RU2807502C2

RU2807502C2 - Multifunctional telecommunications cabinet

Info

Publication number: RU2807502C2
Application number: RU2022126355A
Authority: RU
Inventors: Евгений Сергеевич Ромаскевич; Денис Дмитриевич Преснухин; Павел Викторович Колдомасов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ВОСТОКЭНЕРГОСЕРВИС"
Filing date: 2022-02-23
Publication date: 2023-11-15

Abstract

FIELD: telemechanics; telemetry.

SUBSTANCE: invention relates to the design of telemechanics cabinets for housing equipment for collecting, processing and transmitting telemetry signals and can be used for monitoring and controlling technological processes of electric and heat power facilities, industrial enterprises, water supply, oil and gas industries, utilities, transport, generating and network companies, transformer substations, energy facilities, industrial and similar enterprises. The technical result is the expansion of the functionality of the telecommunications cabinet (telemechanics) by ensuring the possibility of reliable uninterrupted transmission/collection of data on the state of energy, industry and housing and communal services facilities via the LP WAN radio channel (LoRaWAN protocol) over long distances (up to 40 km) with the ability to encrypt the transmitted data. The technical result is achieved in that the telecommunications cabinet contains a housing, inside of which telecommunications equipment and a power supply unit are located. A cover is attached to the cabinet body to form a closed space during assembly, inside which a mounting panel is rigidly fixed, on which telecommunications equipment is rigidly fixed, including a radio controller, a base station and a local LoRaWAN network server. One input/output of the radio controller is connected by wire to the input/output of the base station, and the other input/output of the radio controller is connected by wire to the input/output of the local LoRaWAN network server; the power inputs of the radio controller, base station and local LoRaWAN network server are connected by wire with power supply. In this case, the radio controller is configured to connect with input/output devices, metering devices, telecommunications cabinet control sensors and with antenna and channel-forming equipment. The local LoRaWAN network server is configured to create a LoRaWAN data transmission network and organize data exchange between LoRaWAN end devices and the MQTT broker, and the base station is configured to create LoRaWAN data transmission channels for data exchange between LoRaWAN end devices and the local LoRaWAN network server.

EFFECT: expansion of the functionality of the telecommunications cabinet (telemechanics) by ensuring the possibility of reliable uninterrupted transmission/collection of data on the state of energy, industry and housing and communal services facilities via the LP WAN radio channel (LoRaWAN protocol) over long distances (up to 40 km) with the ability to encrypt the transmitted data.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкциям шкафов телемеханики для размещения оборудования сбора, обработки и передачи сигналов телеметрии и может быть использована для мониторинга и управления технологическими процессами различных объектов автоматизации, включая объекты электро- и теплоэнергетики, промышленных предприятий, водоснабжения, нефтяной и газовой промышленности, коммунального хозяйства, транспорта, генерирующих и сетевых компаний, трансформаторных подстанций, энергетических объектов, промышленных и приравненных к ним предприятий.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to the design of telemechanics cabinets for housing equipment for collecting, processing and transmitting telemetry signals and can be used for monitoring and controlling technological processes of various automation facilities, including electrical and thermal power facilities, industrial enterprises, water supply, oil and gas industry, utilities, transport, generating and network companies, transformer substations, energy facilities, industrial and similar enterprises.

Из уровня техники известен шкаф телекоммуникационный, принятый в качестве наиболее близкого решения, содержащий корпус, внутри которого размещено телекоммуникационное оборудование с системой электропитания (см. патент на ПМ RU №188938, опубл. 30.04.2019 г.).A telecommunications cabinet is known from the prior art, adopted as the closest solution, containing a housing inside which telecommunications equipment with a power supply system is located (see patent for PM RU No. 188938, published on April 30, 2019).

Недостатком наиболее близкого решения является отсутствие возможности бесперебойной работы (приема и передачи данных) в местах, где отсутствуют проводные и беспроводные каналы передачи данных, отсутствие средств создания беспроводных каналов передачи информации, с помощью которых возможна передача небольших по объему данных на дальние (до 40 км) расстояния по технологии LPWAN (протокол LoRaWAN) с использованием безлицензионных радиочастотных диапазонов, с целью сбора информации от оконечных устройств, использующих протокол LoRaWAN (например: приборы учета электроэнергии, расхода горячей/холодной воды и т.п.).The disadvantage of the closest solution is the lack of possibility of uninterrupted operation (receiving and transmitting data) in places where there are no wired and wireless data transmission channels, the lack of means for creating wireless information transmission channels, with the help of which it is possible to transfer small amounts of data to long-distance (up to 40 km ) distances using LPWAN technology (LoRaWAN protocol) using license-free radio frequency bands, in order to collect information from end devices using the LoRaWAN protocol (for example: electricity meters, hot/cold water consumption, etc.).

Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание такого конструктивно цельного устройства, которое объединяло бы в себе аппаратно-программные средства для создания высоконадежной сети LoRaWAN и выполнения функций шкафа телекоммуникационного (телемеханики) с надежной работой без прерывания передачи данных и с обеспечением шифрования передаваемых данных.The technical problem solved by the invention is the creation of such a structurally integral device that would combine hardware and software to create a highly reliable LoRaWAN network and perform the functions of a telecommunications cabinet (telemechanics) with reliable operation without interrupting data transmission and ensuring encryption of the transmitted data.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей шкафа телекоммуникационного (телемеханики) за счет обеспечения возможности надежной бесперебойной передачи/сбора данных о состоянии объектов энергетики, промышленности и ЖКХ по радиоканалу LP WAN (протокол LoRaWAN) на дальние расстояния (до 40 км) с возможностью шифрования передаваемых данных.The technical result of the invention is to expand the functionality of the telecommunications (telemechanics) cabinet by providing the possibility of reliable uninterrupted transmission/collection of data on the state of energy, industry and housing and communal services facilities via the LP WAN radio channel (LoRaWAN protocol) over long distances (up to 40 km) with the ability to encrypt the transmitted data.

Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что шкаф телекоммуникационный содержит корпус, внутри которого размещено телекоммуникационное оборудование и блок электропитания, к корпусу шкафа прикреплена крышка с образованием при сборке замкнутого пространства, внутри которого жестко закреплена монтажная панель, на которой жестко закреплено телекоммуникационное оборудование, включающее радиоконтроллер, базовую станцию и локальный сервер сети LoRaWAN, один вход/выход радиоконтроллера с помощью провода соединен с входом/выходом базовой станции, а другой вход/выход радиоконтроллера с помощью провода соединен с входом/выходом локального сервера сети LoRaWAN, питающие входы радиоконтроллера, базовой станции и локального сервера сети LoRaWAN с помощью провода соединены с блоком электропитания, при этом радиоконтроллер выполнен с возможностью соединения с устройствами ввода/вывода, приборами учета, датчиками управления шкафом телекоммуникационным и с антенным и каналообразующим оборудованием, локальный сервер сети LoRaWAN выполнен с возможностью создания сети передачи данных LoRaWAN и организации обмена данными между оконечными устройствами LoRaWAN и MQTT брокером, а базовая станция выполнена с возможностью создания каналов передачи данных LoRaWAN для обмена данными между оконечными устройствами LoRaWAN и локальным сервером сети LoRaWAN.The technical result of the invention is achieved due to the fact that the telecommunications cabinet contains a housing, inside of which telecommunications equipment and a power supply unit are located; a cover is attached to the cabinet body to form a closed space during assembly, inside which a mounting panel is rigidly fixed, on which telecommunications equipment, including a radio controller, is rigidly fixed. , base station and local server of the LoRaWAN network, one input/output of the radio controller is connected by wire to the input/output of the base station, and the other input/output of the radio controller is connected by wire to the input/output of the local server of the LoRaWAN network, power inputs of the radio controller, base station and the local LoRaWAN network server are connected by wire to the power supply unit, while the radio controller is configured to connect with input/output devices, metering devices, telecommunications cabinet control sensors and with antenna and channel-forming equipment, the local LoRaWAN network server is configured to create a transmission network LoRaWAN data and organizing data exchange between LoRaWAN end devices and the MQTT broker, and the base station is designed to create LoRaWAN data channels for data exchange between LoRaWAN end devices and the local LoRaWAN network server.

Кроме того, радиоконтроллер может включать в себя модуль электропитания, процессорный модуль, модуль сети передачи данных и координат, интерфейсный модуль, модуль ввода/вывода сигналов, модуль часов реального времени, SMA разъемы для внешних антенн, держатель SIM-карт, слот для SD-карт, модуль индикации работы, модуль передачи и управления с радиомодулем, при этом радиомодуль выполнен на базе технологии LP WAN и имеет микроконтроллер с программным обеспечением, приемопередатчик и интегральную схему отечественного производства первого уровня для контроля доступа и защиты передачи данных.In addition, the radio controller may include a power supply module, a processor module, a data and coordinate network module, an interface module, a signal input/output module, a real-time clock module, SMA connectors for external antennas, a SIM card holder, an SD slot cards, an operation indication module, a transmission and control module with a radio module, wherein the radio module is based on LP WAN technology and has a microcontroller with software, a transceiver and a domestically produced first-level integrated circuit for access control and data transmission protection.

Кроме того, локальный сервер сети LoRaWAN может включать в себя модуль электропитания, процессорный модуль, интерфейсный модуль, слот для SD-карт, модуль индикации работы.In addition, the local LoRaWAN network server may include a power supply module, a processor module, an interface module, an SD card slot, and an operation indication module.

Кроме того, базовая станция может включать в себя модуль электропитания, процессорный модуль, модуль передачи и управления, модуль сети передачи данных и координат, интерфейсный модуль, SMA разъемы для внешних антенн, держатель SIM-карт, слот для SD-карт, модуль индикации работы.In addition, the base station may include a power supply module, a processor module, a transmission and control module, a data and coordinate network module, an interface module, SMA connectors for external antennas, a SIM card holder, an SD card slot, and an operation indication module .

Кроме того, локальный сервер сети может быть соединен с блоком электропитания через преобразователь напряжения.In addition, the local network server can be connected to the power supply unit via a voltage converter.

Изобретение поясняется чертежом, на фигуре которого схематично изображен предложенный шкаф телекоммуникационный с расположенными внутри него компонентами.The invention is illustrated by a drawing, the figure of which schematically shows the proposed telecommunications cabinet with components located inside it.

Предложенный шкаф телекоммуникационный (он же шкаф телемеханики) представляет собой программируемое мультифункциональное конструктивно цельное устройство (программно-аппаратный комплекс, мультифункциональный комплект подстанции (МКП (БС/ЛСС LoRaWAN)), имеющее единый корпус с расположенными внутри него электронными компонентами. Предложенный шкаф телекоммуникационный (телемеханики) предназначен для автоматизации учета энергоресурсов и диспетчеризации объектов энергетики, промышленности и ЖКХ, обеспечивающим обработку, хранение, преобразование и обмен информацией с серверами сбора и предназначенным для создания модульных автоматизированных систем мониторинга и управления технологическими процессами различных объектов автоматизации, включая объекты электро- и теплоэнергетики, промышленных предприятий, водоснабжения, нефтяной и газовой промышленности, коммунального хозяйства, транспорта, генерирующих и сетевых компаний, трансформаторных подстанций, энергетических объектов, промышленных и приравненных к ним предприятий.The proposed telecommunications cabinet (also known as a telemechanics cabinet) is a programmable multifunctional structurally integral device (software and hardware complex, multifunctional substation kit (MCP (BS/LSS LoRaWAN)), which has a single housing with electronic components located inside it. The proposed telecommunications cabinet (telemechanics ) is designed to automate the accounting of energy resources and dispatch of energy, industry and housing and communal services facilities, providing processing, storage, transformation and exchange of information with collection servers and intended for the creation of modular automated systems for monitoring and controlling technological processes of various automation facilities, including electric and heat power facilities, industrial enterprises, water supply, oil and gas industries, utilities, transport, generating and network companies, transformer substations, energy facilities, industrial and similar enterprises.

Предложенный шкаф телекоммуникационный содержит корпус (не показан) и прикрепленную к нему на петлях крышку (дворцу), образующие при сборке замкнутое пространство, внутри которого размещены рабочие блоки (электронные компоненты, телекоммуникационное оборудование). Внутри корпуса жестко закреплена (любым возможным способом, например сваркой, резьбовым соединением и т.п.) монтажная панель, на которой жестко закреплены (также любым возможным способом, например сваркой, резьбовым соединением и т.п.) рабочие электронные компоненты.The proposed telecommunications cabinet contains a housing (not shown) and a lid (cabinet) attached to it on hinges, which during assembly form a closed space, inside which working units (electronic components, telecommunications equipment) are located. Inside the housing there is a mounting panel rigidly fixed (by any possible method, for example by welding, a threaded connection, etc.), on which working electronic components are rigidly fixed (also by any possible method, for example by welding, a threaded connection, etc.).

Так, рабочие электронные компоненты (телекоммуникационное оборудование), расположенные внутри корпуса, включают в себя радиоконтроллер 1, базовую станцию 2, локальный сервер 3 сети, блок 4 электропитания (блок 4 питания). Все перечисленные компоненты жестко закреплены на монтажной панели, что позволяет исключить их случайное перемещение внутри корпуса, исключить разрыв подключения (соединения, связи) их между собой, тем самым обеспечив надежное рабочее состояние всего шкафа телекоммуникационного в процессе всего срока эксплуатации, обеспечив надежную бесперебойную передачу/сбор данных по радиоканалу на дальние расстояния.Thus, the working electronic components (telecommunications equipment) located inside the housing include a radio controller 1, a base station 2, a local network server 3, a power supply unit 4 (power supply unit 4). All of the listed components are rigidly fixed to the mounting panel, which makes it possible to exclude their accidental movement inside the case, to prevent disruption of the connection (connection, connection) between them, thereby ensuring the reliable operating condition of the entire telecommunications cabinet during the entire service life, ensuring reliable uninterrupted transmission/ collecting data via radio over long distances.

Перечисленное телекоммуникационное оборудование (электронные компоненты), расположенное внутри корпуса, соединено друг с другом следующим образом.The listed telecommunications equipment (electronic components), located inside the housing, are connected to each other as follows.

Один (первый) вход/выход радиоконтроллера 1 подключен к входу/выходу базовой станции 2, а другой (второй) вход/выход радиоконтроллера 1 подключен к входу/выходу локального сервера 3 сети. При этом питающий вход радиоконтроллера 1, питающий вход базовой станции 2 и питающий вход локального сервера 3 сети соединены с блоком 4 питания (подключены к блоку 4 питания), причем локальный сервер 3 сети подключен к блоку 4 питания через преобразователь 5 напряжения. Подключение друг к другу перечисленных компонентов может быть, например, проводным, в том числе с использованием резьбовых соединений, исключающих разрыв связи между электронным телекоммуникационным оборудованием. Также возможно выполнение всех указанных компонентов на единой печатной плате с соответствующим электрическим соединением. В данном случае такая плата имеет защитный корпус, закрепленный на монтажной панели.One (first) input/output of the radio controller 1 is connected to the input/output of the base station 2, and the other (second) input/output of the radio controller 1 is connected to the input/output of the local server 3 of the network. In this case, the supply input of the radio controller 1, the supply input of the base station 2 and the supply input of the local network server 3 are connected to the power supply unit 4 (connected to the power supply unit 4), and the local network server 3 is connected to the power supply unit 4 through a voltage converter 5. The connection of the listed components to each other can be, for example, wired, including using threaded connections that prevent a break in the connection between electronic telecommunications equipment. It is also possible to implement all these components on a single printed circuit board with the corresponding electrical connection. In this case, such a board has a protective housing mounted on the mounting panel.

Соединение указанных электронных компонентов обеспечивается через соответствующие интерфейсы.The connection of these electronic components is ensured via appropriate interfaces.

Так, например, первый вход/выход радиоконтроллера 1 представляет собой интерфейс FE02, к которому подключен вход/выход базовой станции 2 LoRaWAN (интерфейс FE). Второй вход/выход радиоконтроллера 1 представляет собой интерфейс FE01, к которому подключен вход/выход локального сервера 3 сети (интерфейс FE). Питающий вход радиоконтроллера 1 подключен к блоку 4 питания через модуль электропитания (12-24В). Кроме того, с радиоконтроллером 1 могут быть соединены через интерфейс RS-485 устройства ввода/вывода и приборы учета, а через интерфейс GPIO датчики охранно-пожарной сигнализации, подтопления и др., которые позволяют передавать в случае экстренной ситуации соответствующие сигналы на радиоконтроллер 1 для управления шкафом телекоммуникационным с дальних расстояний с использованием радиоканала. Также радиоконтроллер 1 может иметь SMA разъем для подключения антенного и каналообразующего оборудования для подключения к сети передачи данных (LoRaWAN).So, for example, the first input/output of radio controller 1 is interface FE02, to which the input/output of LoRaWAN base station 2 (FE interface) is connected. The second input/output of the radio controller 1 is interface FE01, to which the input/output of the local network server 3 (FE interface) is connected. The power input of the radio controller 1 is connected to the power supply unit 4 via a power supply module (12-24V). In addition, input/output devices and metering devices can be connected to the radio controller 1 via the RS-485 interface, and through the GPIO interface, sensors for fire alarms, flooding, etc., which make it possible to transmit corresponding signals to the radio controller 1 in case of an emergency for control of a telecommunications cabinet from long distances using a radio channel. Also, radio controller 1 may have an SMA connector for connecting antenna and channel-forming equipment for connecting to a data transmission network (LoRaWAN).

С базовой станцией 2 также соединен локальный сервер 3 сети через интерфейсы FE01/FE02 радиоконтроллера 1, а питающий вход базовой станции подключен к блоку 4 питания через модуль электропитания (24В).The local network server 3 is also connected to the base station 2 via interfaces FE01/FE02 of the radio controller 1, and the power input of the base station is connected to the power supply unit 4 via a power supply module (24V).

Питающий вход локального сервера 3 сети через преобразователь 5 напряжения подключен к блоку 4 питания также через модуль электропитания (24В).The power input of the local network server 3 is connected through a voltage converter 5 to the power supply unit 4 also through a power supply module (24V).

Радиоконтроллер 1, расположенный внутри корпуса шкафа телекоммуникационного, включает в себя модуль электропитания (~200В, =12-24В), процессорный модуль (СР11, RAM, ROM, RTC), модуль передачи и управления с радиомодулем (приемопередающий радиомодуль, выполненный на базе технологии LPWAN и имеющий микроконтроллер с программным обеспечением, приемопередатчик и интегральную схему отечественного производства первого уровня для контроля доступа и защиты передачи данных, обеспечивающую возможность шифрования данных с целью обеспечения безопасности приема и передачи данных), модуль сети передачи данных и координат (GSM, LTE, GPS, WiFi и т.п.), интерфейсный модуль (включающий в себя интерфейсы RS-485, RS-232, Fast Ethernet (FE), USB), модуль ввода/вывода сигналов (GPIO), модуль часов реального времени (RTC), SMA разъемы для внешних антенн, держатель SIM-карт, слот для SD-карт, модуль индикации работы (LEDs).Radio controller 1, located inside the body of the telecommunications cabinet, includes a power supply module (~200V, =12-24V), a processor module (CP11, RAM, ROM, RTC), a transmission and control module with a radio module (a transceiver radio module made on the basis of LPWAN and having a microcontroller with software, a transceiver and a domestically produced first-level integrated circuit for access control and data transmission protection, providing the ability to encrypt data to ensure the security of data reception and transmission), data and coordinates network module (GSM, LTE, GPS , WiFi, etc.), interface module (including RS-485, RS-232, Fast Ethernet (FE), USB interfaces), signal input/output module (GPIO), real-time clock module (RTC), SMA connectors for external antennas, SIM card holder, SD card slot, operation indication module (LEDs).

Радиоконтроллер 1 выполняет стандартные функции контроллера шкафа телекоммуникационного (отправка данных о состоянии объектов энергетики, промышленности, ЖКХ и прием управляющих команд), а также служит для обмена данными между базовой станцией 2 и локальным сервером 3 сети через интерфейсы FE01/FE02, обмена данными между локальным сервером 3 сети и сервером 6 приложений через интерфейсы FE01, SMA, сеть передачи данных, а также выполняет функции Fire Wall для защиты шкафа телекоммуникационного от несанкционированного доступа.Radio controller 1 performs standard functions of a telecommunications cabinet controller (sending data on the state of energy, industry, housing and communal services facilities and receiving control commands), and also serves to exchange data between base station 2 and local network server 3 via interfaces FE01/FE02, data exchange between local network server 3 and application server 6 via interfaces FE01, SMA, data network, and also performs Fire Wall functions to protect the telecommunications cabinet from unauthorized access.

Базовая станция 2 LoRaWAN включает в себя модуль электропитания (=24В), процессорный модуль (CPU, RAM, ROM), модуль передачи и управления (приемопередающий радиомодуль LPWAN, микроконтроллер), модуль сети передачи данных и координат (GSM/LTE, GPS и т.п.), интерфейсный модуль (включающий в себя интерфейсы Fast Ethernet (FE), USB), SMA разъемы для внешних антенн, держатель SIM-карт, слот для SD-карт, модуль индикации работы (LEDs). Также в базовой станции 2 дополнительно реализована возможность подключения электропитания по технологии РоЕ (Power over Ethernet).Base station 2 LoRaWAN includes a power supply module (=24V), a processor module (CPU, RAM, ROM), a transmission and control module (LPWAN transceiver radio module, microcontroller), a data and coordinate network module (GSM/LTE, GPS, etc.) etc.), interface module (including Fast Ethernet (FE), USB interfaces), SMA connectors for external antennas, SIM card holder, SD card slot, operation indication module (LEDs). Also, base station 2 additionally features the ability to connect power using PoE (Power over Ethernet) technology.

Базовая станция 2 LoRaWAN служит для создания каналов передачи данных LoRaWAN с целью организации обмена данными между оконечными устройствами 7 LoRaWAN и локальным сервером 3 сети через интерфейсы SMA, FE, FE01/FE02 радиоконтроллера 1.The LoRaWAN base station 2 is used to create LoRaWAN data transmission channels in order to organize data exchange between LoRaWAN end devices 7 and the local network server 3 through the SMA, FE, FE01/FE02 interfaces of the radio controller 1.

Локальный сервер 3 сети LoRaWAN включает в себя модуль электропитания (=5В), процессорный модуль (CPU, RAM, ROM), интерфейсный модуль (включающий в себя интерфейсы Fast Ethernet (FE), USB), слот для SD-карт, модуль индикации работы (LEDs).Local server 3 of the LoRaWAN network includes a power supply module (=5V), a processor module (CPU, RAM, ROM), an interface module (including Fast Ethernet (FE), USB interfaces), a slot for SD cards, an operation indication module (LEDs).

Локальный сервер 3 сети LoRaWAN служит для создания сети передачи данных LoRaWAN и организации обмена данными (в том числе зашифрованными) между оконечными устройствами 7 LoRaWAN и MQTT брокером, входящим в состав локального сервера 3 сети. В свою очередь MQTT брокер служит для приема управляющих команд от сервера 6 приложений и передачи их на оконечные устройства 7 LoRaWAN, а также для приема данных от оконечных устройств 7 LoRaWAN и передачи их на сервер 6 приложений. Количество оконечных устройств 7, обменивающихся данными с локальным сервером 3 сети в сети передачи данных LoRaWAN может составлять более 850 (восьмиста пятидесяти) штук.Local server 3 of the LoRaWAN network is used to create a LoRaWAN data network and organize data exchange (including encrypted) between LoRaWAN end devices 7 and the MQTT broker that is part of the local server 3 of the network. In turn, the MQTT broker is used to receive control commands from the application server 6 and transmit them to the LoRaWAN end devices 7, as well as to receive data from the LoRaWAN end devices 7 and transmit them to the application server 6. The number of terminal devices 7 exchanging data with the local network server 3 in the LoRaWAN data transmission network can be more than 850 (eight hundred and fifty) pieces.

Преобразователь 5 напряжения включает в себя модуль преобразователя электропитания=12/=24В ⇔ =5В и предназначен для электропитания локального сервера 3 сети.The voltage converter 5 includes a power supply converter module=12/=24V ⇔=5V and is designed to supply power to the local server 3 of the network.

Блок 4 питания включает в себя модуль преобразователя электропитания ~220В ⇔ =12/=24В и отвечает за обеспечение электропитания рабочих блоков шкафа телекоммуникационного, включая радиоконтроллер 1, базовую станцию 2 и преобразователь напряжения 5.Power supply unit 4 includes a power converter module ~220V ⇔ =12/=24V and is responsible for providing power to the working units of the telecommunications cabinet, including radio controller 1, base station 2 and voltage converter 5.

Таким образом, предложенный шкаф телекоммуникационный представляет собой единое конструктивное программируемое устройство (программно-технический комплекс (ПТК) системы мониторинга и управления качеством электроэнергии уровня подстанции), выполненное в виде единого корпуса с прикрепленной к нему на петлях крышкой, образующего при сборке замкнутое пространство, внутри которого размещены рабочие блоки, отвечающие за:Thus, the proposed telecommunications cabinet is a single structural programmable device (software and hardware complex (STC) of a substation level power quality monitoring and control system), made in the form of a single case with a lid attached to it on hinges, forming a closed space during assembly, inside which contains work blocks responsible for:

- создание сети LoRaWAN для расширения функциональных возможностей шкафа телекоммуникационного за счет обеспечения возможности передачи данных (в том числе зашифрованных) о состоянии объектов энергетики, промышленности и ЖКХ по радиоканалу LPWAN (протокол LoRaWAN) на дальние (до 40 км) расстояния в местах, где отсутствуют проводные и беспроводные каналы передачи данных и нет экономической целесообразности создания таких каналов;- creation of a LoRaWAN network to expand the functionality of a telecommunications cabinet by providing the ability to transmit data (including encrypted) about the state of energy, industry and housing and communal services facilities via the LPWAN radio channel (LoRaWAN protocol) over long distances (up to 40 km) in places where there are no wired and wireless data transmission channels and there is no economic feasibility for creating such channels;

- мониторинг электро/тепло/газо/водоснабжения;- monitoring of electricity/heat/gas/water supply;

- решение задач (Автоматизированная система управления технологическим процессом), АСКУЭ (Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии) и автоматизации производственных участков;- solving problems (Automated process control system), ASKUE (Automated system for commercial metering of electricity) and automation of production areas;

- охранно-пожарную сигнализацию и контроль доступа на объекты.- security and fire alarms and access control to facilities.

Наличие вышеописанного функционала позволяет реализовать на базе предложенного устройства функции автоматизации учета энергоресурсов, диспетчеризации объектов энергетики, промышленности, ЖКХ и передачи данных о состоянии объектов энергетики, промышленности и ЖКХ по радиоканалам LP WAN (протокол LoRaWAN).The presence of the above-described functionality makes it possible to implement on the basis of the proposed device the functions of automating energy accounting, dispatching energy, industrial, housing and communal services facilities and transmitting data on the state of energy, industrial and housing and communal services facilities via LP WAN radio channels (LoRaWAN protocol).

Функционал предложенного устройства реализуется следующим образом.The functionality of the proposed device is implemented as follows.

При первоначальном включении базовая станция 2 производит опрос оконечных устройств 7 на предмет возможности их включения в сеть передачи данных LoRaWAN, после чего производится регистрация оконечных устройств 7 LoRaWAN в сети передачи данных LoRaWAN базовой станции 2 LoRaWAN и передача данных о зарегистрированных оконечных устройствах 7 на локальном сервере 3 сети LoRaWAN.When initially turned on, the base station 2 polls the terminal devices 7 for the possibility of their inclusion in the LoRaWAN data network, after which the LoRaWAN terminal devices 7 are registered in the LoRaWAN data network of the LoRaWAN base station 2 and data about the registered terminal devices 7 is transmitted to the local server 3 LoRaWAN networks.

Локальный сервер 3 сети LoRaWAN формирует последовательность взаимодействия с оконечными устройствами 7, после чего данные, поступающие от оконечных устройств 7, начинают передаваться в базу данных MQTT брокера, а команды, поступающие от MQTT брокера, начинают передаваться в оконечные устройства 7.Local server 3 of the LoRaWAN network forms a sequence of interaction with end devices 7, after which data coming from end devices 7 begins to be transmitted to the MQTT broker database, and commands coming from the MQTT broker begin to be transmitted to end devices 7.

Сервер 6 приложений как запрашивает данные от MQTT брокера локального сервера 3 сети LoRaWAN для дальнейшей обработки и использования, так и отправляет команды в MQTT брокер локального сервера 3 сети LoRaWAN для передачи в оконечные устройства 7 LoRaWAN с целью дальнейшего их исполнения. Управление оконечными устройствами 7 LoRaWAN осуществляется посредством отправки с сервера 6 приложений команд на радиомодуль LP WAN оконечных устройств 7 LoRaWAN в следующей последовательности: сервер приложений 6 -> локальный сервер 3 сети LoRaWAN -> радиоконтроллер 1 -> базовая станция 2 LoRaWAN -> оконечное устройство 7 LoRaWAN. Отправка информации от оконечных устройств LoRaWAN на сервер 6 приложений осуществляется в следующей последовательности: оконечное устройство 7 LoRaWAN -> базовая станция 2 LoRaWAN -> радиоконтроллер 1 -> локальный сервер 3 сети LoRaWAN -> сервер 6 приложений.The application server 6 both requests data from the MQTT broker of the local server 3 of the LoRaWAN network for further processing and use, and sends commands to the MQTT broker of the local server 3 of the LoRaWAN network for transmission to the end devices 7 of the LoRaWAN for the purpose of their further execution. The LoRaWAN end devices 7 are controlled by sending commands from the application server 6 to the LP WAN radio module of the LoRaWAN end devices 7 in the following sequence: application server 6 -> local LoRaWAN network server 3 -> radio controller 1 -> base station 2 LoRaWAN -> end device 7 LoRaWAN. Sending information from LoRaWAN end devices to application server 6 is carried out in the following sequence: LoRaWAN end device 7 -> LoRaWAN base station 2 -> radio controller 1 -> local LoRaWAN network server 3 -> application server 6.

Устройством, выполняющим функции организации бесперебойной связи и передачи данных между сервером 6 приложений и локальным сервером 3 сети LoRaWAN является радиоконтроллер 1, который выполняет как стандартные функции контроллера шкафа телекоммуникационного (отправка данных о состоянии объектов энергетики, промышленности, ЖКХ (получаемых от УВВ (устройство ввода/вывода), ПУ (прибор учета) и т.п.] и прием управляющих команд (передаваемых на УВВ, ПУ и т.п.), так и служит для обмена данными между локальным сервером 3 сети LoRaWAN и базовой станцией 2 LoRaWAN, выполняя при этом функций Firewall для защиты шкафа телекоммуникационного от несанкционированного доступа.The device that performs the functions of organizing uninterrupted communication and data transfer between the application server 6 and the local server 3 of the LoRaWAN network is the radio controller 1, which performs the standard functions of a telecommunications cabinet controller (sending data on the state of energy, industry, housing and communal services facilities (received from the airborne device (input device) / output), PU (metering device), etc.] and receiving control commands (transmitted to the airborne device, PU, etc.), and serves for data exchange between the local LoRaWAN network server 3 and the LoRaWAN base station 2, while performing Firewall functions to protect the telecommunications cabinet from unauthorized access.

Таким образом, наличие указанного функционала позволят реализовать на базе единого конструктивно цельного устройства (с расположенным внутри корпуса телекоммуникационным оборудованием) широкий набор функций, а именно:Thus, the presence of the specified functionality will make it possible to implement a wide range of functions on the basis of a single structurally integral device (with telecommunications equipment located inside the housing), namely:

- высоконадежную сеть передачи данных LoRaWAN за счет интеграции базовой станции 2 LoRaWAN и локального сервера 3 сети LoRaWAN в шкаф телекоммуникационный и исключения, тем самым, распределенных (имеющих низкую надежность) сетей передачи данных между базовой станцией 2 LoRaWAN и локальным сервером 3 сети LoRaWAN;- a highly reliable LoRaWAN data transmission network due to the integration of the LoRaWAN base station 2 and the local LoRaWAN network server 3 into the telecommunications cabinet and thereby eliminating distributed (low reliability) data transmission networks between the LoRaWAN base station 2 and the local LoRaWAN network server 3;

- безопасную передачу команд от сервера 6 приложений на оконечные устройства 7 LoRaWAN, входящие в сеть передачи данных LoRaWAN,, формируемую базовой станцией 2 LoRaWAN и локальным сервером 3 сети LoRaWAN (включающим в себя MQTT брокер);- secure transmission of commands from the application server 6 to the LoRaWAN end devices 7 included in the LoRaWAN data transmission network, formed by the LoRaWAN base station 2 and the local LoRaWAN network server 3 (including an MQTT broker);

- безопасный прием сервером 6 приложений данных от оконечных устройств 7 LoRaWAN, входящих в сеть передачи данных LoRaWAN, формируемую базовой станцией 2 LoRaWAN и локальным сервером 3 сети LoRaWAN (включающим в себя MQTT брокер);- secure reception by the application server 6 of data from LoRaWAN terminal devices 7 included in the LoRaWAN data transmission network formed by the LoRaWAN base station 2 and the local LoRaWAN network server 3 (including an MQTT broker);

- безопасный прием и передачу команд от сервера 6 приложений на радиоконтроллер 1 и обратно с целью автоматизации учета энергоресурсов, диспетчеризации объектов энергетики, промышленности, ЖКХ и передачи данных о состоянии объектов энергетики, промышленности и ЖКХ;- secure reception and transmission of commands from the application server 6 to the radio controller 1 and back in order to automate energy accounting, dispatch of energy, industry, housing and communal services facilities and transmit data on the state of energy, industry and housing and communal services facilities;

- передачу данных о состоянии объектов энергетики, промышленности и ЖКХ по радиоканалу LPWAN (протокол LoRaWAN) на дальние (до 40 км) расстояния в местах, где отсутствуют проводные и беспроводные каналы передачи данных и отсутствует экономическая целесообразность создания таких каналов.- transmission of data on the state of energy, industry and housing and communal services facilities via the LPWAN radio channel (LoRaWAN protocol) over long distances (up to 40 km) in places where there are no wired or wireless data transmission channels and there is no economic feasibility for creating such channels.

Claims

1. Шкаф телекоммуникационный, содержащий корпус, внутри которого размещено телекоммуникационное оборудование и блок электропитания, отличающийся тем, что к корпусу шкафа прикреплена крышка с образованием при сборке замкнутого пространства, внутри которого жестко закреплена монтажная панель, на которой жестко закреплено телекоммуникационное оборудование, включающее радиоконтроллер, базовую станцию и локальный сервер сети LoRaWAN, радиоконтроллер включает модуль передачи и управления с радиомодулем, выполненным на базе технологии LPWAN и имеющим интегральную схему отечественного производства первого уровня для контроля доступа и защиты передачи данных, один вход/выход радиоконтроллера с помощью провода соединен с входом/выходом базовой станции, а другой вход/выход радиоконтроллера с помощью провода соединен с входом/выходом локального сервера сети LoRaWAN, питающие входы радиоконтроллера, базовой станции и локального сервера сети LoRaWAN с помощью провода соединены с блоком электропитания, при этом радиоконтроллер выполнен с возможностью соединения с устройствами ввода/вывода, приборами учета, датчиками управления шкафом телекоммуникационным и с антенным и каналообразующим оборудованием, локальный сервер сети LoRaWAN выполнен с возможностью создания сети передачи данных LoRaWAN и организации обмена данными между оконечными устройствами LoRaWAN и MQTT брокером, а базовая станция выполнена с возможностью создания каналов передачи данных LoRaWAN для обмена данными между оконечными устройствами LoRaWAN и локальным сервером сети LoRaWAN.1. A telecommunications cabinet containing a housing, inside of which telecommunications equipment and a power supply unit are located, characterized in that a cover is attached to the cabinet body to form a closed space during assembly, inside which a mounting panel is rigidly fixed, on which telecommunications equipment, including a radio controller, is rigidly fixed, base station and local server of the LoRaWAN network, the radio controller includes a transmission and control module with a radio module based on LPWAN technology and having a domestically produced first-level integrated circuit for access control and data transmission protection, one input/output of the radio controller is connected by wire to the input/ output of the base station, and the other input/output of the radio controller is connected by wire to the input/output of the local LoRaWAN network server, the power inputs of the radio controller, base station and local LoRaWAN network server are connected by wire to the power supply unit, while the radio controller is configured to connect to input/output devices, metering devices, telecommunications cabinet control sensors and with antenna and channel-forming equipment, the local LoRaWAN network server is designed to create a LoRaWAN data transmission network and organize data exchange between LoRaWAN end devices and an MQTT broker, and the base station is designed to create LoRaWAN data channels for data exchange between LoRaWAN end devices and the local LoRaWAN network server.

2. Шкаф по п. 1, отличающийся тем, что радиоконтроллер включает в себя модуль электропитания, процессорный модуль, модуль сети передачи данных и координат, интерфейсный модуль, модуль ввода/вывода сигналов, модуль часов реального времени, SMA разъемы для внешних антенн, держатель SIM-карт, слот для SD-карт, модуль индикации работы, а радиомодуль имеет микроконтроллер с программным обеспечением и приемопередатчик.2. The cabinet according to claim 1, characterized in that the radio controller includes a power supply module, a processor module, a data and coordinate network module, an interface module, a signal input/output module, a real-time clock module, SMA connectors for external antennas, a holder SIM cards, a slot for SD cards, an operation indication module, and the radio module has a microcontroller with software and a transceiver.

3. Шкаф по п. 1, отличающийся тем, что локальный сервер сети LoRaWAN включает в себя модуль электропитания, процессорный модуль, интерфейсный модуль, слот для SD-карт, модуль индикации работы.3. The cabinet according to claim 1, characterized in that the local LoRaWAN network server includes a power supply module, a processor module, an interface module, a slot for SD cards, and an operation indication module.

4. Шкаф по п. 1, отличающийся тем, что базовая станция включает в себя модуль электропитания, процессорный модуль, модуль передачи и управления, модуль сети передачи данных и координат, интерфейсный модуль, SMA разъемы для внешних антенн, держатель SIM-карт, слот для SD-карт, модуль индикации работы.4. The cabinet according to claim 1, characterized in that the base station includes a power supply module, a processor module, a transmission and control module, a data and coordinate network module, an interface module, SMA connectors for external antennas, a SIM card holder, a slot for SD cards, operation indication module.

5. Шкаф по п. 1, отличающийся тем, что локальный сервер сети соединен с блоком электропитания через преобразователь напряжения.5. The cabinet according to claim 1, characterized in that the local network server is connected to the power supply unit via a voltage converter.