CN112885066A - 基于无线智能传感器的变电站少油设备监测*** - Google Patents

基于无线智能传感器的变电站少油设备监测*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***，前端采集终端，用于采集变电站少油设备的温度、压力检测数据并通过无线模块传输出去；中继器，与前端采集终端无线通讯，接收多个前端采集终端采集的数据并进行远程传输；无线通讯网关，接收中继器传输的信息并将电网通讯模块统一传输至远端的监控中心；本发明中前端采集终端和中继器均采用太阳能电池板和备用电池共同供电的供电方式，延长了***中前端采集终端和中继器的使用时间，前端采集终端通过无线模块将采集的温度、压力等信息传输给中继器，通过中继器上传至无线通信网关，对数据进行加密处理，最终通过网络信号传输至远端监控中心，***组件简单，安装成本低，监测数据可实现安全可靠的传输。

Description

基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***
技术领域
本发明涉及一种无线智能传感器在线监测***，具体涉及基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***。
背景技术
油温油压无线智能传感器在变电站中应用的特别广泛，开关柜、断路器等是电力***广泛使用的高压电器。这些传感器的可靠运行已成为供用电部门最关心的问题之一。
现有用于监控变电站少油设备都是通过监测温度和压力来实现；现有技术中的传感器所采集到的温度信息和压力信息无法传输至远端，因此人们必须现场读数；对于机械式的密度继电器，其现场读数(读表)也稍显复杂，有时对于传感器安装位置限制，无法准确的读取监测数据；
现有的监测传感器通过增加无线模块实现数据的传输，但是仅仅对于现场短距离的数据传输，这就要求监测人员对拿手持终端进行数据的接收，不能进行远距离数据和传输，并且将现场数据上传至远端监控中心，操作步骤繁琐，安装组织过于复杂，安装维护成果过高，在很多地方的推广遇到了阻碍。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***，其特征在于，包含：
-前端采集终端，用于采集变电站少油设备的温度、压力检测数据并通过无线模块传输出去；
-中继器，与前端采集终端无线通讯，接收多个前端采集终端采集的数据并进行远程传输；
-无线通讯网关，接收中继器传输的信息并将电网通讯模块统一传输至远端的监控中心；
所述前端采集终端包括：安装壳体，所述安装壳体内部设置隔挡，其中隔挡将安装壳体分为上层的电路板安装槽和下层的电池安装槽，所述电池安装槽的开口设置在安装壳体的侧边，所述电池安装槽为双层结构，所述安装壳体底部设置与三通阀连接的安装头；上盖，设置于安装壳体上侧并与安装壳体固定连接；第一太阳能电池板，设置在安装壳体侧边并安装壳体固定；保护壳，设置与第一太阳能电池板的外侧并与安装壳体固定连接；电路控制板，设置于电路板安装槽内并与安装壳体固定；第一充电电池，设置于电池安装槽的上层；传感器组件，设置于安装头内并与电路控制板电连接；所述隔挡的中间设置通孔，所述电路控制板的线路通过通孔与下层的充电电池和传感器组件电连接；
所述中继器包括：外壳和盖体，所述盖体的后侧通过旋转轴与外壳连接；所述外壳上设置第一安装孔，所述盖体上设置第二安装孔，所述盖体与外壳采用防盗螺栓通过第一安装孔和第二安装孔进行固定锁紧；
所述盖体包括第二太阳能电池板和盖体本体，所述盖体本体与外壳固定连接，所述盖体本体设置凹槽，所述凹槽内放置太阳能电池板，所述第二太阳能电池板与盖体本体通过防盗固定螺栓固定；
所述外壳的侧边设置用于安装LoRa天线的天线接口和用于对外接手持终端连接的接线端口；
所述外壳内部设置第二充电电池和电路板，所述第二充电电池与太阳能电池板连接，所述第二充电电池与电路板连接，所述电路板与天线接口和接线端口连接；所述外壳的侧边还设置单向呼吸孔；所述接线端口包括USB接口、电源接口和RS232接口。
作为本发明的一种优选实施方式：所述外壳内表面在第一安装孔的穿设位置和盖体内表面在第二安装孔的穿设位置设置用于密封绝缘的密封绝缘胶套，所述盖体内表面设置接线端口的线束穿设位置还设置用于密封绝缘的集线绝缘胶套。
作为本发明的一种优选实施方式：所述电路控制板包括：太阳能充电管理电路、微处理器、传感器接口、无线模块和充电电池；所述太阳能电池板通过太阳能充电管理电路向充电电池充电，所述太阳能充电管理电路的输出端连接充电电池，所述充电电池通过第一控制开关与微处理器连接，所述传感器接口与传感器组件的输出端连接，所述传感器接口的输出端连接微处理器的输入端，所述无线模块与微处理器的输出端连接。
作为本发明的进一步技术方案为，所述电路控制板还设置电池电压检测电路，用于对充电电池的电量进行检测，所述电池电压检测电路的输出端连接微处理器，所述微处理器的输出端连接第一电磁继电器，所述第一电磁继电器连接第一控制开关。
作为本发明的进一步技术方案为，还包括备用电池，所述备用电池通过第二控制开关与微处理器连接，所述微处理器的输出端连接第二电磁继电器，所述第二电磁继电器连接第二控制开关，所述备用电池设置在电池安装槽的下层。
作为本发明的进一步技术方案为，所述备用电池为锂氩电池。
作为本发明的一种优选实施方式：所述无线模块为LoRa模块，对应的，所述中继器上安装有LoRa天线；所述中继器上还安装有用于和远端监控中心通讯的4G天线；所述LoRa天线为470-510MHz天线；所述4G/5G天线为LTE全向玻璃钢天线。
作为本发明的一种优选实施方式：所述前端采集终端与中继器的传输、中继器与云端监控中心的传输采用LoRa、WIFI、NB-IoT、4G、5G、3G中的一种或两种。
作为本发明的一种优选实施方式：每个中继器通讯连接的前端采集终端的数量小于等于36个；所述中继器的电池供电电压为3.7V；中继器的电路板的传输通讯芯片为SX1302，中继器的电路板的处理器为MCU或IMX6UL ARM。
本发明有益效果是：
本发明实施例中，前端采集终端和中继器均采用太阳能电池板和备用电池共同供电的供电方式，延长了***中前端采集终端和中继器的使用时间，前端采集终端通过连接头安装在待检测管道上，安装方便，只需在原有管道上增加前端采集终端即可，前端采集终端通过无线模块将采集的温度、压力等信息传输给中继器，通过中继器上传至无线通信网关，对数据进行加密处理，最终通过网络信号传输至远端监控中心，***组件简单，安装成本低，监测数据可实现安全可靠的传输。
附图说明
图1为本发明提出的基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***结构图；
图2为本发明提出的前端采集模块结构图；
图3为本发明提出的前端采集模块剖视图；
图4为本发明提出的前端采集模块电路控制图；
图5为本发明提出的中继器电路控制图；
图6为本发明提出的中继器的一种具体实施方式结构示意图；
图7为本发明提出的中继器的一种具体实施方式结构示意图；
图8为本发明提出的中继器的一种具体实施方式结构示意图；
图9为本发明提出的中继器的一种具体实施方式结构示意图；
图10为本发明提出的中继器的一种具体实施方式结构示意图；
图11为本发明提出的中继器的一种具体实施方式结构示意图；
附图标记说明：
10-前端采集终端，20-中继器，30-无线通讯网关，40-监控中心；
101-安装壳体，1012-安装头，102-上盖，103-第一太阳能电池板，104-保护壳，105-电路控制板，106-第一充电电池，107-传感器组件；
201-外壳，202-盖体，203-旋转轴，204-第二安装孔，205-第二安装孔， 206-防盗螺栓，207-第二太阳能电池板，208-上盖本体，209-防盗固定螺栓， 210-天线接口，211-接线端口，212-第二充电电池，213-电路板，214-呼吸孔， 215-密封绝缘胶套，216-集线绝缘胶套。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内侧”、“外侧”、“第一”、“第二”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：
如图1～11所示，其示出了本发明的具体实施方式，如图所示，本发明公开的基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***，包含：
-前端采集终端10，用于采集变电站少油设备的温度、压力检测数据并通过无线模块传输出去；
-中继器20，与前端采集终端无线通讯，接收多个前端采集终端采集的数据并进行远程传输；
-无线通讯网关30，接收中继器传输的信息并将电网通讯模块统一传输至远端的监控中心40；
前端采集终端10包括：安装壳体101，安装壳体101内部设置隔挡1011，其中隔挡1011将安装壳体分为上层的电路板安装槽和下层的电池安装槽，电池安装槽的开口设置在安装壳体101的侧边，电池安装槽为双层结构，安装壳体 101底部设置与三通阀连接的安装头1012；上盖102，设置于安装壳体101上侧并与安装壳体101固定连接；太阳能电池板103，设置在安装壳体101侧边并安装壳体101固定；保护壳104，设置与太阳能电池板103的外侧并与安装壳体 101固定连接；电路控制板105，设置于电路板安装槽内并与安装壳体101固定；第一充电电池106，设置于电池安装槽的上层；传感器组件107，设置于安装头 1012内并与电路控制板105电连接；隔挡1011的中间设置通孔，电路控制板 105的线路通过通孔与下层的第一充电电池106和传感器组件107电连接；
中继器20包括：外壳201和盖体202，盖体202的后侧通过旋转轴203与外壳201连接；外壳201上设置第一安装孔204，盖体202上设置第二安装孔 205，盖体202与外壳201采用防盗螺栓206通过第一安装孔204和第二安装孔 205进行固定锁紧；
盖体202包括第二太阳能电池板207和上盖本体208，上盖本体207与外壳 201固定连接，上盖本体208设置凹槽，凹槽内放置太阳能电池板207，太阳能电池板207与上盖本体208通过防盗固定螺栓209固定；
外壳201的侧边设置用于安装LoRa天线的天线接口210和用于对外接手持终端连接的接线端口211；
外壳201内部设置第二充电电池212和电路板213，第二充电电池212与第二太阳能电池板207连接，第二充电电池212与电路板213连接，电路板213 与天线接口210和接线端口211连接；外壳201的侧边还设置单向呼吸孔214；接线端口211包括USB接口、电源接口和RS232接口。
传感器组件包括用于测量温度和压力的温度传感器和压力传感器，具体根据连接的管道内部为油或气体可设置用于检测油温油压或检测气体的温度和压力传感器，也可以同时设置，具体以实际设计为准。
本发明实施例中，前端采集终端和中继器均采用太阳能电池板和备用电池共同供电的供电方式，延长了***中前端采集终端和中继器的使用时间，前端采集终端通过连接头安装在待检测管道上，安装方便，只需在原有管道上增加前端采集终端即可，前端采集终端通过无线模块将采集的温度、压力等信息传输给中继器，通过中继器上传至无线通信网关，对数据进行加密处理，最终通过网络信号传输至远端监控中心。***组件简单，安装成本低，监测数据可实现安全可靠的传输。
本发明实施例中，外壳201内表面在第一安装孔204的穿设位置和盖体202 内表面在第二安装孔205的穿设位置设置用于密封绝缘的密封绝缘胶套215，外壳201内表面设置接线端口的线束穿设位置还设置用于密封绝缘的集线绝缘胶套216。密封绝缘胶套可实现中继器内部的密封和绝缘，大大提高了长期户外使用的可靠性。
电路控制板包括：太阳能充电管理电路、微处理器、传感器接口、无线模块和充电电池；所述太阳能电池板通过太阳能充电管理电路向充电电池充电，所述太阳能充电管理电路的输出端连接充电电池，所述充电电池通过第一控制开关与微处理器连接，所述传感器接口与传感器组件的输出端连接，所述传感器接口的输出端连接微处理器的输入端，所述无线模块与微处理器的输出端连接。电路控制板还设置电池电压检测电路，用于对充电电池的电量进行检测，所述电池电压检测电路的输出端连接微处理器，所述微处理器的输出端连接第一电磁继电器，所述第一电磁继电器连接第一控制开关。
安装壳体101内部还设置备用电池108，所述备用电池108通过第二控制开关与微处理器连接，所述微处理器的输出端连接第二电磁继电器，所述第二电磁继电器连接第二控制开关，所述备用电池设置在电池安装槽的下层，备用电池为锂氩电池。
无线模块为LoRa模块，对应的，中继器上安装有LoRa天线；中继器上还安装有用于和远端监控中心通讯的4G/5G天线；所述LoRa天线为470-510MHz 天线；所述4G/5G天线为LTE全向玻璃钢天线。前端采集终端与中继器的传输、中继器与云端监控中心的传输采用LoRa、WIFI、NB-IoT、4G、5G、3G中的一种或两种。本实施例公开的结构中，中继器与前端采集终端通过LoRa实现无线通讯，中继与远端通过4G/5G实现传输，实现便捷可靠的无线组网和无线在线监测。
每个中继器通讯连接的前端采集终端的数量小于等于36个；所述中继器的电池供电电压为3.7V；中继器的电路板的传输通讯芯片为SX1302，中继器的电路板的处理器为MCU或IMX6UL ARM。
每个中继器通讯连接的前端采集终端的数量小于等于36个；所述中继器的电池供电电压为3.7V；中继器的电路板412的传输通讯芯片为SX1302，中继器的电路板412的处理器为MCU或IMX6UL ARM。有利于在保证可靠传输的情况下尽可能的降低功耗，整个效率通过基础的硬件加上对识别算法的整合就能够实现更低的功耗，保证了至少7年的设计寿命。
上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，这些变化涉及本领域技术人员所熟知的相关技术，这些都落入本发明专利的保护范围。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (9)

1.基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***，其特征在于，包括：
-前端采集终端，用于采集变电站少油设备的温度、压力检测数据并通过无线模块传输出去；
-中继器，与前端采集终端无线通讯，接收多个前端采集终端采集的数据并进行远程传输；
-无线通讯网关，接收中继器传输的信息并将电网通讯模块统一传输至远端的监控中心；
所述前端采集终端包括：安装壳体，所述安装壳体内部设置隔挡，其中隔挡将安装壳体分为上层的电路板安装槽和下层的电池安装槽，所述电池安装槽的开口设置在安装壳体的侧边，所述电池安装槽为双层结构，所述安装壳体底部设置与三通阀连接的安装头；上盖，设置于安装壳体上侧并与安装壳体固定连接；第一太阳能电池板，设置在安装壳体侧边并安装壳体固定；保护壳，设置与第一太阳能电池板的外侧并与安装壳体固定连接；电路控制板，设置于电路板安装槽内并与安装壳体固定；第一充电电池，设置于电池安装槽的上层；传感器组件，设置于安装头内并与电路控制板电连接；所述隔挡的中间设置通孔，所述电路控制板的线路通过通孔与下层的第一充电电池和传感器组件电连接；
所述中继器包括：外壳和盖体，所述盖体的后侧通过旋转轴与外壳连接；所述外壳上设置第一安装孔，所述盖体上设置第二安装孔，所述盖体与外壳采用防盗螺栓通过第一安装孔和第二安装孔进行固定锁紧；所述盖体包括第二太阳能电池板和盖体本体，所述盖体本体与外壳固定连接，所述盖体本体设置凹槽，所述凹槽内放置第二太阳能电池板，所述第二太阳能电池板与盖体本体通过防盗固定螺栓固定；所述外壳的侧边设置用于安装LoRa天线的天线接口和用于对外接手持终端连接的接线端口；所述外壳内设置第二充电电池和电路板，所述第二充电电池与第二太阳能电池板连接，所述第二充电电池与电路板连接，所述电路板与天线接口和接线端口连接；所述外壳的侧边还设置单向呼吸孔；所述接线端口包括USB接口、电源接口和RS232接口。
2.如权利要求1所述的基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***，其特征在于：所述外壳内表面在第一安装孔的穿设位置和盖体内表面在第二安装孔的穿设位置设置用于密封绝缘的密封绝缘胶套，所述盖体内表面设置接线端口的线束穿设位置还设置用于密封绝缘的集线绝缘胶套。
3.如权利要求1所述的基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***，其特征在于：所述电路控制板包括：太阳能充电管理电路、微处理器、传感器接口、无线模块和充电电池；所述太阳能电池板通过太阳能充电管理电路向充电电池充电，所述太阳能充电管理电路的输出端连接充电电池，所述充电电池通过第一控制开关与微处理器连接，所述传感器接口与传感器组件的输出端连接，所述传感器接口的输出端连接微处理器的输入端，所述无线模块与微处理器的输出端连接。
4.如权利要求3所述的基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***，其特征在于：所述电路控制板还设置电池电压检测电路，用于对充电电池的电量进行检测，所述电池电压检测电路的输出端连接微处理器，所述微处理器的输出端连接第一电磁继电器，所述第一电磁继电器连接第一控制开关。
5.如权利要求3所述的基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***，其特征在于：所述前端采集终端还包括备用电池，所述备用电池通过第二控制开关与微处理器连接，所述微处理器的输出端连接第二电磁继电器，所述第二电磁继电器连接第二控制开关，所述备用电池设置在电池安装槽的下层。
6.如权利要求5所述的基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***，其特征在于：所述备用电池为锂氩电池。
7.如权利要求3所述的基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***，其特征在于：所述无线模块为LoRa模块，对应的，所述中继器上安装有LoRa天线；所述中继器上还安装有用于和远端监控中心通讯的4G天线；所述LoRa天线为470-510MHz天线；所述4G天线为LTE全向玻璃钢天线，频段范围为698-2700MHz。
8.如权利要求1所述的基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***，其特征在于：所述前端采集终端与中继器的传输、中继器与云端监控中心的传输采用LoRa、WIFI、NB-IoT、4G、5G、3G中的一种或两种。
9.如权利要求1所述的基于无线智能传感器的变电站少油设备监测***，其特征在于：每个中继器通讯连接的前端采集终端的数量小于等于36个；所述中继器的电池供电电压为3.7V；中继器的电路板的传输通讯芯片为SX1302，中继器的电路板的处理器为MCU或IMX6ULARM。
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