CN109040292A - 一种电力现场作业便携式局域集***互装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一种电力现场作业便携式局域集***互装置，包括ARM主控单元、通讯天线模块、低噪放大器模块、第一滤波模块、MESH接收模块、语音解码模块、DA数模转换模块、第一放大器模块、扬声器模块、麦克风模块、第二放大器模块、AD模数转换模块、语音编码模块、射频发送模块、第二滤波模块、功率放大器模块、键盘模块、显示模块、存储模块和电源模块。实现发输变电现场作业短距离集群通信、中长距离集群通信和远距离集群通信使用还能实现对物联网发输变电设备各类实时在线监测及控制等功能的支持，研制可灵活扩展的高可靠性、通用型的硬件控制板路、电路和相关的信息化控制软件，从而促进发输变电电力现场作业设备及技术的发展。

Description

一种电力现场作业便携式局域集***互装置

技术领域

本申请涉及电力现场作业通信技术领域，尤其涉及一种电力现场作业便携式局域集***互装置。

背景技术

信息通信技术为电力作业现场信息共享与交互提供技术手段。电力作业现场通信因电力环境的特殊性，与其它应用领域的通信***相比，有诸多不同之处。特别是对于强电磁环境下、分布区域复杂、设备繁多，缺乏一种可靠、有效、经济的电力现场作业通信设备，实现作业人员、作业班组和作业后台信息交互。另外，作业人员对于自身所处的作业信息掌握不全面、作业过程中无法及时获取相关环境信息等，导致对现场作业风险预估不足；另外，作业人员现场作业过程虽有监护人，但监护人无法全面、有效实现监护和监督。

具体的，电力作业现场通信主要包括短距离集群通信和中长距离集群通信，其中存在的问题如下：短距离集群通信存在的问题，电力现场作业班组成员通常在城区、野外、高原山地作业，作业区分布区域复杂，公共运营商网络无覆盖或覆盖不佳，作业班组成员之间无法实现一对多或多对多双向通信；中长距离集群通信存在的问题，现场作业经验表明，电力作业现场情况复杂，地形条件多变，现场作业处置的范围常随现场需要的变化而变化；同时因现场作业队伍(集群)、人员较多，现有的通信站点难以及时、充分地满足所有现场作业队伍的双向集群通信业务需求。

发明内容

本申请提供了一种电力现场作业便携式局域集***互装置，可靠性高、传输速度快、通信速率高，在实际电力现场作业环境使用方便和扩展性强。

本申请提供了一种电力现场作业便携式局域集***互装置，包括ARM主控单元、通讯天线模块、低噪放大器模块、第一滤波模块、MESH接收模块、语音解码模块、DA数模转换模块、第一放大器模块、扬声器模块、麦克风模块、第二放大器模块、AD模数转换模块、语音编码模块、射频发送模块、第二滤波模块、功率放大器模块、键盘模块、显示模块、存储模块和电源模块；其中：

所述通讯天线模块、低噪放大器模块、第一滤波模块和MESH接收模块依次电连接；

所述语音解码模块、DA数模转换模块、第一放大器模块和扬声器模块依次电连接；

所述麦克风模块、第二放大器模块、AD模数转换模块和语音编码模块依次电连接；

所述射频发送模块、第二滤波模块、功率放大器模块和通讯天线模块依次电连接；

所述MESH接收模块、射频发送模块、语音解码模块、语音编码模块、键盘模块、显示模块、存储模块和电源模块分别电连接所述ARM主控单元。

可选的，上述电力现场作业便携式局域集***互装置中，所述交互装置还包括电压等级检测模块，所述电压等级检测模块电连接所述ARM主控单元。

可选的，上述电力现场作业便携式局域集***互装置中，所述交互装置还包括温湿度检测模块，所述温湿度检测模块电连接所述ARM主控单元。

可选的，上述电力现场作业便携式局域集***互装置中，所述交互装置还包括三轴加速度模块，所述三轴加速度模块电连接所述ARM主控单元。

可选的，上述电力现场作业便携式局域集***互装置中，所述交互装置还包括定位模块，所述定位模块电连接所述ARM主控单元。

可选的，上述电力现场作业便携式局域集***互装置中，所述交互装置还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块电连接所述ARM主控单元。

可选的，上述电力现场作业便携式局域集***互装置中，所述交互装置还包括倾角传感器模块，所述倾角传感器模块电连接所述ARM主控单元。

可选的，上述电力现场作业便携式局域集***互装置中，所述交互装置还包括配置模块，所述配置模块电连接所述ARM主控单元。

本申请提供的一种电力现场作业便携式局域集***互装置，实现发输变电现场作业短距离集群通信、中长距离集群通信和远距离集群通信使用还能实现对物联网发输变电设备各类实时在线监测及控制等功能的支持，研制可灵活扩展的高可靠性、通用型的硬件控制板路、电路和相关的信息化控制软件，从而促进发输变电电力现场作业设备及技术的发展。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电力现场作业便携式局域集***互装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

附图1为本申请实施例提供的电力现场作业便携式局域集***互装置的结构示意图。如附图1所示，本申请实施例提供的电力现场作业便携式局域集***互装置，包括ARM主控单元1、通讯天线模块2、低噪放大器模块3、第一滤波模块4、MESH接收模块5、语音解码模块6、DA数模转换模块7、第一放大器模块8、扬声器模块9、麦克风模块10、第二放大器模块11、AD模数转换模块12、语音编码模块13、射频发送模块14、第二滤波模块15、功率放大器模块16、键盘模块17、显示模块18、存储模块27和电源模块22；其中：

所述通讯天线模块2、低噪放大器模块3、第一滤波模块4和MESH接收模块5依次电连接；

所述语音解码模块6、DA数模转换模块7、第一放大器模块8和扬声器模块9依次电连接；

所述麦克风模块10、第二放大器模块11、AD模数转换模块12和语音编码模块13依次电连接；

所述射频发送模块14、第二滤波模块15、功率放大器模块16和通讯天线模块2依次电连接；

所述MESH接收模块5、射频发送模块14、语音解码模块6、语音编码模块13、键盘模块17、显示模块18、存储模块27和电源模块22分别电连接所述ARM主控单元1。

ARM主控单元1预存信息处理元件，ARM主控单元1等同于电力现场作业便携式局域集***互装置的大脑、控制枢纽和信息处理中转站，通过预存信息处理元件处理语音、视频和控制信息，并通过其提供的SPI、UART和I2C等通讯接口处理和控制与其连接电路的类型不同的信息及其电信号等，以及实现整个设备资源(内存、外部存储)、接口(串口、SPI、I2C)的调度、控制、分配及其整个设备时序的控制。在本申请具体实施方式中，ARM主控单元1采用架构为ARMv7-A Cortex的ARM的芯片，ARM主控单元1预存信息处理元件采用MicrosoftVisual Studio 6.0和Microsoft Visual Basic 6.0作为开发工具。

通讯天线模块2，用作电力现场作业便携式局域集***互装置的信号接收与发送。

低噪放大器模块3，将通讯天线接收到的微弱信号进行线性放大，同时抑制各种噪声干扰，以便于后级的第一滤波模块4对信号的处理。

第一滤波模块4针对通过低噪放大器模块处理后通讯天线模块接收信号中的噪声进行滤除。

MESH接收模块5用于将经过第一滤波模块4处理后的信号传输至ARM主控单元1。

语音解码模块6负责将把数字化语音转换成模拟语音信号，具体实现为通过语音采样、量化、编码的一系列语音信号处理过程，将模拟/数字语音转换为目标信号的过程。语音解码模块6将转换后的目标信号传输至DA数模转换模块7。

DA数模转换模块7用于语音解码模块6输出信息数据的转换，将数字信号转换为模拟信号，并将转换后的模拟信号传输至第一放大器模块8。

第一放大器模块8用于DA数模转换模块7输出信息数据的放大处理，并将放大处理后的信息数据传输至扬声器模块9。

扬声器模块9用于把电信号转变为声信号，主要包括扬声器。

麦克风模块10用于把声信号转换为电信号，主要包括麦克风。

第二放大器模块11用于将经麦克风模块10转换电信号的放大处理，并将放大处理后的电信号传输至AD模数转换模块12。

AD模数转换模块12用于将第二放大器模块11放大处理后的电信号进行模数转换，然后将转换后的数字信号传输至语音编码模块13。

语音编码模块13把数字化语音转换成模拟语音信号，具体实现为通过语音采样、量化、编码的一系列语音信号处理过程，将数字语音转换为目标信号的过程，然后将转化后的目标信号传输至ARM主控单元1。

射频发送模块14用于将ARM主控单元1发送信号输出至第二滤波模块15。

第二滤波模块15接收射频发送模块14输出信号，对信号进行滤波处理，用于电信号与语音信号互转时产生的干扰滤波进行滤波。

功率放大器模块16用于将音频信号进行电压电流综合放大，并将音频信号传输至通讯天线模块2，通过通讯天线模块2进行音频信号的发送，实现电力现场作业便携式局域集***互装置之间或电力现场作业便携式局域集***互装置与调度***之间信息传递。

键盘模块17包括由数字键、音量键、菜单键、PTT键、开关机键、功能键等按键，用于实现数字、文字的输入及其按键功能的切换。

显示模块18在申请实施例中作为人机交互媒介，以图形化界面方式与操作人员交互，还用于信息的查询、控制和展示等。在本申请实施例中，显示模块18包括显示屏，如触摸屏等。

存储模块27用于存储ARM主控单元1的信息处理软件以及其他需要存储的信息，如ARM主控单元运行主程序、配置信息、电压数据、温湿度数据、加速度数据、倾角传感器数据及设备运行状态信息等数据。

电源模块22用于储存电能，并向ARM主控单元1输送电能，用于电力现场作业便携式局域集***互装置工作电能的提供。

本申请实施例提供的电力现场作业便携式局域集***互装置还包括电压等级检测模块19，所述电压等级检测模块19电连接所述ARM主控单元1。

电压等级检测模块19用于检测一种电力现场作业便携式局域集***互装置附近输电线路的电压等级。在本实施例中，电压等级检测模块19包括电场传感器和模拟信号处理单元。

本申请实施例中提供的电力现场作业便携式局域集***互装置，还包括温湿度检测模块20，所述温湿度检测模块20电连接所述ARM主控单元1。

温湿度检测模块20用于测量装置所使用环境的温度和湿度值。在本实施例中，温湿度检测模块20包括温湿度传感器。

本申请实施例中提供的电力现场作业便携式局域集***互装置，还包括三轴加速度模块21，所述三轴加速度模块21电连接所述ARM主控单元1。

三轴加速度模块21用于测量装置的加速度值。在本实施例中，三轴加速度模块21包括三轴加速度传感器。

本申请实施例中提供的电力现场作业便携式局域集***互装置，还包括定位模块23，所述定位模块23电连接所述ARM主控单元1。

定位模块23用于电力现场作业便携式局域集***互装置的定位。在本申请具体实施方式中，定位模块23通常采用目前市场上完全国产化的BDS/GPS授时模块，授时精度高，稳定度和可靠性高，包括GPS、北斗二合一定位芯片，支持两种定位芯片的自由切换和定位。

本申请实施例中提供的电力现场作业便携式局域集***互装置，还包括蓝牙模块24，所述蓝牙模块24电连接所述ARM主控单元1。

蓝牙模块24主要用于无线网络通讯2，以无线连接取代有线连接，将固定和移动信息设备组成个人局域网，实现设备之间低成本的无线互连通信；还可以结合三轴加速度模块实现高精度蓝牙定位。

本申请实施例中提供的电力现场作业便携式局域集***互装置，还包括倾角传感器模块，所述倾角传感器模块25电连接所述ARM主控单元1。

倾角传感器模块25用于测量装置的倾斜偏差角度，在***中使用这个数据用于检测使用人员是否倾倒，用于使用人员倾倒报警数据测量。在本申请中，倾角传感器模块25包括倾角传感器。

本申请实施例中提供的电力现场作业便携式局域集***互装置，所述交互装置还包括配置模块26，所述配置模块26电连接所述ARM主控单元1。

配置模块26用于外界设备与装置连接通信使用，通过配置模块修改、更正、更新装置的配置参数。在本申请中，配置模块26包括小型USB接口。

本申请实施例提供的电力现场作业便携式局域集***互装置硬件模块设计采用分散处理的模块化设计，结合使用具有高速处理器的超大规模可编程器件来实现。即采用多层板分散处理，各种数字模拟处理器件模块均有自已独立的数字信号处理器和单独的可编程数字逻辑电路，数字模拟信息处理部分由一块单板完成。这种模块化分层设计的好处在于：技术设计要求相对较低，当发生故障时易于检测到和后续的更换处理，同时采用这种方式硬件接口相对简单，一旦发生故障，便可以换单板或者器件模块即可。

本申请实施例提供的一种电力现场作业便携式局域集***互装置，实现发输变电现场作业短距离集群通信、中长距离集群通信和远距离集群通信使用还能实现对物联网发输变电设备各类实时在线监测及控制等功能的支持，研制可灵活扩展的高可靠性、通用型的硬件控制板路、电路和相关的信息化控制软件，从而促进发输变电电力现场作业设备及技术的发展。基于功能模块化、结构简单、合理、便携式，是一种具有优越性、使用方便和扩展性强的电力现场作业便携式局域集***互装置。

本申请实施例提供的电力现场作业便携式局域集***互装置，使用ARM主控单元来协调并完成与外界的通信接口，使用了SPI同步串行外设接口协议总线和I2C串行总线。SPI同步串行外设接口协议是一种高效的数据总线，通信效率高，能支持大部分处理芯片；I2C串行总线由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了装置电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本，总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。I2C总线的另一个优点是，它支持多主控，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。

本申请实施例提供的电力现场作业便携式局域集***互装置，使用SPI同步串行外设接口协议总线来完成ARM主控单元与周围片设之间的大量数据传送，速度快，通信简单，数据传输速率快，并且实现了全双工通信，能够同时收发，因此一种电力现场作业便携式局域集***互装置具备全双工通信功能，同时能够发送数据和接收数据，使装置从功能设计和应用都实现了真正意义的全双工通信。

本申请实施例提供的电力现场作业便携式局域集***互装置，解决了目前市面上装置缺乏全双工通信的难题，通过全双工通信方式能够实现电力现场作业人员、多个作业班组和作业后台之间的信息交互，解决了电力现场作业监护人无法全面、有效实现监护和监督的难题。可以在不需要公共运营商网络的环境下实现全双工通信，通过建立独立的现场通信网络，解决现有公共运营商网络无覆盖或覆盖不佳，电力现场协同作业通信站点覆盖不足、覆盖距离短和通信效率低下等问题，支持灵活扩展，可配置性强、配置方便且容易维护。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种电力现场作业便携式局域集***互装置，其特征在于，包括ARM主控单元、通讯天线模块、低噪放大器模块、第一滤波模块、MESH接收模块、语音解码模块、DA数模转换模块、第一放大器模块、扬声器模块、麦克风模块、第二放大器模块、AD模数转换模块、语音编码模块、射频发送模块、第二滤波模块、功率放大器模块、键盘模块、显示模块、存储模块和电源模块；其中：

所述通讯天线模块、低噪放大器模块、第一滤波模块和MESH接收模块依次电连接；

所述语音解码模块、DA数模转换模块、第一放大器模块和扬声器模块依次电连接；

所述麦克风模块、第二放大器模块、AD模数转换模块和语音编码模块依次电连接；

所述射频发送模块、第二滤波模块、功率放大器模块和通讯天线模块依次电连接；

所述MESH接收模块、射频发送模块、语音解码模块、语音编码模块、键盘模块、显示模块、存储模块和电源模块分别电连接所述ARM主控单元。

2.根据权利要求1所述的电力现场作业便携式局域集***互装置，其特征在于，所述交互装置还包括电压等级检测模块，所述电压等级检测模块电连接所述ARM主控单元。

3.根据权利要求1所述的电力现场作业便携式局域集***互装置，其特征在于，所述交互装置还包括温湿度检测模块，所述温湿度检测模块电连接所述ARM主控单元。

4.根据权利要求1所述的电力现场作业便携式局域集***互装置，其特征在于，所述交互装置还包括三轴加速度模块，所述三轴加速度模块电连接所述ARM主控单元。

5.根据权利要求1所述的电力现场作业便携式局域集***互装置，其特征在于，所述交互装置还包括定位模块，所述定位模块电连接所述ARM主控单元。

6.根据权利要求1所述的电力现场作业便携式局域集***互装置，其特征在于，所述交互装置还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块电连接所述ARM主控单元。

7.根据权利要求1所述的电力现场作业便携式局域集***互装置，其特征在于，所述交互装置还包括倾角传感器模块，所述倾角传感器模块电连接所述ARM主控单元。

8.根据权利要求1所述的电力现场作业便携式局域集***互装置，其特征在于，所述交互装置还包括配置模块，所述配置模块电连接所述ARM主控单元。