CN210744827U - 一种电网物联*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电网物联***，包括：至少一个边缘计算装置和至少一个数据采集装置，其中，所述数据采集装置将采集到的数据传输至边缘计算装置。通过布置多个数据采集装置和多个边缘计算装置能够有效提高监控覆盖范围；边缘计算装置直接处理数据，实时性强；经过边缘计算装置的处理后，不需要将大量的数据发送至中心端，数据传输速度快。边缘计算装置在电网物联***中，能够处数据采集装置理采集到的数据，而不需要将大量数据上传到中心端，其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足电力配电、变电、台区实时业务、应用智能、安全等方面的基本需求。

Description

一种电网物联***

技术领域

本实用新型涉及电网领域，尤其涉及一种电网物联***。

背景技术

国家电网在2019年两会报告以及在多个场合提出了“三型两网”的战略目标，同时提出了建设世界一流能源互联网企业的重要物质基础是要建设运营好“两网”，即“坚强智能电网”和“泛在电力物联网”。目前，泛在电力物联网建设正稳步进行，基础支撑、数据共享和对内对外业务等六大领域任务已先后开展。然而，物联网整体建设与应用仍存在不足。在终端方面，配电、用电侧等终端采集监控覆盖不足，实时性不强；终端智能化水平较低；在网络方面：通信接入网带宽不足；电网调控业务专用通道存在带宽瓶颈；缺乏端到端的泛在通信网解决方案。

综上所述，需要提供一种能够提高监控覆盖范围，实时性强，数据传输速度快的电网物联***。

实用新型内容

为解决以上问题，本实用新型提出一种电网物联***，包括：至少一个边缘计算装置和至少一个数据采集装置，其中，所述数据采集装置将采集到的数据传输至边缘计算装置。

优选地，所述边缘计算装置包括处理模块、数据发送模块、数据接收模块、存储模块、计算端控制模块、计算端接口模块和供电模块，所述处理模块通过发送端口与无线发送模块相连接，所述处理模块通过接收端口与数据接收模块相连接，所述存储模块和计算端控制模块分别与处理模块相连接，所述计算端接口模块与计算端控制模块相连接，所述供电模块通过供电端口分别与处理模块以及计算端控制模块相连接。

优选地，所述数据采集装置包括采集端控制模块、数据传输模块、采集端接口模块和电源模块，所述采集端控制模块通过发送端口与数据传输模块相连接，所述采集端接口模块与采集端控制模块相连，所述电源模块通过供电端口与采集端控制模块相连接。

优选地，所述处理模块包括多核CPU和内存单元。

优选地，所述数据接收模块包括LORA NC单元和数据接收天线。

优选地，所述数据发送模块包括4G单元或5G单元，还包括数据发送天线。

优选地，所述供电模块包括电源适配器和/或电池。

优选地，所述数据传输模块包括LORA单元和数据传输天线。

优选地，所述采集端控制模块包括微处理器或单片机，还包括温度传感器。

优选地，所述采集端接口模块包括RS485接口、RS232接口和电子隔离单元，所述RS485接口与电子隔离单元相连接。

本实用新型的优点在于：通过布置多个数据采集装置和多个边缘计算装置能够有效提高监控覆盖范围；数据采集装置和边缘计算装置均由硬件模块组成，其中，边缘计算装置实现了可以在电网节点直接处理数据，实时性强；经过边缘计算装置的现场处理后，不需要将大量的数据发送至中心端，只需要将处理后的数据发送至中心端，提高数据传输效率和速度。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方案的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用同样的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本实用新型提供的一种电网物联***的示意图；

图2是本实用新型提供的一种电网物联***的边缘计算装置示意图；

图3是本申请提供的一种电网物联***的数据采集装置的示意图；

图4是本申请提供的一种电网物联***的多个数据采集装置与多个边缘计算装置相连接的示意图；

图5是本申请提供的另一种电网物联***的数据采集装置的示意图。

具体实施方式

下面结合参照附图对本实用新型的示例性实施方式作进一步的说明。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

下面将结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

如图1所示，本实用新型的一种电网物联***，包括：至少一个边缘计算装置和至少一个数据采集装置，其中，所述数据采集装置将采集到的数据传输至边缘计算装置。

如图2所示，所述边缘计算装置包括处理模块、数据发送模块、数据接收模块、存储模块、计算端控制模块、计算端接口模块和供电模块，所述处理模块通过发送端口与无线发送模块相连接，所述处理模块通过接收端口与数据接收模块相连接，所述存储模块和计算端控制模块分别与处理模块相连接，所述计算端接口模块与计算端控制模块相连接，所述供电模块通过供电端口分别与处理模块以及计算端控制模块相连接。

所述边缘计算装置主要用于，对电网数据进行汇集、存储、处理和回传等，是整个电网物联***的边缘计算节点，可以较大程度降低数据的传输量，同时保证在需要的时候可以获取原始数据以支撑进一步的分析。

所述边缘计算装置通过计算端接口模块采集电网数据，采集到的电网数据通过计算端控制模块发送至处理模块进行处理。边缘计算装置将数据接收模块接收到的电网数据发送至处理模块进行处理。所述电网数据的原始数据以及处理后获得的电网数据，都存储在存储模块中。电网数据的原始数据以及处理后的数据都能够通过数据发送模块发送(回传)至数据中心。

如图3所示，所述数据采集装置包括采集端控制模块、数据传输模块、采集端接口模块和电源模块，所述采集端控制模块通过发送端口与数据传输模块相连接，所述采集端接口模块与采集端控制模块相连，所述电源模块通过供电端口与采集端控制模块相连接。

所述数据采集装置，通过采集端接口模块对电计量单元(电表)计量的电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、电压峰值和电流峰值等电网数据进行收集和存贮。采集端控制模块将采集到的电网数据定时通过低功耗无线通信模块(数据传输模块)发送至边缘计算装置。

电流、电压、电量以及三相夹角等电网数据可以通过采集端接口模块从电表侧读取。

所述处理模块包括多核CPU和内存单元。

所述数据接收模块包括LORA NC单元和数据接收天线。

所述LORA NC单元实现接收数据采集装置回传的用电网数据，通过协议转换，把接收到的电网数据，转成RS-485或RJ45以态网络数据，将转换后的数据发送到处理模块进行处理。

所述数据发送模块包括4G单元或5G单元，还包括数据发送天线。

所述数据发送模块主要用于大数据量的回传。通常情况下，边缘计算节点(边缘计算装置)的数据是无需回传到数据中心的，平时仅需要将处理后获得的统计结果的数据进行回传，数据量较小。当需要对数据进行进一步分析时，则需要将大量的原始电网数据回传至数据中心。4G网络和5G网络拥有较大的带宽，可以根据需要，选择4G单元或5G单元。

所述供电模块包括电源适配器和/或电池。

所述供电模块可以通过电源适配器取电，也可以从220V直接取电，当临时停电或者发生电力故障时，可以使用电池供电。

所述存储模块能够支持TF卡和SD卡等存储卡，可以灵活配置存储卡大小，满足不同应用场景需求。

所述数据传输模块包括LORA单元和数据传输天线。

LORA单元为低功耗无线传输模块，用于将采集到的电网数据回传到边缘计算装置。

所述计算端控制模块包括微处理器或单片机，还包括温度传感器。

所述计算端控制模块用于完成数据采集及发送等各种对电网数据的处理。

所述温度传感器用于检测设备的工作环境温度。

计算端接口模块包括RS485接口、RS232接口和电子隔离单元，所述RS485接口与电子隔离单元相连接。

RS485接口用于与电表对接，考虑到总线接构传输的可靠性，需要接电子隔离单元。RS232接口由于是标准的点对点对接，不存在总线冲突问题，无需接电子隔离单元。

计算端接口模块对电计量单元(电表)计量的电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、电压峰值和电流峰值等电网数据进行收集和存贮。计算端控制模块将采集到的电网数据发送至处理模块。

电流、电压、电量以及三相夹角等电网数据可以通过计算端接口模块从电表侧读取。

所述采集端控制模块包括微处理器或单片机，还包括温度传感器。

所述采集端控制模块用于完成数据采集及发送等各种对电网数据的处理。

温度传感器用于检测设备的工作环境温度。

所述采集端接口模块包括RS485接口、RS232接口和电子隔离单元，所述RS485接口与电子隔离单元相连接。

RS485接口用于与电表对接，考虑到总线接构传输的可靠性，需要接电子隔离单元。RS232接口由于是标准的点对点对接，不存在总线冲突问题，无需接电子隔离单元。

所述电源模块可以通过电源适配器取电，也可以从220V直接取电。

所述数据采集装置还支持室外防雨淋。

各数据采集装置通过采集端接口模块从电表上采集电网数据，将采集到的电网数据通过低功耗无线技术传输至对应的边缘计算装置，各边缘计算装置通过计算端接口模块采集电网数据，并对采集到的电网数据和接收到的电网数据进行汇集、存储和处理。在需要时，可以将处理结果或者原始数据通过大带宽无线网络回传至数据中心，进行进一步的分析。

如图4所示，数据采集装置A、数据采集装置B、数据采集装置C……数据采集装置N将采集到的电网数据发送至第一边缘计算装置。数据采集装置L、数据采集装置M、数据采集装置N将采集到的电网数据发送至第二边缘计算装置。在需要时，第一边缘计算装置和第二边缘计算装置可以将处理结果或者原始数据通过大带宽无线网络回传至数据中心。

如图5所示，优选的，数据采集装置的采集端控制模块采用单片机***，所述单片机***还包括看门狗，用于提升设备可靠性，在CPU***程序运行异常时，可以自动复位***，让***恢复正常。

优选的，数据采集装置的采集端控制模块还包括温度传感器，温度传感器用于检测设备工作环境温度，采用MCU内置温度传感器。

优选的，电源模块主要解决供电问题，可以从220V直接取电，或者采用适配器供电方式。

优选的，数据传输模块包括LORA模块、天线(LORA天线)；LORA模块为低功耗无线传输模块，用于将采集到的数据回传到边缘计算模块。

优选的，采集端接口模块包括RS485接口、RS232接口和电子隔离。

优选的，边缘计算装置的处理模块包括多核CPU和内存单元，可选的，可以采用1.4GHz 64位4核ARM Cortex-A53CPU，其中，考虑到局端运算需求相对较大，内存采用至少1G的容量。

优选的，多核CPU处理模块***优选的，使用linux***，支持多线程。

优选的，由于采集及存储的数据量在3GB/月以上(按照每台区10000个点位，每15分钟采集一次数据，单次数据为100字节估算)，存储模块通过支持TF卡，可以灵活配置存储卡大小，满足不同应用场景需求。

优选的，边缘计算装置的数据接收模块包括LORA NC单元和数据接收天线。

优选的，边缘计算装置的供电模块主要解决供电问题，包括电源适配器和/或电池。能够从220V直接取电，或者采用适配器供电方式，考虑到临时停电或者电力故障，还能够支持电池供电。

优选的，边缘计算装置还包括数据发送模块，数据发送模块包括4G单元或5G单元，还包括数据发送天线，将数据传送给控制中心。

优选的，边缘计算装置的计算端接口模块包括RS485接口、RS232接口和电子隔离。

优选的，边缘计算装置的计算端控制模块还包括看门狗和温度传感器。看门狗，用于提升设备可靠性，在CPU***程序运行异常时，可以自动复位***，让***恢复正常。温度传感器用于检测设备工作环境温度，采用MCU内置温度传感器。

本实施例的益处在于，通过布置多个数据采集装置和多个边缘计算装置能够有效提高监控覆盖范围；边缘计算装置直接处理数据，实时性强；经过边缘计算装置的处理后，不需要将大量的数据发送至中心端，数据传输速度快。边缘计算装置在电网物联***中，能够处数据采集装置理采集到的数据，而不需要将大量数据上传到中心端，其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足电力配电、变电、台区实时业务、应用智能、安全等方面的基本需求。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种电网物联***，其特征在于，包括：至少一个边缘计算装置和至少一个数据采集装置，其中，所述数据采集装置将采集到的数据传输至边缘计算装置，所述边缘计算装置包括处理模块、数据发送模块、数据接收模块、存储模块、计算端控制模块、计算端接口模块和供电模块，所述处理模块通过发送端口与无线发送模块相连接，所述处理模块通过接收端口与数据接收模块相连接，所述存储模块和计算端控制模块分别与处理模块相连接，所述计算端接口模块与计算端控制模块相连接，所述供电模块通过供电端口分别与处理模块以及计算端控制模块相连接。

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述数据采集装置包括采集端控制模块、数据传输模块、采集端接口模块和电源模块，所述采集端控制模块通过发送端口与数据传输模块相连接，所述采集端接口模块与采集端控制模块相连，所述电源模块通过供电端口与采集端控制模块相连接。

3.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述处理模块包括多核CPU和内存单元。

4.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述数据接收模块包括LORA NC单元和数据接收天线。

5.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述数据发送模块包括4G单元或5G单元，还包括数据发送天线。

6.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述供电模块包括电源适配器和/或电池。

7.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述数据传输模块包括LORA单元和数据传输天线。

8.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述采集端控制模块包括微处理器或单片机，还包括温度传感器。

9.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述采集端接口模块包括RS485接口、RS232接口和电子隔离单元，所述RS485接口与电子隔离单元相连接。

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