CN220168079U - 一种基于北斗三代通信的风车状态监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于北斗三代通信的风车状态监控装置，涉及卫星导航与卫星通信技术领域，本实用新型MCU单元获取采集器单元和北斗三号定位单元的数据，并进行数据打包，北斗三号通信单元将接收到的信号通过双工器分离北斗通信和定位载波数据，天线单元通过北斗无源天线接收无线信号和发射无线信号，并与北斗三号通信单元及北斗三号定位单元通信连接，TF卡存储单元用以备份本装置的所有有效数据，显控单元以在显示屏上查看本装置的运行情况。本实用新型利用北斗三代卫星导航系统提供的高精度定位和远程传输功能，实现了对风车数据的自动化采集和传输，具有高度的精度、可靠性和安全性等优势。

Description

一种基于北斗三代通信的风车状态监控装置

技术领域

本实用新型涉及卫星导航与卫星通信技术领域，特别涉及一种基于北斗三代通信的风车状态监控装置。

背景技术

北斗三代卫星通信系统是中国自主研发的全球卫星导航定位系统，具有覆盖范围广、定位精度高、运行稳定等优点，被广泛应用于交通运输、地质勘探、农业等领域；针对风车状态监控中，传统的数据采集方式需要投入大量人力物力；

并且，目前北斗二代通信数据链路受到传输带宽的限制，每次最大只能传输数据210个字节，需要将采集器里的数据按照长度分10帧传输至监控平台，无法一次将所需要的油井温压数据传到监控平台，同时难以全球覆盖，通信距离受限，公网传输受限；为此，我们提出一种基于北斗三代通信的风车状态监控装置。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种基于北斗三代通信的风车状态监控装置，利用北斗三代卫星导航系统提供的高精度定位和远程传输功能，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种基于北斗三代通信的风车状态监控装置，包括电源单元、MCU单元、北斗三号通信单元、北斗三号定位单元、天线单元、采集器单元、TF卡单元和显控单元，所述电源单元包括蓄电池，利用蓄电池作为装置运行的供电载体，所述MCU单元获取采集器单元和北斗三号定位单元的数据，并进行数据打包，所述北斗三号通信单元将接收到的信号通过双工器分离北斗通信和定位载波数据，所述北斗三号定位单元包括滤波器、低噪放、变频芯片、解算基带四个部分，所述天线单元通过北斗无源天线接收无线信号和发射无线信号，并与北斗三号通信单元及北斗三号定位单元通信连接，所述采集器单元包括振动传感器、温度传感器、电气参数传感器、机械状态传感器、数据监测系统，所述TF卡存储单元用以备份本装置的所有有效数据，所述显控单元以在显示屏上查看本装置的运行情况，所述采集器单元与MCU单元通信连接，所述天线单元分别与北斗三号通信单元和北斗三号定位单元通信连接。

所述电源单元还包括有太阳能电板和太阳能控制板，电源单元中蓄电池能量来自太阳能电板，太阳能电板的电压输给太阳能控制板，太阳能控制板再输给蓄电池，用以切换供电来源。

所述MCU单元采用中科芯的CKS32F103，MCU单元获取采集器单元和北斗三号定位单元的数据，进行数据打包，然后将封装好的数据进行输出。

所述显控单元由LCD1286型号的显示屏组成，运行情况分为装置正常、预警、异常。

所述北斗三号通信单元将接收到的信号通过双工器分离北斗通信和定位载波数据，数据通过接收到进入变频，将载波数据变成0频，基带进行解析；然后发送数据，基带将数据送到变频，调制后通道发射通道，将载波数据辐射出去。

所述北斗三号定位单元通过BD2-B1、GPS-L1接收卫星信号，接收到的卫星信号通过滤波器进行滤波，然后经放大器放大后进入变频芯片，将射频信号下变频后送入基带芯片进行解算，解算后的RNSS数据发送至MCU单元。

所述风车状态监控装置，包括显示器、北斗三号发射装置和主控中心，所述主控中心一侧连接有显示器，所述主控中心上端连接有北斗三号发射装置，所述北斗三号发射装置与主控中心通信连接，所述风车状态监控装置还包括有太阳能板，所述主控中心与太阳能板电性连接。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型基于北斗三代通信的风车状态监控装置，利用北斗三代卫星数据链路通通信方法替换北斗二代卫星数据链路通通信方法，一次性传输所需要完整数据帧，克服了北斗二代时补帧过程中的丢帧现象，提高了数传传输过程中的完整性以及成功率，并减少了网络运营商物联网卡费用。

附图说明

图1为本实用新型基于北斗三代通信的风车状态监控装置的装置整体架构图；

图2为本实用新型基于北斗三代通信的风车状态监控装置的电源单元电路原理图；

图3为本实用新型基于北斗三代通信的风车状态监控装置的电源单元控制主要架构图；

图4为本实用新型基于北斗三代通信的风车状态监控装置的北斗三代通信原理框图；

图5为本实用新型基于北斗三代通信的风车状态监控装置的北斗三号定位原理框图；

图6为本实用新型基于北斗三代通信的风车状态监控装置的天线规格图；

图7为本实用新型基于北斗三代通信的风车状态监控装置的产品外观图。

图中：1、太阳能板；2、显示器；3、北斗三号发射装置；4、主控中心。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参照图1所示，本实用新型为一种基于北斗三代通信的风车状态监控装置，包括电源单元、MCU单元、北斗三号通信单元、北斗三号定位单元、天线单元、采集器单元、TF卡单元和显控单元，电源单元包括蓄电池，利用蓄电池作为装置运行的供电载体，MCU单元获取采集器单元和北斗三号定位单元的数据，并进行数据打包，北斗三号通信单元将接收到的信号通过双工器分离北斗通信和定位载波数据，北斗三号定位单元包括滤波器、低噪放、变频芯片、解算基带四个部分，天线单元通过北斗无源天线接收无线信号和发射无线信号，并与北斗三号通信单元及北斗三号定位单元通信连接，采集器单元包括振动传感器、温度传感器、电气参数传感器、机械状态传感器、数据监测系统，TF卡存储单元用以备份本装置的所有有效数据，显控单元以在显示屏上查看本装置的运行情况，采集器单元与MCU单元通信连接，天线单元分别与北斗三号通信单元和北斗三号定位单元通信连接。

如图2-图3所示，蓄电池能量来自太阳能电板，太阳能电板的电压输给太阳能控制板，太阳能控制板再输给蓄电池，可以切换供电来源。通过浪涌和过压保护电路，输入同步降压电路TPS54540恒定输出5V，5V电压通过低压差线性稳压电路调整到3.3V、1.8V 1.2V供逻辑单元使用。

MCU主控板是中科芯的CKS32F103，MCU获取采集器单元和北斗三号定位单元的数据，进行数据打包，将封装好的数据分别传输给其他单元，其中，所有数据都会封装打包好成数据包，往TF卡单元进行传输，TF卡单元进行数据备份保存；MUC获取到的风车状态数据以及定位数据会通过串口的形式与北斗三号通信单元交互，把数据根据北斗协议封装好进行短报文发送；MUC获取到的本装置状态数据会通过解析，判断本装置的运行状态，然后通过显控单元显示当前装置的运行情况。

如图4所示，北斗三号通信单元将接收到的信号通过双工器分离北斗通信和定位载波数据，数据通过接收到进入变频，将载波数据变成0频，基带进行解析。发送数据，基带将数据送到变频，调制后通道发射通道，将载波数据辐射出去，其中，基带与单片机处理单元通过串口相连，单片机主要负责协议封装和数据打包。

如图5所示，北斗三号定位单元主要包括滤波器，低噪放，变频芯片，解算基带这四个部分。工作原理是：通过BD2-B1、GPS-L1接收卫星信号，接收到的卫星信号通过滤波器进行滤波，然后经放大器放大后,进入变频芯片。将射频信号下变频后送入基带芯片进行结算，解算后的RNSS数据送至MCU。

如图6所示，天线单元利用北斗无源天线接收无线信号和发射无线信号，并与北斗三号通信单元及北斗三号定位单元连接。

采集器分别由振动传感器、温度传感器、电气参数传感器、机械状态传感器、数据监测系统组成；

振动传感器：实时检测并记录风机叶片和机组振动情况，当振动超出预设阈值时及时报警，避免设备受损。

温度传感器：实时检测并记录齿轮箱、电机、变频器和其它关键部件的温度变化，当温度超出预设阈值时及时报警，保障设备正常运行。

电气参数传感器：通过安装电气参数传感器，实时检测并记录电流、电压、功率等参数，当参数异常时及时报警，避免电气系统故障。

机械状态传感器：实时检测监测风机各部件的状态，包括驱动装置、传动链、轴承、制动器等，当发现异常情况时及时报警，提高设备可靠性和安全性。

数据监测系统：实时采集记录风电设备的运行数据，包括风速、气象条件、功率输出、偏航控制等数据，为设备性能分析和故障诊断提供基础。

TF卡单元主要作用是用来备份本装置的所有有效数据，避免出现北斗三号通信单位故障，导致采集器数据无法通过短报文发送，TF卡的作用做到数据保存，避免数据丢失，方便工程师可以前往现场获取风车的数据。

显控单元是由LCD1286该型号的显示屏组成，该单元作用为可在显示屏上查看，本装置的运行情况，运行情况一般分为：装置正常、预警、异常。

如图7所示，风车状态监控装置，包括显示器2、北斗三号发射装置3和主控中心4，主控中心4一侧连接有显示器2，主控中心4上端连接有北斗三号发射装置3，北斗三号发射装置3与主控中心4通信连接，油井温压自动采集装置还包括有太阳能板1，主控中心4与太阳能板1电性连接。

本发明基于北斗三代通信的风车状态监控装置有以下方面优势：

(1)、该装置通过配套的软件应用，实现了远程监测和控制功能，便于对风车状态数据的管理和维护；用户可以通过移动设备或电脑端进行操作，实现实时监测、远程控制、数据查询等功能。

(2)、节省人力资源：传统的数据采集方式需要投入大量人力物力，实现自动化采集后，不仅大大减少了人力资源的投入，还提高了工作效率，降低了人为错误机率。

(3)、安全性强：该装置采用北斗三代卫星导航系统作为数据传输的主要方式，具有高度的安全性和保密性，能够有效防止数据泄漏和攻击。

总之，该采集装置利用北斗三代卫星导航系统提供的高精度定位和远程传输功能，实现了对风车数据的自动化采集和传输，具有高度的精度、可靠性和安全性等优势。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于北斗三代通信的风车状态监控装置，其特征在于：包括电源单元、MCU单元、北斗三号通信单元、北斗三号定位单元、天线单元、采集器单元、TF卡单元和显控单元，所述电源单元包括蓄电池，利用蓄电池作为装置运行的供电载体，所述MCU单元获取采集器单元和北斗三号定位单元的数据，并进行数据打包，所述北斗三号通信单元将接收到的信号通过双工器分离北斗通信和定位载波数据，所述北斗三号定位单元包括滤波器、低噪放、变频芯片、解算基带四个部分，所述天线单元通过北斗无源天线接收无线信号和发射无线信号，并与北斗三号通信单元及北斗三号定位单元通信连接，所述采集器单元包括振动传感器、温度传感器、电气参数传感器、机械状态传感器、数据监测系统，所述TF卡存储单元用以备份本装置的所有有效数据，所述显控单元以在显示屏上查看本装置的运行情况，所述采集器单元与MCU单元通信连接，所述天线单元分别与北斗三号通信单元和北斗三号定位单元通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗三代通信的风车状态监控装置，其特征在于：所述电源单元还包括有太阳能电板和太阳能控制板，电源单元中蓄电池能量来自太阳能电板，太阳能电板的电压输给太阳能控制板，太阳能控制板再输给蓄电池，用以切换供电来源。

3.根据权利要求1所述的一种基于北斗三代通信的风车状态监控装置，其特征在于：所述MCU单元采用中科芯的CKS32F103，MCU单元获取采集器单元和北斗三号定位单元的数据，进行数据打包，然后将封装好的数据进行输出。

4.根据权利要求1所述的一种基于北斗三代通信的风车状态监控装置，其特征在于：所述显控单元由LCD1286型号的显示屏组成，运行情况分为装置正常、预警、异常。

5.根据权利要求1所述的一种基于北斗三代通信的风车状态监控装置，其特征在于：所述北斗三号通信单元将接收到的信号通过双工器分离北斗通信和定位载波数据，数据通过接收到进入变频，将载波数据变成0频，基带进行解析；然后发送数据，基带将数据送到变频，调制后通道发射通道，将载波数据辐射出去。

6.根据权利要求1所述的一种基于北斗三代通信的风车状态监控装置，其特征在于：所述北斗三号定位单元通过BD2-B1、GPS-L1接收卫星信号，接收到的卫星信号通过滤波器进行滤波，然后经放大器放大后进入变频芯片，将射频信号下变频后送入基带芯片进行解算，解算后的RNSS数据发送至MCU单元。

7.根据权利要求1所述的一种基于北斗三代通信的风车状态监控装置，其特征在于：所述风车状态监控装置，包括显示器(2)、北斗三号发射装置(3)和主控中心(4)，所述主控中心(4)一侧连接有显示器(2)，所述主控中心(4)上端连接有北斗三号发射装置(3)，所述北斗三号发射装置(3)与主控中心(4)通信连接，所述风车状态监控装置还包括有太阳能板(1)，所述主控中心(4)与太阳能板(1)电性连接。