CN104158284B - 电力应急无线通信*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力***的一种监测、监控***，具体为电力应急无线通信***。解决现有电力应急无线通信***的供电装置没有自动切换功能以及无法实现供电的远程控制的问题。包括型号为STM32F103VET6的CPU芯片，与CPU芯片相互通信的AR8228交换芯片，音频功放电路，摄像头，无线设备5700，以及供电装置，所述的供电装置包括太阳能板，太阳能控制器，第一蓄电池和第二蓄电池，第一和第二蓄电池的电压输出端连接有切换电路，切换电路由电路结构相同的第一供电电路和第二供电电路构成，在第二供电电路与摄像头和音频功放电路之间还设有供电远程控制电路，所述的供电远程控制电路由电路结构相同的第一开关电路和第二开关电路构成。
Description
技术领域
本发明涉及电力***的一种监测、监控***，具体为电力应急无线通信***。
背景技术
电力应急无线通信***是电力***的一种监测、监控***。电力应急无线通信***包括对高压输电线路的检测设备，通过高清摄像头对输电线路周围的状态（如线路的状态是否良好，输电线是否有污染物覆盖等）进行检测，将检测到的数据进行打包，经过无线设备上传到省网中心，省网中心对输电线路进行检修的人员能够在监控室监控到输电线路的状态，方便监测，节省成本。同时，电力应急无线通信***还可实现省网中心的监控人员与现场操作人员之间的语音通信。
如图1所示，电力应急无线通信***包括以下几大部分，蓄电池箱，太阳能板，摄像头，无线主设备5700，和通讯箱。蓄电池箱主要装蓄电池，由于在杆塔上安装，而且保证蓄电池释放的气体不污染其他的设备，所以单独设计箱体，装蓄电池。蓄电池箱上留航空插头，与通讯箱对接。给整个***供电。太阳能板，主要给蓄电池充电。摄像头，主要采集杆塔状况的数据。无线主设备5700，主要是通过无线的方式传输所采集的数据。而通讯箱，是进行对外的接口，起数据交换及处理的作用。
图1中：图中虚线框内为通讯箱的部分，其中：
1）电源管理，即太阳能控制器和3.3V/-12V电源电压转换电路，主要是控制蓄电池的充放电，当充电饱和时，控制器切断充电回路，防止电池过冲，当太阳长时间不足时，蓄电池放电，当放电电压过低时，切断放电回路，防止电池过放电，损坏电池。12V蓄电池和3.3V/-12V电源电压转换电路，为***中的电路提供所需的直流电压。
2）CPU部分，CPU采用STM32F103VET6芯片，主要是通过SPI与交换芯片AR8228通信。
3）交换部分，交换部分采用AR8228交换芯片，AR8228有五个自带PHY的交换口，满足***的设计，五个交换接口分别是：
A.业务1（FE1），接摄像头的RJ45，进行数据通信
B.业务2（FE2），接其他的RJ45设备，进行数据通信
C.天线1（POE1），接无线设备（5700）1，进行数据传输
D.天线2（POE2），接无线设备（5700）2，进行数据传输
E.WIFI，与TPlink对接，共调试用。
4)防雷部分，采用TVS+气体放电管的方式进行防雷处理。
5)音频功放，音频功放的输入信号连接摄像头的音频输出接口，功放电路可以驱动50W的高音喇叭。
6)MIC电路，电路板上预留MIC传感器，输出接摄像头的MIC输入接口。
虚线框外面的设备是通讯箱外接的设备。其中,
1）蓄电池，选用2块120AH，12V的铅晶蓄电池，要求在4到5天阴雨天气里设备能够正常的工作，所以采用容量较大的电池，其中之所以选用两块，也是考虑电池工作冗余的问题，蓄电池1主要给***中电路板（需经过DC-DC3.3V转换），无线主设备1和wifi供电，蓄电池2主要供音频功放，摄像头和无线主设备2供电。
2）太阳能板，用两块40W的太阳能板给一路蓄电池充电。
3）无线设备5700:无线设备5700，供电是12V与24V兼容的POE供电，***中采用12V供电，功耗大概是6W左右。主要功能是进行数据的无线传输。
4）摄像头:
摄像头的供电12V，摄像头内部集成音频电路和MIC电路，音频经过网络的方式传输，摄像头留有音频接口，数据接口和电源接口。MIC传感器采集信号接入摄像头音频输入经过摄像头内部音频处理电路后，通过音频输出接到通讯箱功放电路放大输出。视频信号音频信号可通过网络传输，在视频监控客户端查看视频、监听声音。
电力应急无线通信***中的蓄电池箱、电池板太阳能板以及通讯箱内的电源管理部分共同构成电力应急无线通信***中的供电装置（如图2所示）。现有的供电装置存在如下问题和缺陷：1）两个蓄电池给各自对应的供电设备供电，没有自动切换功能，所谓自动切换功能是当其中有一路蓄电池输出不正常则***自动切换到另一路，用另一个蓄电池给整个***供电。2）摄像头和音频功放持续供电，在不使用的情况下进行供电，耗电。
发明内容
本发明解决现有电力应急无线通信***的供电装置没有自动切换功能以及无法实现供电的远程控制的问题，提供一种电力应急无线通信***。该***的供电装置具有电源自动切换功能和远程电源控制功能。
本发明是采用如下技术方案实现的：电力应急无线通信***，包括型号为STM32F103VET6的CPU芯片，与CPU芯片相互通信的AR8228交换芯片，音频功放电路，连接于AR8228交换芯片的交换口的摄像头、第一无线设备5700、第二无线设备5700，以及供电装置，所述的供电装置包括第一太阳能板[A1]、第二太阳能板、第三太阳能板、第四太阳能板，第一太阳能控制器、第二太阳能控制器，第一蓄电池和第二蓄电池，第一和第二太阳能板经第一太阳能控制器与第一蓄电池连接，第三和第四太阳能板经第二太阳能控制器与第二蓄电池连接；第一和第二蓄电池的电压输出端连接有切换电路，所述的切换电路由电路结构相同的第一供电电路和第二供电电路构成，第一和第二供电电路分别包括第一继电器SW3和第二继电器SW4，第一继电器SW3的一端与第一蓄电池的正极相连，另一端接地，第一继电器SW3与第一蓄电池的正极相连的一端连接有第一二极管D12，第一二极管D12的阴极作为第一供电电路的输出端，第一继电器SW3的动触点与第二蓄电池的正极相连、常开触点悬空、常闭触点与第一二极管D12的阴极相连；第二继电器SW4的一端与第二蓄电池的正极相连，另一端接地，第二继电器SW4与第二蓄电池的正极相连的一端连接有第二二极管D11，第二二极管D11的阴极作为第二供电电路的输出端，第二继电器SW4的动触点与第一蓄电池的正极相连、常开触点悬空、常闭触点与第二二极管D11的阴极相连。工作时，当第一和第二蓄电池正常供电时，第一和第二继电器都带电，其动触点都与悬空的常开触点闭合，这时，第二蓄电池不参与第一供电电路的供电，第一蓄电池也不参与第二供电电路的供电，即第一和第二蓄电池分别给各自对应的供电设备供电。假设第二蓄电池欠压或故障，第二供电电路中的第二继电器SW4会失电，其动触点与常闭触点闭合，此时第一蓄电池的正极经第二供电电路的第二继电器的常闭触点为第二供电电路供电；第一蓄电池欠压或故障时工作过程相同。如此，实现了第一和第二蓄电池供电的自动切换。
进一步地，在第二供电电路与摄像头和音频功放电路之间还设有供电远程控制电路，所述的供电远程控制电路由电路结构相同的第一开关电路和第二开关电路构成，第一和第二开关电路分别包括第一场效应管Q3和第二场效应管Q5，第一场效应管Q3的栅极经电阻R40与型号为STM32F103VET6的CPU芯片的PD3端相连，第二场效应管Q5的栅极经电阻R48与型号为STM32F103VET6的CPU芯片的PD4端相连，第一和第二场效应管Q3、Q5的源极接地、漏极分别与第一三极管Q2和第二三极管Q4的基极相连，第二供电电路的输出端经基极电阻R39、R45分别与第一和第二三极管Q2、Q4的基极相连，第二供电电路的输出端还经集电极电阻R38、R43分别与第一和第二三极管Q2、Q4的集电极相连，第一和第二三极管Q2、Q4的发射极分别经第三继电器SW2和第四继电器SW5接地，第三继电器SW2的动触点与第二供电电路的输出端相连、常闭触点悬空、常开触点作为第一开关电路的输出与摄像头相连（即为摄像头供电），第四继电器SW5的动触点与第二供电电路的输出端相连、常闭触点悬空、常开触点作为第二开关电路的输出与音频功放电路相连（即为音频功放电路供电）。工作时，型号为STM32F103VET6的CPU芯片的PD3和PD4端常态下为高电平，第一和第二场效应管Q3、Q5导通，第一和第二三极管Q2、Q4截止，第三和第四继电器不带电，其动触点与悬空的常闭触点闭合，因此，第一和第二开关电路都不导通，摄像头和音频功放电路都不供电；当远程的省网中心需要通信时，省网中心发出启动供电的无线信号，该无线信号由无线设备5700接收，并经AR8228交换芯片传输给型号为STM32F103VET6的CPU芯片，型号为STM32F103VET6的CPU芯片接受该无线信号后，其PD3和PD4端由高电平变为低电平，第一和第二场效应管Q3、Q5由导通变为截止，第一和第二三极管Q2、Q4由截止变为导通，第三和第四继电器由不带电变为带电，其动触点与常开触点闭合，第一和第二开关电路分别向摄像头和音频功放电路供电。完成通信后，省网中心发出关闭供电信号，最终使型号为STM32F103VET6的CPU芯片的PD3和PD4端恢复为高电平，从而切断摄像头和音频功放电路的供电。供电远程控制可节省蓄电池的供电，增加蓄电池的使用寿命。为完成上述工作过程，CPU芯片需有相应的软件支持，从上述的工作过程可以看出，CPU芯片所需的软件是所属领域技术人员容易实现的。
本发明在现有电力应急无线通信***的基础上，对其供电装置进行了改进，即增设了切换电路和供电远程控制电路，使改进后电力应急无线通信***具备了电源自动切换功能和远程电源控制功能，保证***的电源能够更加的可靠稳定的给***供电。其改进结构设计合理、独特、新颖。
附图说明
图1为现有电力应急无线通信***的结构框图；
图2为本发明所述供电装置的结构框图；
图3为本发明所述切换电路中的第一供电电路的电路原理图；
图4为本发明所述切换电路中的第二供电电路的电路原理图；
图5为本发明所述供电远程控制电路的结构框图；
图6为供电远程控制电路的第一开关电路的原理图；
图7为供电远程控制电路的第二开关电路的原理图。
具体实施方式
电力应急无线通信***，包括型号为STM32F103VET6的CPU芯片，与CPU芯片相互通信的AR8228交换芯片，音频功放电路，连接于AR8228交换芯片的交换口的摄像头、第一无线设备5700、第二无线设备5700，以及供电装置，所述的供电装置包括第一太阳能板、第二太阳能板、第三太阳能板、第四太阳能板，第一太阳能控制器、第二太阳能控制器，第一蓄电池和第二蓄电池，第一和第二太阳能板经第一太阳能控制器与第一蓄电池连接，第三和第四太阳能板经第二太阳能控制器与第二蓄电池连接；第一和第二蓄电池的电压输出端连接有切换电路，所述的切换电路由电路结构相同的第一供电电路和第二供电电路构成，第一和第二供电电路分别包括第一继电器SW3和第二继电器SW4，第一继电器SW3的一端与第一蓄电池的正极相连，另一端接地，第一继电器SW3与第一蓄电池的正极相连的一端连接有第一二极管D12，第一二极管D12的阴极作为第一供电电路的输出端，第一继电器SW3的动触点与第二蓄电池的正极相连、常开触点悬空、常闭触点与第一二极管D12的阴极相连；第二继电器SW4的一端与第二蓄电池的正极相连，另一端接地，第二继电器SW4与第二蓄电池的正极相连的一端连接有第二二极管D11，第二二极管D11的阴极作为第二供电电路的输出端，第二继电器SW4的动触点与第一蓄电池的正极相连、常开触点悬空、常闭触点与第二二极管D11的阴极相连。
进一步地，在第二供电电路与摄像头和音频功放电路之间还设有供电远程控制电路，所述的供电远程控制电路由电路结构相同的第一开关电路和第二开关电路构成，第一和第二开关电路分别包括第一场效应管Q3和第二场效应管Q5，第一场效应管Q3的栅极经电阻R40与型号为STM32F103VET6的CPU芯片的PD3端相连，第二场效应管Q5的栅极经电阻R48与型号为STM32F103VET6的CPU芯片的PD4端相连，第一和第二场效应管Q3、Q5的源极接地、漏极分别与第一三极管Q2和第二三极管Q4的基极相连，第二供电电路的输出端经基极电阻R39、R45分别与第一和第二三极管Q2、Q4的基极相连，第二供电电路的输出端还经集电极电阻R38、R43分别与第一和第二三极管Q2、Q4的集电极相连，第一和第二三极管Q2、Q4的发射极分别经第三继电器SW2和第四继电器SW5接地，第三继电器SW2的动触点与第二供电电路的输出端相连、常闭触点悬空、常开触点作为第一开关电路的输出与摄像头相连（即为摄像头供电），第四继电器SW5的动触点与第二供电电路的输出端相连、常闭触点悬空、常开触点作为第二开关电路的输出与音频功放电路相连（即为音频功放电路供电）。具体实施时，第一继电器SW3的两端并联有第一稳压二极管D13（型号为IN4148），第二继电器SW4的两端并联有第二稳压二极管D14（型号为IN4148），第三继电器SW2的两端并联有第三稳压二极管D6（型号为IN4148），第四继电器SW5的两端并联有第四稳压二极管D7（型号为IN4148）。所述第一、第二、第三和第四继电器选用G2RL-212VDC型号，所述第一和第二三极管选用8050型号，所述第一和第二场效应管选用SI2302型号。在第一供电电路中，第一继电器SW3的一端与第一蓄电池的正极之间串接有第一手动开关S1，第二供电电路中，第二继电器SW4的一端与第二蓄电池的正极之间串接有第二手动开关S2，增设两个手动开关，方便现场操作，可以在整个***安装的过程中，把所有外接线都接好后，检查没有问题了，再给***上电。
Claims (2)
1.一种电力应急无线通信***，包括型号为STM32F103VET6的CPU芯片，与CPU芯片相互通信的AR8228交换芯片，音频功放电路，连接于AR8228交换芯片的交换口的摄像头、第一无线设备5700、第二无线设备5700，以及供电装置，所述的供电装置包括第一太阳能板、第二太阳能板、第三太阳能板、第四太阳能板，第一太阳能控制器、第二太阳能控制器，第一蓄电池和第二蓄电池，第一和第二太阳能板经第一太阳能控制器与第一蓄电池连接，第三和第四太阳能板经第二太阳能控制器与第二蓄电池连接；其特征在于：第一和第二蓄电池的电压输出端连接有切换电路，所述的切换电路由电路结构相同的第一供电电路和第二供电电路构成，第一和第二供电电路分别包括第一继电器（SW3）和第二继电器（SW4），第一继电器（SW3）的一端与第一蓄电池的正极相连，另一端接地，第一继电器（SW3）与第一蓄电池的正极相连的一端连接有第一二极管（D12），第一二极管（D12）的阴极作为第一供电电路的输出端，第一继电器（SW3）的动触点与第二蓄电池的正极相连、常开触点悬空、常闭触点与第一二极管（D12）的阴极相连；第二继电器（SW4）的一端与第二蓄电池的正极相连，另一端接地，第二继电器（SW4）与第二蓄电池的正极相连的一端连接有第二二极管（D11），第二二极管（D11）的阴极作为第二供电电路的输出端，第二继电器（SW4）的动触点与第一蓄电池的正极相连、常开触点悬空、常闭触点与第二二极管（D11）的阴极相连；在第二供电电路与摄像头和音频功放电路之间还设有供电远程控制电路，所述的供电远程控制电路由电路结构相同的第一开关电路和第二开关电路构成，第一和第二开关电路分别包括第一场效应管（Q3）和第二场效应管（Q5），第一场效应管（Q3）的栅极经第四十电阻（R40）与型号为STM32F103VET6的CPU芯片的PD3端相连，第二场效应管（Q5）的栅极经第四十八电阻（R48）与型号为STM32F103VET6的CPU芯片的PD4端相连，第一和第二场效应管（Q3、Q5）的源极接地、漏极分别与第一三极管（Q2）和第二三极管（Q4）的基极相连，第二供电电路的输出端经第三十九、第四十五基极电阻（R39、R45）分别与第一和第二三极管（Q2、Q4）的基极相连，第二供电电路的输出端还经第三十八、第四十三集电极电阻（R38、R43）分别与第一和第二三极管（Q2、Q4）的集电极相连，第一和第二三极管（Q2、Q4）的发射极分别经第三继电器（SW2）和第四继电器（SW5）接地，第三继电器（SW2）的动触点与第二供电电路的输出端相连、常闭触点悬空、常开触点作为第一开关电路的输出与摄像头相连，第四继电器（SW5）的动触点与第二供电电路的输出端相连、常闭触点悬空、常开触点作为第二开关电路的输出与音频功放电路相连。
2.根据权利要求1所述的电力应急无线通信***，其特征在于：在第一供电电路中，第一继电器（SW3）的一端与第一蓄电池的正极之间串接有第一手动开关（S1），第二供电电路中，第二继电器（SW4）的一端与第二蓄电池的正极之间串接有第二手动开关（S2）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160615 Termination date: 20160816 |
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