CN111696301A - 一种基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置及*** - Google Patents

一种基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置及*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及能源安全管理技术领域，特别涉及一种基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置及***，基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置包括：电气信息采集单元、线缆温度感知单元、微控制单元、电源管理单元、LoRaWAN射频单元，各功能单元之间进行通信及数据传输。基于LoRaWAN技术的电气火灾监控***包括：基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置、LoRaWAN物联网关、物联接入平台、参数配置及SaaS平台，各功能模块之间进行通信及数据传输。本发明提供的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置和***，通过LoRaWAN技术实现数据的传输，具有传输信号质量高、传输距离大以及功耗低的优点。

Description

一种基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置及***
技术领域
本发明涉及能源安全管理技术领域，特别涉及一种基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置及***。
背景技术
电能是人类最重要的能源之一，电能具有清洁无污染的优点，已经逐步取代传统能源。随着生产和生活用电量大幅度增加，电气火灾作为一种主要灾害类型，给人民的生命和财产造成损失也与日俱增多。尤其是进入21世纪后，我国的电气灾害形势愈加严峻，无论是发生率，还是造成生命财产损失，均居各类之首。在物联网技术不断发展和趋于成熟，电气火灾智能设备及管理***依赖传统布线方式进行，部分无线方式利用2G/3G/4G蜂窝网络，这种类型的方式造成了用户建设成本高起、建设周期长、后期维护不便。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的电气火灾监控***依赖传统布线方式进行，安装部署难、故障排查难、建设成本高的技术问题，提供了一种基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置及***。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置，包括：
电气信息采集单元，用于采集用电网的电气参数；
线缆温度感知单元，用于采集线缆的线温参数；
微控制单元，从电气信息采集单元获取电气参数，以及从线缆温度感知单元获取线温参数；将电气参数和线温参数进行AD转换为用电数据；
电源管理单元，用于提供各功能单元所需的电压，并通过微控制单元将对应的电压值分配到各功能单元上；
LoRaWAN射频单元，用于实现与物联网的双向无线通讯。
其优选方案中，所述用电网的电气参数包括：用电设备的电压、电流、功率、电量、电力质量、漏电、温度、漏电、温度、过压、欠压、缺相和/或过流参数。
其优选方案中，还包括：
外部存储单元，与所述微控制单元数据交互，用于存储电气参数和线温参数、各功能单元的配置信息及运行数据。
其优选方案中，还包括：
显示单元，与所述微控制单元数据交互，用于实时显示电气参数、线温参数、配置信息及用电网的运行状态。
本发明还提供了一种基于LoRaWAN技术的电气火灾监控***，包括：
基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置，用于采集用电网的电气参数、线缆的线温参数，并对采集的数据进行AD转换；
LoRaWAN物联网关，用于和电气火灾监控装置中的LoRaWAN射频单元建立无线通信，获取经过AD转换后的电气参数及线温参数；
物联接入平台，用于对电气火灾监控装置中的LoRaWAN射频单元和LoRaWAN物联网关进行网络参数配置，以及进行网络状态监测、数据归一化、解析和数据推送服务；
SaaS平台，用于从LoRaWAN物联网关获取电气参数和线温参数，实现数据的分析、查询及报表；并对数据进行监测，在数据异常时进行报警。
其优选方案中，LoRaWAN物联网关通过4G、5G或LAN网络将电气参数和线温参数发送至所述SaaS平台。
其优选方案中，所述SaaS平台包括：
接入管理模块，用于从LoRaWAN物联网关获取用电数据；
数据归一化模块，将用电数据进行计算并进行归一化处理；
数据存储模块，从所述数据归一化模块获取处理后的用电数据并进行存储；
数据处理模块，用于根据输入指令从所述数据存储模块调取用电数据，并对用电数据进行查询、以及监测所述用电信号是否异常，在用电信号异常时发出报警指令。
其优选方案中，所述SaaS平台还包括：
查询功能模块，用于向所述数据处理模块输入查询指令，从所述数据处理模块获取根据查询指令筛选出的数据并予以显示。
其优选方案中，所述SaaS平台还包括：
报警功能模块，用于从所述数据处理模块获取报警指令并报警。
其优选方案中，所述SaaS平台还包括：
报表功能模块，用于从所述数据处理模块获取用电数据，并对用电数据分类报表输出。
本发明提供的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置及***至少具备以下有益效果或优点：
本发明提供的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置，通过电气信息采集单元采集用电网的电气参数，通过线缆温度感知单元采集线缆的线温参数，通过微控制单元从电气信息采集单元获取电气参数，以及从线缆温度感知单元获取线温参数；将电气参数和线温参数进行AD转换为用电数据；通过LoRaWAN射频单元实现与物联网的双向无线通讯。本发明提供的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控***，该***通过LoRaWAN物联网关和电气火灾监控装置中的LoRaWAN射频单元建立无线通信，获取经过AD转换后的电气参数及线温参数，通过物联接入平台对电气火灾监控装置中的LoRaWAN射频单元和LoRaWAN物联网关进行网络参数配置，以及进行网络状态监测、数据归一化、解析和数据推送服务，通过SaaS平台从LoRaWAN物联网关获取电气参数和线温参数，实现数据的分析、查询及报表；并对数据进行监测，在数据异常时进行报警。因此，本发明提供的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置和***，通过LoRaWAN技术实现数据的传输，具有传输信号质量高、传输距离大以及功耗低的优点；此外，由于通过LoRaWAN技术实现数据的传输，不需要进行大量布线，解决了安装部署难、故障排查难和建设成本高的技术问题。本发明提供的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置和***，能对用电网的各参数进行实时监控及处理，当出现异常时及时报警，可有效避免火灾造成的严重后果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控***结构示意图；
图3为本发明实施例提供的SaaS平台结构示意图。
其中，1-电气火灾监控装置，11-微控制单元，12-电气信息采集单元，13-电源管理单元，14-线缆温度感知单元，15-显示单元，16-外部存储单元，17-LoRaWAN射频单元，2-LoRaWAN物联网关,3-物联接入平台，4-SaaS平台，41-接入管理模块，42-数据归一化模块，43-数据存储模块，44-数据处理模块，45-查询功能模块，46-报警功能模块，47-报表功能模块、48-大数据分析功能模块。
具体实施方式
本发明针对现有技术中存在的电气火灾监控***依赖传统布线方式进行，安装部署难、故障排查难、建设成本高的技术问题，提供了一种基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置1及***。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图1，本实施例提供了一种基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置，主要包括：电气信息采集单元12、线缆温度感知单元14、微控制单元11、电源管理单元13、LoRaWAN射频单元17等功能模块。其中：
电气信息采集单元12用于采集用电网的电气参数；用电网的电气参数包括：用电设备的电压、电流、功率、电量、电力质量、漏电、温度、漏电、温度、过压、欠压、缺相和/或过流参数等。线缆温度感知单元14用于采集线缆的线温参数；线缆温度感知单元14采用一系列的温度传感器，温度传感器埋设在线缆的附近，通过温度传感器采集线温参数并上传至微控制单元11，传输方式采用有线或无线通信。微控制单元11用于从电气信息采集单元12获取电气参数，以及从线缆温度感知单元14获取线温参数；以及将电气参数和线温参数进行AD转换为用电数据。本实施例中，微控制单元11采用单片机。电源管理单元13用于提供各功能单元所需的电压，并通过微控制单元11将对应的电压值分配到各功能单元上，为各功能单元提供所需的电压。LoRaWAN射频单元17用于实现与物联网的双向无线通讯。
为实现数据的备份，方便对数据的调用，本实施例提供的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置1还设置有外部存储单元16。外部存储单元16与微控制单元11数据交互，用于存储电气参数和线温参数、各功能单元的配置信息及运行数据。本实施例中，外部存储单元16采用通过端口与微控制单元11连接。
本实施例提供的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置，还包括：显示单元15；显示单元15与微控制单元11数据交互，用于实时显示电气参数、线温参数、配置信息及用电网的运行状态。本发明实施例中，显示单元15采用液晶显示器。
实施例二
参见图2，本发明实施例还提供了一种基于LoRaWAN技术的电气火灾监控***，包括：基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置1、LoRaWAN物联网关2、物联接入平台3及SaaS平台4。其中：
基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置1，用于采集用电网的电气参数、线缆的线温参数，并对采集的数据进行AD转换。LoRaWAN物联网关2用于和电气火灾监控装置1中的LoRaWAN射频单元17建立无线通信，获取经过AD转换后的电气参数及线温参数。物联接入平台3用于对电气火灾监控装置1中的LoRaWAN射频单元17和LoRaWAN物联网关2进行网络参数配置，以及进行网络状态监测、数据归一化、解析和数据推送服务。SaaS平台4用于从LoRaWAN物联网关2获取电气参数和线温参数，实现数据的分析、查询及报表；并对数据进行监测，在数据异常时进行报警；本实施例中，LoRaWAN物联网关2通过4G、5G或LAN网络将电气参数和线温参数发送至SaaS平台4。
参见图2及图3，SaaS平台4包括：接入管理模块41、数据归一化模块42、数据存储模块43、数据处理模块44、查询功能模块45、报警功能模块46、报表功能模块47及大数据分析功能模块48。
接入管理模块41用于从LoRaWAN物联网关2获取用电数据，数据通过4G、5G或LAN网络进行传输。
数据归一化模块42将用电数据进行计算并进行归一化处理，以方便对庞大、复杂数据的处理。
数据存储模块43从数据归一化模块42获取处理后的用电数据并进行存储，数据存储模块43具有可读写功能，方便对数据的调用及修改。
数据处理模块44用于根据输入指令从数据存储模块43调取用电数据，并对用电数据进行查询、以及监测用电信号是否异常，在用电信号异常时发出报警指令；在数据的监测过程中，将获取的实时数据与设定的标准数据进行比对，若偏移设定的区间范围，则视为用电信号异常。
查询功能模块45用于向数据处理模块44输入查询指令，从数据处理模块44获取根据查询指令筛选出的数据并予以显示；在数据的查询过程中通过查询指令设置数据的筛选条件，从而过滤出符合条件的数据并输出显示。
报警功能模块46用于从数据处理模块44获取报警指令并报警。
报表功能模块47用于从数据处理模块44获取用电数据，并对用电数据分类报表输出，可与打印机等设备连接，以实现数据输出。大数据分析功能模块48用于从数据处理模块44获取数据并进行大数据分析。
本发明实施例提供的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置及***至少具备以下有益效果或优点：
本发明实施例提供的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置，通过电气信息采集单元采集用电网的电气参数，通过线缆温度感知单元采集线缆的线温参数，通过微控制单元从电气信息采集单元获取电气参数，以及从线缆温度感知单元获取线温参数；将电气参数和线温参数进行AD转换为用电数据；通过LoRaWAN射频单元实现与物联网的双向无线通讯。本发明实施例提供的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控***，该***通过LoRaWAN物联网关和电气火灾监控装置中的LoRaWAN射频单元建立无线通信，获取经过AD转换后的电气参数及线温参数，通过物联接入平台对电气火灾监控装置中的LoRaWAN射频单元和LoRaWAN物联网关进行网络参数配置，以及进行网络状态监测、数据归一化、解析和数据推送服务，通过SaaS平台从LoRaWAN物联网关获取电气参数和线温参数，实现数据的分析、查询及报表；并对数据进行监测，在数据异常时进行报警。因此，本发明实施例提供的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置和***，通过LoRaWAN技术实现数据的传输，具有传输信号质量高、传输距离大以及功耗低的优点；此外，由于通过LoRaWAN技术实现数据的传输，不需要进行大量布线，解决了安装部署难、故障排查难和建设成本高的技术问题。本发明实施例提供的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置和***，能对用电网的各参数进行实时监控及处理，当出现异常时及时报警，可有效避免火灾造成的严重后果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置，其特征在于，包括：
电气信息采集单元(12)，用于采集用电网的电气参数；
线缆温度感知单元(14)，用于采集线缆的线温参数；
微控制单元(11)，从电气信息采集单元(12)获取电气参数，以及从线缆温度感知单元(14)获取线温参数；将电气参数和线温参数进行AD转换为用电数据；
电源管理单元(13)，用于提供各功能单元所需的电压，并通过微控制单元(11)将对应的电压值分配到各功能单元上；
LoRaWAN射频单元(17)，用于实现与物联网的双向无线通讯。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的电气火灾监控装置，其特征在于，所述用电网的电气参数包括：用电设备的电压、电流、功率、电量、电力质量、漏电、温度、漏电、温度、过压、欠压、缺相和/或过流参数。
3.根据权利要求1所述的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置，其特征在于，还包括：
外部存储单元(16)，与所述微控制单元(11)数据交互，用于存储电气参数和线温参数、各功能单元的配置信息及运行数据。
4.根据权利要求1所述的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置，其特征在于，还包括：
显示单元(15)，与所述微控制单元(11)数据交互，用于实时显示电气参数、线温参数、配置信息及用电网的运行状态。
5.一种基于LoRaWAN技术的电气火灾监控***，其特征在于，包括：
基于LoRaWAN技术的电气火灾监控装置(1)，用于采集用电网的电气参数、线缆的线温参数，并对采集的数据进行AD转换；
LoRaWAN物联网关(2)，用于和电气火灾监控装置(1)中的LoRaWAN射频单元(17)建立无线通信，获取经过AD转换后的电气参数及线温参数；
物联接入平台(3)，用于对电气火灾监控装置(1)中的LoRaWAN射频单元(17)和LoRaWAN物联网关(2)进行网络参数配置，以及进行网络状态监测、数据归一化、解析和数据推送服务；
SaaS平台(4)，用于从LoRaWAN物联网关(2)获取电气参数和线温参数，实现数据的分析、查询及报表；并对数据进行监测，在数据异常时进行报警。
6.根据权利要求5所述的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控***，其特征在于，LoRaWAN物联网关(2)通过4G、5G或LAN网络将电气参数和线温参数发送至所述SaaS平台(4)。
7.根据权利要求5所述的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控***，其特征在于，所述SaaS平台(4)包括：
接入管理模块(41)，用于从LoRaWAN物联网关(2)获取用电数据；
数据归一化模块(42)，将用电数据进行计算并进行归一化处理；
数据存储模块(43)，从所述数据归一化模块(42)获取处理后的用电数据并进行存储；
数据处理模块(44)，用于根据输入指令从所述数据存储模块(43)调取用电数据，并对用电数据进行查询、以及监测所述用电信号是否异常，在用电信号异常时发出报警指令。
8.根据权利要求7所述的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控***，其特征在于，所述SaaS平台(4)还包括：
查询功能模块(45)，用于向所述数据处理模块(44)输入查询指令，从所述数据处理模块(44)获取根据查询指令筛选出的数据并予以显示。
9.根据权利要求7所述的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控***，其特征在于，所述SaaS平台(4)还包括：
报警功能模块(46)，用于从所述数据处理模块(44)获取报警指令并报警。
10.根据权利要求7所述的基于LoRaWAN技术的电气火灾监控***，其特征在于，所述SaaS平台(4)还包括：
报表功能模块(47)，用于从所述数据处理模块(44)获取用电数据，并对用电数据分类报表输出。
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