钟单元；3、接口组；301、开关量输出接口；302、开关量输入接口；303、串口通信接口；304、工作电源接口；305、第一模拟量采集接口通道；306、第二模拟量采集接口通道；307、接口位置表。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1-图4，本申请实施例公开一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端，如图1、图2所示，包括壳体1，壳体1前端面设有显示屏101，显示屏101下方设有状态指示灯102与功能按键103，功能按键103包括MENU按键、左右方向按键以及ENTER按键，壳体1后端面设有接口组3。

在本实施例中，具体的，接口组3包括开关量输出接口301、开关量输入接口302、串口通信接口303、工作电源接口304以及模拟量采集接口；

其中，模拟量采集接口包括第一模拟量采集接口通道305与第二模拟量采集接口通道306；

第一模拟量采集接口通道305包括交流三相电压采集接口以及剩余电流采集接口，第二模拟量采集接口通道306包括三相电流采集接口以及中性线电流采集接口；

第一模拟量采集接口通道305与第二模拟量采集接口通道306之间设有接口位置表307，接口位置表307用于标明每个接口的名称。

进一步地，显示屏101为160X160中文液晶显示器，用于显示线路实时工况(电压、电流、功率、开关位置等)及终端运行参数配置；

状态指示灯102为三色指示灯，用于实现终端运行、线路故障、终端异常状态指示；

功能按键103包括MENU按键、左右方向按键以及ENTER按键，用于实现本地人机交互操作。

在本实施例中，具体的，开关量输出接口301包括2路继电器控制出口，用于实现控制低压断路器保护脱扣动作隔离故障的功能。

在本实施例中，具体的，开关量输入接口302包括4路开关量采集接口，用于实现对开关量的采集。

在本实施例中，具体的，串口通信接口303包括2路RS-485标准通信接口和1路RS-232标准通信接口，2路RS-485标准通信接口使终端与其它智能设备采用标准规约进行信息交互，支持Modbus通信协议，并具备新通信协议扩展功能，1路RS-232标准通信接口用于调试维护，实现通过上位机进行终端参数配置、软件升级以及状态查看等功能。

在本实施例中，具体的，交流三相电压采集接口、剩余电流采集接口、三相电流采集接口以及中性线电流采集接口实现对三相电压、三相电流、剩余电流以及中性线电流的采集，接口位置表307标明每个接口的名称。

在本实施例中，具体的，壳体1内部设有处理模块2，如图3所示，处理模块2包括微处理器201，以及与微处理器201电连接的LCD显示单元202、串口通信单元203、电压电流采样单元204、电源管理单元205、短距离无线通信单元206、开关量输入单元207、开关量输出单元208、数据存储器209以及RTC时钟单元210。

在本实施例中，具体的，显示屏101与LCD显示单元202电连接；开关量输出接口301与开关量输出单元208电连接；开关量输入接口302与开关量输入单元207电连接；工作电源接口304与电源管理单元205电连接；串口通信接口303与串口通信单元203电连接；模拟量采集接口与电压电流采样单元204电连接。

在本实施例中，具体的，微处理器201采用32位工业级高性能ARM，型号为STM32F105，可实现数据采集、数据计算处理以及故障判断并行，保证了系统的准确度和稳定性，内含嵌入式实时操作系统软件(Ucos-II)，其模块化系统结构性能稳定可靠，增添功能以及系统升级操作方便。

在本实施例中，具体的，LCD显示单元202实现本地人机交互操作，可查看实时线路工况(电压、电流、功率、开关位置等)以及终端运行参数的查看和配置。

在本实施例中，具体的，串口通信单元将实时监测的数据通过标准规约通信协议与智能网关设备通信上传至后台主站，也可以接收其它智能设备的数据汇集转发后远传，并且通过维护串口连接上位机可实现终端参数配置、软件升级以及状态查看等操作。

在本实施例中，具体的，电源管理单元205负责给终端提供工作电源，并且内置超级电容作为后备工作电源，外部电源失电后可维持终端工作30S以上。

在本实施例中，具体的，短距离无线通信单元206通过使各终端内置的433M无线通信模块连接通信进行信息交互，实现主终端收敛其它终端监测数据转发远传。

在本实施例中，具体的，电压电流采样单元204负责采集线路交流模拟量，采集的交流模拟量经内部电压电流互感器隔离后转换为电压信号，再经滤波以及高精度A/D芯片(AD7616)进行交流采样后，通过内部总线送至微处理器201处理。

在本实施例中，具体的，开关量输入单元207对外部信号进行采集，将采集到的状态量输入至微处理器201，并进行相应的监控与分析；开入量经过光电隔离及过压保护措施，再经数据缓冲器输入给微处理器201，消除了开关量状态误报并且可以避免雷击损坏装置，提高了装置的可靠性。

在本实施例中，具体的，开关量输出单元208在微处理器201对采样数据处理分析，对线路短路、过载、缺相判断、相序错、断零等故障信息判断后，通过控制低压断路器保护脱扣动作切除故障。

在本实施例中，具体的，数据存储器209可实现对历史数据的存储，包括1024条事件记录、128条操作记录等。

在本实施例中，具体的，RTC时钟单元210通过将RTC时钟芯片(RX8025)与微处理器201连接，使微处理器201实现与RTC时钟芯片的交互，以提供当前模块时间查询、对时等基本功能。

在本实施例中，如图4所示，具体的，终端RS-485标准通信接口与上级智能网关设备连接通信，通过标准Modbus-RTU通信协议与智能网关设备进行信息交互，实现将终端监测数据实时上传至后台主站；此外，终端RS-485标准通信接口也可配置成下行通信方式，接收其它智能设备(如测温装置)的数据，并将其数据处理转发；

同时终端支持短距离无线通信，通过与各终端内置的无线通信模块连接通信进行信息交互，实现主终端收敛其它终端监测数据转发远传。

本申请实施例一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端的实施原理为：

将该终端嵌入式安装于低压开关柜上，电压电流采样单元采集线路交流模拟量，采集的交流模拟量经内部电压电流互感器隔离后转换为电压信号，经滤波、高精度A/D芯片(AD7616)进行交流采样后，通过内部总线将采样数据送至微处理器处理；开关量输入单元采集外部信号，将采集的状态量输入至微处理器，并进行相应的监控与分析；微处理器对采集的数据进行处理分析，判断线路短路、过载、缺相判断、相序错、断零等故障信息后，通过开关量输出单元控制低压断路器保护脱扣动作隔离故障；串口通信单元将实时监测的数据通过标准规约与智能网关设备通信上传至后台主站，或接收其它智能设备的数据汇集转发远传；短距离无线通信单元通过使各终端内置的433M无线通信模块连接通信进行信息交互，实现主终端收敛其它终端监测数据转发远传。

在该终端工作过程中，LCD显示单元提供实时线路工况(电压、电流、功率、开关位置等)以及终端运行参数配置查看功能，电源管理单元负责给终端提供各种工作电源，数据存储器对事件记录、操作记录等历史数据进行存储，RTC时钟单元提供当前模块时间查询、对时等基本功能。

本申请实现了对用电信息的高精度采集、分路状态的精准识别、故障分析诊断、低压回路监测及负荷预测，并通过串口通信与远端智能设备进行信息交互，有效提升了低压配电网的信息化和智能化水平，对低压配电网提供智能、高效、精准的运行监测以及运维管理手段，降低低压配网的运维成本，提高低压配网的供电可靠性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (10)

1.一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端，包括壳体(1)，其特征在于：

所述壳体(1)内部设有处理模块(2)；所述壳体(1)前端面设有显示屏(101)，所述显示屏(101)与所述处理模块(2)电连接；所述壳体(1)前端面设有状态指示灯(102)与功能按键(103)；所述壳体(1)后端面设有接口组(3)，所述接口组(3)与所述处理模块(2)电连接；

其中，所述处理模块(2)包括微处理器(201)，以及与所述微处理器(201)电连接的LCD显示单元(202)、串口通信单元(203)、电压电流采样单元(204)、电源管理单元(205)、短距离无线通信单元(206)、开关量输入单元(207)、开关量输出单元(208)、数据存储器(209)以及RTC时钟单元(210)。

2.根据权利要求1所述的一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端，其特征在于，所述接口组(3)包括：

开关量输出接口(301)、开关量输入接口(302)、串口通信接口(303)、工作电源接口(304)以及模拟量采集接口；

所述开关量输出接口(301)与所述开关量输出单元(208)电连接；所述开关量输入接口(302)与所述开关量输入单元(207)电连接；所述工作电源接口(304)与所述电源管理单元(205)电连接；所述串口通信接口(303)与所述串口通信单元(203)电连接；所述模拟量采集接口与所述电压电流采样单元(204)电连接。

3.根据权利要求2所述的一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端，其特征在于：

所述开关量输出接口(301)包括2路继电器控制出口。

4.根据权利要求2所述的一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端，其特征在于：

所述开关量输入接口(302)包括4路开关量采集接口。

5.根据权利要求2所述的一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端，其特征在于：

所述串口通信接口(303)包括2路RS-485标准通信接口以及1路RS-232标准通信接口。

6.根据权利要求2所述的一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端，其特征在于：

所述模拟量采集接口包括第一模拟量采集接口通道(305)与第二模拟量采集接口通道(306)，所述第一模拟量采集接口通道(305)与第二模拟量采集接口通道(306)之间设有接口位置表(307)。

7.根据权利要求6所述的一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端，其特征在于：

所述第一模拟量采集接口通道(305)包括交流三相电压采集接口以及剩余电流采集接口；

所述第二模拟量采集接口通道(306)包括三相电流采集接口以及中性线电流采集接口。

8.根据权利要求1所述的一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端，其特征在于：

所述短距离无线通信单元(206)包括433M无线通信模块。

9.根据权利要求1所述的一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端，其特征在于：

所述微处理器(201)采用型号为STM32F105的32位工业级高性能ARM。

10.根据权利要求1所述的一种具有短距离无线通信功能的测控及网关一体化采集终端，其特征在于：

所述状态指示灯(102)与功能按键(103)设于显示屏(101)下方；

其中，所述功能按键(103)包括MENU按键、左右方向按键以及ENTER按键。