CN110289686A - 一种总线制模块化物联网智能计量箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种总线制模块化物联网智能计量箱，包括：箱体，内部安装有数据计算单元、存储单元和功能模块，通过统一的接口和协议定义，并开源，实现与功能模块的无障碍连接，各功能模块根据统一的接口和协议使用数据计算单元的相关计算能力和存储单元的存储资源；总线，包括电源总线及数据总线，所述数据总线用于数据计算单元、多种数据接口、存储单元和功能模块的对应连接，并依托数据处理单元进行安全加密通讯。通过上述方式，本发明所述的总线制模块化物联网智能计量箱，可以指导新模块的开发和安装，提升兼容性，并通过数据计算单元实现在计量箱中的边缘计算，实现数据处理的实时性和快捷性。
Description
技术领域
本发明涉及智能计量箱技术领域，特别是涉及一种总线制模块化物联网智能计量箱。
背景技术
计量箱是用于安装计量表的箱体，使用比较广泛。随着科技的进步，计量箱中可以安装多种传感器，进行箱体内部参数及设备用电情况的监控，并把采集到的信息发送给服务器，通过服务器进行统一管理，大大提升了电网管理的智能化水平。
实际使用过程中，由于没有统一的规范，各功能模块不兼容，增加或者调换新模块时，难以与计量箱中的原有设备相连，需要整体进行更换，成本高，而且计量箱的数量多，采集的数据流大，容易造成网络堵车和服务器瘫痪，影响了正常的监控。
另外，分布广泛的计量箱消耗了大量的公共用电，运营成本高而得不到补充，需要改进。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种总线制模块化物联网智能计量箱，方便新模块的安装，提升新产品开发的便利性，实现边缘计算，提升监控稳定性。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种总线制模块化物联网智能计量箱，包括：箱体，内部安装有数据计算单元、存储单元和功能模块，所述数据计算单元设置有多种数据接口，通过统一的接口和协议定义，并开源，实现与功能模块的无障碍连接，各功能模块根据统一的接口和协议使用数据计算单元的相关计算能力和存储单元的存储资源；
总线，包括电源总线及数据总线，所述电源总线包括硬母线和电源控制单元，所述数据总线用于数据计算单元、多种数据接口、存储单元和功能模块的对应连接，并依托数据处理单元进行安全加密通讯。
在本发明一个较佳实施例中，所述多种数据接口包括但不限于串口、USB、蓝牙、NB、lora、短距无线、485、MBUS和RJ45。
在本发明一个较佳实施例中，所述箱体内设置有隔板而将内部分为进线室、计量室和出线室，所述箱体上设置有与进线室对应的第一门板以及与计量室和出线室对应的第二门板，所述第一门板和第二门板上设置有物联网智能锁具，所述箱体内设置有与第一门板和第二门板对应的微动开关，所述进线室中设置有进线导向架和总开关。
在本发明一个较佳实施例中，所述功能模块包括位于计量室内的计量表及其固定座，所述计量表插接在固定座上，所述固定座上设置有第一短路模块进行计量表更换时的电路连通，所述出线室中设置有与计量表一一对应的断路器，所述出线室中设置有与断路器一一对应的模块盒，所述断路器设置在模块盒中，所述模块盒中设置有第二短路模块进行断路器更换时的电路连通。
在本发明一个较佳实施例中，所述计量室内设置有活动翻板而将计量室分为外室和内室，所述固定座设置在活动翻板的正面，所述硬母线设置在活动翻板的背面并为计量表供电，所述硬母线表面利用绝缘槽板进行包裹，所述数据计算单元和存储单元设置在内室。
在本发明一个较佳实施例中，所述第一门板或第二门板上设置有触摸屏，触摸屏与数据计算单元进行连接，实现用户对用电信息的查询和办理，工作人员身份认证后用于查询计量箱运行情况及异常日志，实现计量箱的参数设置和辅助故障排查，待机时提供广告轮播、线路停电及欠费通知信息。
在本发明一个较佳实施例中，所述功能模块包括温度检测模块、湿度检测模块、烟感检测模块、电流检测模块和电压检测模块，利用数据计算单元进行各检测数据的分析，解决边缘计算问题，进行事故预防告警，通过存储单元记录实时检测数据，形成历史数据和事故信息记录。
在本发明一个较佳实施例中，所述计量箱内设置有与电源控制单元线性连接的5V电源接口和12V电源接口，所述5V电源接口和12V电源接口采用USB类型的电源接口。
在本发明一个较佳实施例中，所述功能模块包括网络通讯模块，赋予每个箱体唯一的ID。
在本发明一个较佳实施例中，所述存储单元包括用于记录关键数据的黑盒子存储模块，邻近计量箱中的黑盒子存储模块相互备份。
本发明的有益效果是：本发明指出的一种总线制模块化物联网智能计量箱，在电力计量的基础上，通过设计统一的接口和协议定义，并开源，指导新模块的开发和安装，提升兼容性，提升新模块开发的便利性，降低成本，并通过数据计算单元实现在计量箱中的边缘计算，实现数据处理的实时性和快捷性，提升监控工作的稳定性，减少和压缩数据流，降低服务器和线路工作压力，通过数据计算单元进行数据的加密，提升数据传输的安全性，并通过触摸屏进行功能扩展，利用广告收益弥补运营成本，实现良性运营。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明一种总线制模块化物联网智能计量箱一较佳实施例的结构示意图；
图2是图1中第一门板和第二门板打开后的结构示意图；
图3是图2中第二门板拆卸后的结构示意图；
图4是图3中活动翻板打开后的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1~图4，本发明实施例包括：
如图1~图4所示的一种总线制模块化物联网智能计量箱，包括：
箱体1，内部安装有数据计算单元16、存储单元和功能模块，所述数据计算单元16设置有多种数据接口，通过统一的接口和协议定义，并开源，实现与功能模块的无障碍连接，所述多种数据接口包括但不限于串口、USB、蓝牙、NB、lora、短距无线、485、MBUS和RJ45，适用范围广泛，指导新模块的开发和安装，提升兼容性，提升新模块开发的便利性，从而降低成本，各功能模块根据统一的接口和协议使用数据计算单元16的相关计算能力和存储单元的存储资源，任何人单位都可开发相应的模块，无缝接入，极大地方便了计量箱功能的扩展；
所述存储单元包括用于记录关键数据的黑盒子存储模块，邻近计量箱中的黑盒子存储模块相互备份，关键数据存储在黑盒子存储模块里，不受火灾、水浸和外力破坏等因素的干扰，再加上邻近计量箱中黑盒子存储模块的备份，异常情况时便于事故分析。
总线，包括电源总线及数据总线，所述电源总线包括硬母线15和电源控制单元，利用电源控制单元为各功能模块供电，所述计量箱1内设置有与电源控制单元线性连接的5V电源接口和12V电源接口9，所述5V电源接口和12V电源接口9采用USB类型的电源接口，可在工作时***照明电源，维护便利。
硬母线15杜绝传统计量箱需布置软线的繁杂问题，有利于提升负载能力，提高线路安全性和可靠性，在后期运维时依然保持清晰的接线。所述硬母线15表面利用绝缘槽板进行包裹，避免漏电和触电问题，提升使用安全性。
所述数据总线用于数据计算单元16、多种数据接口、存储单元和功能模块的对应连接，并依托数据处理单元16进行安全加密通讯。所述功能模块包括网络通讯模块，赋予每个箱体唯一的ID，方便与服务器通讯，便于资产管理。
所述箱体1内设置有T形的隔板6而将内部分为进线室11、计量室13和出线室12，所述进线室11中设置有进线导向架和总开关13，相互隔离，符合国网规定。
所述箱体1上设置有与进线室11对应的第一门板3以及与计量室13和出线室12对应的第二门板2，所述第一门板3和第二门板2上设置有物联网智能锁具4，物联网智能锁具4需通过接触式RFID卡进行身份登录，利用人脸识别进行身份认证，若无法进行人脸识别则通过服务器发送验证码进行身份认证，身份认证通过后可根据人员权限打开相应的第一门板3或者第二门板2，提升使用安全性。所述箱体1内设置有与第一门板3和第二门板2对应的微动开关，判断第一门板3和第二门板2的开启和密闭情况，避免未关上的情况，提升防盗性能。
如图3所示，所述功能模块包括位于计量室13内的计量表11及其固定座10，所述计量表11插接在固定座10上，过盈配合，结构稳定，所述固定座10上设置有第一短路模块进行计量表11更换时的电路连通，用户不停电换表，并在第一短路模块处增加遥信状态，实时记录短路模块使用情况。
所述出线室12中设置有与计量表11一一对应的断路器7，所述出线室12中设置有与断路器7一一对应的模块盒8，所述断路器7设置在模块盒8中，模块盒8中安装有温度传感器和电流互感器，进行模块化监控。所述模块盒8中设置有第二短路模块进行断路器7更换时的电路连通，实现用户不停电更换断路器及电流互感器，并在模块盒8处增加遥信状态，实时记录短路模块使用情况。
所述计量室13内铰接设置有活动翻板14而将计量室13分为外室和内室，所述固定座10设置在活动翻板14的正面，使得计量表11位于外室中，所述硬母线15设置在活动翻板14的背面并为计量表11供电，所述数据计算单元16和存储单元设置在内室，保护性好。
所述功能模块包括温度检测模块、湿度检测模块、烟感检测模块12、电流检测模块和电压检测模块，利用数据计算单元16进行各检测数据的分析，解决边缘计算问题，进行事故预防告警，通过存储单元记录实时检测数据，形成历史数据和事故信息记录，还可以安装三相互感器与零序互感器，用于检测三相ABC与零序电流。
具体的，通过功能模块进行计量箱中各部位温度、各路分路的电流和负载特性的监测，得到各种监测数据，方便数据处理单元16制成负荷曲线，进行用电分析以及供电电压的使用情况监测，记录设备运行、故障和停启用电状况，通过计量箱中环境温度、湿度的检测，并利用烟感检测及时发现火警，测量的数据可以记录，以便查询实时数据和历史数据，还可以进行事故信息记录，便于分析与追查。
数据处理单元16通过各种数据的记录，可以解决边缘计算问题，进行事故预防告警，包括分路漏电告警、用电异常分析、窃电预防、用户设备异常和供电设备异常等，提升了智能化安全管理水平。
所述第一门板3或第二门板2上设置有触摸屏5，触摸屏5与数据计算单元16进行连接，实现用户对用电信息的查询和办理，用户点击时，可使用电E宝、掌上电力和国网商城等APP，实现用电信息的查询和办理。
工作人员身份认证后用于查询计量箱运行情况及异常日志，实现计量箱的参数设置和辅助故障排查，触摸屏5待机时提供广告轮播、线路停电及欠费通知信息，增加广告收入。
综上所述，本发明指出的一种总线制模块化物联网智能计量箱，实现了通过模块进行功能扩展的标准化和便利性，兼容性好，实现了箱内的边缘计算、各种状态的监控和预警，提升了数据传输的稳定性和安全性，并提供一种可行的商业模式来降低运营成本。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种总线制模块化物联网智能计量箱，其特征在于，包括：
箱体，内部安装有数据计算单元、存储单元和功能模块，所述数据计算单元设置有多种数据接口，通过统一的接口和协议定义，并开源，实现与功能模块的无障碍连接，各功能模块根据统一的接口和协议使用数据计算单元的相关计算能力和存储单元的存储资源；
总线，包括电源总线及数据总线，所述电源总线包括硬母线和电源控制单元，所述数据总线用于数据计算单元、多种数据接口、存储单元和功能模块的对应连接，并依托数据处理单元进行安全加密通讯。
2.根据权利要求1所述的总线制模块化物联网智能计量箱，其特征在于，所述多种数据接口包括但不限于串口、USB、蓝牙、NB、lora、短距无线、485、MBUS和RJ45。
3.根据权利要求1所述的总线制模块化物联网智能计量箱，其特征在于，所述箱体内设置有隔板而将内部分为进线室、计量室和出线室，所述箱体上设置有与进线室对应的第一门板以及与计量室和出线室对应的第二门板，所述第一门板和第二门板上设置有物联网智能锁具，所述箱体内设置有与第一门板和第二门板对应的微动开关，所述进线室中设置有进线导向架和总开关。
4.根据权利要求3所述的总线制模块化物联网智能计量箱，其特征在于，所述功能模块包括位于计量室内的计量表及其固定座，所述计量表插接在固定座上，所述固定座上设置有第一短路模块进行计量表更换时的电路连通，所述出线室中设置有与计量表一一对应的断路器，所述出线室中设置有与断路器一一对应的模块盒，所述断路器设置在模块盒中，所述模块盒中设置有第二短路模块进行断路器更换时的电路连通。
5.根据权利要求4所述的总线制模块化物联网智能计量箱，其特征在于，所述计量室内设置有活动翻板而将计量室分为外室和内室，所述固定座设置在活动翻板的正面，所述硬母线设置在活动翻板的背面并为计量表供电，所述硬母线表面利用绝缘槽板进行包裹，所述数据计算单元和存储单元设置在内室。
6.根据权利要求3所述的总线制模块化物联网智能计量箱，其特征在于，所述第一门板或第二门板上设置有触摸屏，触摸屏与数据计算单元进行连接，实现用户对用电信息的查询和办理，工作人员身份认证后用于查询计量箱运行情况及异常日志，实现计量箱的参数设置和辅助故障排查，待机时提供广告轮播、线路停电及欠费通知信息。
7.根据权利要求1所述的总线制模块化物联网智能计量箱，其特征在于，所述功能模块包括温度检测模块、湿度检测模块、烟感检测模块、电流检测模块和电压检测模块，利用数据计算单元进行各检测数据的分析，解决边缘计算问题，进行事故预防告警，通过存储单元记录实时检测数据，形成历史数据和事故信息记录。
8.根据权利要求1所述的总线制模块化物联网智能计量箱，其特征在于，所述计量箱内设置有与电源控制单元线性连接的5V电源接口和12V电源接口，所述5V电源接口和12V电源接口采用USB类型的电源接口。
9.根据权利要求1所述的总线制模块化物联网智能计量箱，其特征在于，所述功能模块包括网络通讯模块，赋予每个箱体唯一的ID。
10.根据权利要求1所述的总线制模块化物联网智能计量箱，其特征在于，所述存储单元包括用于记录关键数据的黑盒子存储模块，邻近计量箱中的黑盒子存储模块相互备份。
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