CN203909603U - 一种用于变电站端子箱温湿度监控的通信管理机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于变电站端子箱温湿度监控的通信管理机，包括MCU微处理器模块、SP3232芯片、电源模块、显示及状态指示模块、GPRS通信模块、SIM卡模块和ZigBeeRF模块，MCU微处理器模块分别与SP3232芯片、GPRS通信模块、ZigBeeRF模块和显示及状态指示模块电连接，通过架设远程监控平台和温湿度监控终端的连接通道，通过ZigBee无线传感器网络实现与温湿度监控终端的信息通信，既克服了现场布线难、维护量大等问题，又降低了数据传输的成本；而通过GPRS网络与远程监控平台通信，解决了现场没有通信线路的问题，从而实现了对端子箱的运行环境远程监视和对加热器、除湿机远程控制的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于实时监测变电站端子箱温湿度信息、并通过利用GPRS无线公网和ZigBee无线传感器网络传输进行数据传输的通信管理机。
背景技术
变电站端子箱是室外电气设备与室内测控、保护、通信等设备连接的中间环节。在变电站端子箱潮湿时，易导致直流二次回路对地绝缘电阻下降甚至绝缘电阻下降到零，从而造成直流正或负电源接地。目前部分变电站端子箱都配备有凝露传感器，根据物体表面温度和界面气体的相对湿度而检测出湿润的水分。但是，如果不对其运行情况进行监控，一旦加热器无法工作，给电力***安全运行带来影响。
现有的变电站端子箱温湿度远程监控***可分为有线通信型和无线通信型。有线通信型变电站端子箱温湿度监控可把数据传输给远端监控平台，但有线通信存在布线困难且维护量大等问题；无线通信型的变电站端子箱温湿度远程监控***多为监控节点直接通过GPRS无线公网与远端监控平台进行数据交换，但由于温湿度监控节点过多，多个GPRS节点与监控主站连接易造成数据多并发问题和后期成本的增加。
发明内容
本实用新型的目的在于改变以往变电站端子箱温湿度远程监控***的通信现状，提供一种用于变电站端子箱温湿度监控的通信管理机，通信管理机通过ZigBee无线传感器网络接收各温湿度监控终端上传的温湿度值，统一管理和存储，并统一通过GPRS无线公网发送至远方监控平台，避免了布线困难等问题，且通过一个GPRS节点与远方监控平台连接避免了数据多并发问题和节约了成本。
本实用新型，包括MCU微处理器模块、SP3232芯片、电源模块、显示及状态指示模块、GPRS通信模块、SIM卡模块和ZigBee RF模块，MCU微处理器模块分别与SP3232芯片、GPRS通信模块和ZigBee RF模块电连接，显示及状态指示模块的输入端分别与GPRS通信模块、ZigBee RF模块和MCU微处理器模块的输出端连接，GPRS通信模块与SIM卡模块电连接，电源模块为GPRS通信模块提供电压为3.75V的电源，为其它模块提供电压为3.3V的电源。
本实用新型，所述MCU微处理器模块选用Rabbit公司工业级RCM6700系列单片机，该单片机拥有一个USB接口、一个以太网口及6个高速UART接口，串口也叫串行接口，UART接口是串行接口，6个高速UART接口为串口A、串口B、串口C、串口D、串口E、串口F；其中，串口A与SP3232芯片电连接提供RS-232通信接口，作为调试及程序下载口；串口C与ZigBee RF模块电连接，ZigBee RF模块再与温湿度监控终端无线连接；串口E与GPRS通信模块电连接，串口B、串口D、串口F和USB接口及以太网口均为空置。
本实用新型，所述ZigBee RF模块选用型号为digi公司的XBEE模块，MCU微处理器通过ZigBee RF模块及ZigBee天线与温湿度监控终端交换数据，其接收内容为各温湿度监控终端上传的温湿度值，其下发内容为加热板和除湿机启停的控制命令。
本实用新型，所述GPRS通信模块采用中兴ME3000 GPRS模块，GPRS模块通过I/O接口与SIM卡模块连接，读取SIM卡的信息，GPRS通信模块通过GPRS天线再与远方监控平台无线连接，实现与远方监控平台的数据交换，包括集中上发给远方监控平台的温湿度值以及接收远方监控平台的控制命令，MCU模块通过标准AT命令控制GPRS通信模块实现数据传送。
本实用新型，采用GPRS无线公网单点远程通信并结合ZigBee无线传感器网络短距离多点通信的方式用于变电站端子箱温湿度监控。
本实用新型，采用ZigBee RF模块为数据无线通信模块，基于IEEE 802.15.4标准的ZigBee协议，网架结构为Mesh架构，模块配置成协调器方式，负责组建并管理ZigBee网络。
本实用新型，采用每隔两分钟上传心跳包来监测变电站端子箱温湿度监控***的通信连接情况，若未收到确认帧则重连来确保变电站端子箱温湿度监控通信的可靠性。
本实用新型，通过架设远程监控平台和温湿度监控终端的连接通道，通过ZigBee无线传感器网络实现与温湿度监控终端的信息通信，既克服了现场布线难、维护量大等问题，又降低了数据传输的成本；而通过GPRS网络与远程监控平台通信，解决了现场没有通信线路的问题。通信管理机的自诊断自重连功能保证了现场数据通信的可靠性，从而实现了对端子箱的运行环境远程监视和对加热器、除湿机远程控制的目的。
附图说明
图1为实施例一种用于变电站端子箱温湿度监控的通信管理机结构原理方框图；图2为通信管理机与远方监控平台和温湿度监控终端通过GPRS和ZigBee网络连接的结构原理示意图。
具体实施方式
参照附图，一种用于变电站端子箱温湿度监控的通信管理机，包括MCU微处理器模块、SP3232芯片、电源模块、显示及状态指示模块、GPRS通信模块、SIM卡模块和ZigBee RF模块，MCU微处理器模块分别与SP3232芯片、GPRS通信模块和ZigBee RF模块电连接，显示及状态指示模块的输入端分别与GPRS通信模块、ZigBee RF模块和MCU微处理器模块的输出端连接，GPRS通信模块与SIM卡模块电连接，电源模块为GPRS通信模块提供电压为3.75V的电源，为其它模块提供电压为3.3V的电源。各模块的结构及功能如下：
1、MCU微处理器模块：选用Rabbit公司工业级RCM6700系列单片机，该单片机拥有一个USB接口、一个以太网口及6个高速UART接口，串口也叫串行接口，UART接口是串行接口，6个高速UART接口为串口A、串口B、串口C、串口D、串口E、串口F；其中，串口A与SP3232芯片（RS-232串口通讯模块）电连接提供RS-232通信接口，作为调试及程序下载口；串口C与ZigBee RF模块电连接，ZigBee RF模块通过ZigBee天线再与温湿度监控终端无线连接；GPRS通信模块采用中兴ME3000 GPRS模块，串口E与GPRS通信模块电连接，GPRS通信模块通过GPRS天线再与远方监控平台无线连接，实现与远方监控平台的数据交换，包括集中上发给远方监控平台的温湿度值以及接收远方监控平台的控制命令，MCU模块通过标准AT命令控制GPRS通信模块实现数据传送，串口B、串口D、串口F和USB接口及以太网口均为空置。
2、电源模块：将100~200V交流电压转换成5V直流电压，在经过带隔离的DC-DC变换器分别转成3.3V和3.75V直流电源，供给其他模块使用，其中GPRS通信模块的供电电压为3.75V，其他模块的供电电压为3.3V。
3、MCU模块板载的实时时钟确保上传数据附带精确时间，芯片内置1MB SRAM存储器和4MB Serial Flash板载存储器分别用于程序运行和数据存储，存储数据包括温湿度监控终端上传的温湿度数据，用以防止突然断电导致数据丢失以及远程监控平台随时查询参数。
4、显示及状态指示模块可以显示每个温湿度监控终端的温湿度值以及相应的地址信息，***供电、GPRS模块及ZigBee RF模块的运行状态可以通过状态指示灯直接显示，具体包括：***供电状态、GPRS连接状态、TCP连接状态、GPRS信号状态、ZigBee通信状态。
5、GPRS通信模块采用中兴ME3000模块，MCU模块采用串口E与中兴ME3000模块连接，实现与远方监控平台的数据交换，包括集中上发给远方监控平台的温湿度值以及接收远方监控平台的控制命令。MCU模块通过标准AT命令控制GPRS通信模块实现数据传送。
6、GPRS模块通过I/O接口与SIM卡模块连接，读取SIM卡的信息，并通过GPRS天线实现与远方设备的信息交互。
7、MCU模块采用串口C与ZigBee RF模块连接，MCU（微处理器）通过ZigBee RF模块与温湿度监控终端交换数据，其接收内容为各温湿度监控终端上传的温湿度值，其下发内容为加热板和除湿机启停的控制命令。
8、ZigBee RF模块为数据无线通信模块，采用基于IEEE 802.15.4标准的ZigBee协议，网架结构采用Mesh架构，ZigBee通信采用免费的2.4GHz信道，通过2.4GHz的ZigBee天线进行数据传输。ZigBee RF模块配置成协调器方式，负责组建并管理ZigBee网络。
9、MCU模块通过每隔两分钟发送一个心跳包到远方监控平台来监测GPRS连接状态，若未收到远方监控平台的确认帧，则重新连接GPRS，确保GPRS掉线后及时连上。
本实施例，其工作流程为：通信管理机上电后，通过电源模块把交流电压转换成直流低压分别给GPRS模块、ZigBee RF模块和微处理器上电。微处理器上电后开始多任务同时运行，微处理器将主站IP地址配置到GPRS模块中，GPRS模块上电自动向主站申请连接，待主站对连接响应后，主站和通信管理机便建立起透明的数据连接。同时微处理器通过ZigBee RF模块接收温湿度监控终端上传的数据，并对数据进行解析、存储和处理，5分钟后（时间可设）将最新数据统一通过GPRS模块传送到主站，同时微处理器每隔两分钟通过GPRS模块向主站发送心跳包。
本实用新型，所涉及的英文或缩写的含义为：GPRS：分组无线服务技术；ZigBee：一种低功耗的近距离无线组网通讯技术；UART：通用异步收发传输器；TCP：传输控制协议；IEEE：电气和电子工程师协会；Mesh：无线网格网络。
Claims (4)
1.一种用于变电站端子箱温湿度监控的通信管理机，其特征在于：包括MCU微处理器模块、SP3232芯片、电源模块、显示及状态指示模块、GPRS通信模块、SIM卡模块和ZigBee RF模块，MCU微处理器模块分别与SP3232芯片、GPRS通信模块和ZigBee RF模块电连接，显示及状态指示模块的输入端分别与GPRS通信模块、ZigBee RF模块和MCU微处理器模块的输出端连接，GPRS通信模块与SIM卡模块电连接，电源模块为GPRS通信模块提供电压为3.75V的电源，为其它模块提供电压为3.3V的电源。
2.根据权利要求1所述的通信管理机，其特征在于：所述MCU微处理器模块选用Rabbit公司工业级RCM6700系列单片机，该单片机拥有一个USB接口、一个以太网口及6个高速UART接口，6个高速UART接口为串口A、串口B、串口C、串口D、串口E、串口F；其中，串口A与SP3232芯片电连接提供RS-232通信接口，作为调试及程序下载口；串口C与ZigBee RF模块电连接；串口E与GPRS通信模块电连接，串口B、串口D、串口F和USB接口及以太网口均为空置。
3.根据权利要求1所述的通信管理机，其特征在于：所述ZigBee RF模块选用型号为digi公司的XBEE模块，MCU微处理器通过ZigBee RF模块及ZigBee天线与温湿度监控终端交换数据，其接收内容为各温湿度监控终端上传的温湿度值，其下发内容为加热板和除湿机启停的控制命令。
4.根据权利要求1所述的通信管理机，其特征在于：所述GPRS通信模块采用中兴ME3000 GPRS模块，GPRS模块通过I/O接口与SIM卡模块连接，读取SIM卡的信息， GPRS通信模块通过GPRS天线再与远方监控平台无线连接，实现与远方监控平台的数据交换，包括集中上发给远方监控平台的温湿度值以及接收远方监控平台的控制命令，MCU模块通过标准AT命令控制GPRS通信模块实现数据传送。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105137954A (zh) * | 2015-09-30 | 2015-12-09 | 上海电力学院 | 一种变电站温湿度实时在线监测*** |
| CN105610462A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-05-25 | 泰豪电源技术有限公司 | 一种发电机组用无线数据传输模块dtu |
| CN106535361A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-03-22 | 江南大学 | 一种应用于远程监控***的双无线通讯装置 |
| CN107887979A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-04-06 | 广东电网有限责任公司肇庆供电局 | 一种户外端子箱智能防潮***及其防潮监控方法 |
-
2014
- 2014-06-26 CN CN201420352913.5U patent/CN203909603U/zh not_active Expired - Lifetime
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