一种电气设备监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种电气设备监测系统，用于电气设备的实时监测，其中，该系统将第一传感器节点嵌入或集成到电气设备电源分配单元监测电器运行状态、以及第二传感器节安装在电气设备附近监测电器运行环境，然后将运行状态信息和环境信息通过自定义通信协议的无线自组网上传至管理层节点行分析处理，并通过人机界面模块进行访问查看相关信息，从而使得电气设备使用人员能够实时监控电气设备运行状态和环境状态，有效地对进行监控和智能化管理。

【技术实现步骤摘要】
一种电气设备监测系统
本技术涉及物联网领域，特别是一种电气设备监测系统。
技术介绍
我们日常生活中到处都存在各种各样的电气设备，如空调、冰箱、电脑、服务器等设备，根据使用主体及需求的不同，电气设备监测应用市场可以分为家用市场、企事业单位市场以及商用市场。在家用市场这块，家庭并不像数据中心那样特别关注电器运行状况，因而像智能插座等相关产品，绝大多数都是主打智能控制功能而不在乎电气设备运行状况和运行环境。例如公牛wifi智能插座，具备远程控制和定时功能；小米智能插座，能为智能手机充电，支持APP远程控制和定时功能；类似的还有联想智能插座、贝尔金智能插座等等；极少数如海尔家电宝，具备功率统计、用电统计、断电记忆恢复功能。而这些智能插座都是集成在电源分配单元上，使用安装不太方便，并且不能监测电器运行环境。在企事业单位市场上，目前并没有类似能够对单个电器进行运行状态和使用环境监测的设备。多数还是通过一层楼或者一个房间一个电表的形式来统计使用电量的方式，且不能实时监测电压、电流等电力参数，更没有使用环境的监测。故而，可以说企事业单位在电器资产管理上关于电气设备的监测方面还是空白。在商用市场上，如大型商场的中央空调、云计算数据中心的服务器等设备对运行状态和环境有很高的要求，这个领域的现状还是传统的现场总线监控模式，严重依赖于现场布线，其布线工作投入成本高、工作量大，已成为现场总线监控系统的瓶颈和累赘。由此可以看出，目前急需一种设计简单、安装方便，既能监测电气设备运行状态又能监测运行环境的新型的电气设备监测系统来满足不同的使用主体及其需求。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种电气设备监测系统，解决电气设备在使用过程中的运行状态及运行环境的全程监控，实时监测电气设备的运行情况，使得使用人员能够实时监控电气设备的运行状态和环境状态，从而有效的对电气设备进行监控和智能化管理。本技术提供了一种电气设备监测系统，包括用于采集电气设备运行状态信息的第一传感器节点、用于采集电气设备运行环境信息的第二传感器节点、安装在每个房间的汇聚节点以及安装在监控中心的网关节点和管理层节点；所述第一传感器节点嵌入或集成到电气设备电源分配单元，所述第二传感器节点安装在电气设备附近，所述第一传感器节点与第二传感器节点均通过无线连接所述汇聚节点；所述汇聚节点通过无线自主网络连接所述网关节点；所述网关节点通过无线连接所述管理层节点。本技术的有益效果是：(1)由于第一传感器节点能够集中采集电气设备的运行状态信息，监测电气设备使用情况，分析电气设备利用率，减少了不必要的能源浪费，第二传感器节点能够采集电气设备的运行环境信息，监测电气设备的环境状态，因此该系统适合倡导绿色发展；(2)摒弃传统的有线传输模式，采用无线自组网传输使整个系统具有更高的灵活性，传感器节点具有极强的独立性，使数据采集具有更大的适用性和可定制性；没有传统现场总线的限制，安装简单方便。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述汇聚节点的无线自主网络采用二级星型拓扑结构，由第一传感器节点、第二传感器节点、汇聚节点、网关节点及自定义通信协议组成，汇聚节点与第一传感器节点、第二传感器节点的无线通信采用主流的2.4GHz频段，汇聚节点与网关节点的无线通信采用433MHz频段。采用上述进一步方案的有益效果是：简单实用，成本低，且穿透性强、传输距离远。进一步，所述第一传感器节点与第二传感器节点均包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块和电源模块，所述电源模块分别连接所述数据采集模块、数据处理模块和数据传输模；所述数据采集模块、数据处理模块以及数据传输模块依次连接。采用上述进一步方案的有益效果是：设计简单、成本低、安装简单易维护、适用性强，使数据采集具有更大的适用性和可定制性。进一步，所述第一传感器节点的数据采集模块采用微型精密电流互感器；所述数据处理模块采用芯片STM32F030F4；所述数据传输模块采用无线芯片LT8900，片上集成2.4GHz无线收发器；所述电源模块采用隔离开关电源模块隔离型降压供电。采用上述进一步方案的有益效果是：设计简单、功耗低、成本低、安装简单易维护。进一步，所述第二传感器节点的数据采集模块采用热敏电阻和光敏电阻；所述数据处理模块采用芯片STM32F030F4；所述数据传输模块采用无线芯片LT8900，片上集成2.4GHz无线收发器；所述电源模块采用隔离开关电源模块隔离型降压供电。采用上述进一步方案的有益效果是：设计简单、功耗低、成本低、安装简单易维护。进一步，所述管理层节点包括数据分析平台，所述数据分析平台包括EntityFramework数据库链接模块，UDP数据接收模块、数据处理模块、人机界面模块以及数据库，所述EntityFramework数据库链接模块，UDP数据接收模块、数据处理模块、数据库以及人机界面模块依次连接。采用上述进一步方案的有益效果是：管理层节点可对电气设备运行状态和运行环境的大量数据进行云计算和大数据分析，可用于被监测设备的优化管理、节能管理、资产评估，还可用于防盗、防火的预警分析和事故追踪，具有很好的经济效益和重大社会效益。附图说明图1是本技术的电气设备监测系统结构图；图2是本技术的电气设备监测系统原理匡图；图3是本技术的第一传感器节点和第二传感器节点的原理框图；图4是本技术的管理层节点的数据分析平台原理框图；图5是本技术的电气设备监测方法流程图。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。本技术为了解决现有电气设备监控模式中存在的布线工作投入成本高、工作量大，以及现有电气设备缺乏运行状态和运行环境监测的问题，利用无线传感网新技术，采用自主设计的传感器节点集成或嵌入到电气设备中和自定义通信协议的无线自组网，以无线方式采集获取各电气设备的运行状态信息，实现电气监测和数据分析的功能。为了让适用性更为广泛，我们将系统划分为三层：数据采集层：根据监测信息不同，所用传感器也不同。考虑到共性要求，本技术实现了功率监测、环境温度监测和环境光照监测，将通过使传感器节点集成或者说嵌入到电源分配单元(如插座)测量实时电流参数从而计算功率，另外通过电池供电的独立传感器采集环境温度和环境光照信息，然后将这些数据通过2.4G无线网络传输，数据汇集到网关节点并上传给管理层节点，通过数据分析平台进行存储、管理和应用。数据传输层：从功耗和成本的角度考虑，本技术没有采用目前普遍为大家所知的无线传感网系统，如ZigBee、Contiki等，而是设计并实现了一个简单的星型自组网协议，自定义的低功耗的自组织组网协议，该无线自组网采用二级星型拓扑结构，由采集终端、汇聚节点和网关节点及自定义通信协议组成。数据应用层：上层管理软件，部署在中心监测上位机上，能够存储、处理与应用无线传感网络采集来的数据，在数据分析平台上，最基本的是收集获得大量电气设备运行的运行状态信息和环境信息并实现数据库存储，在此基础上实现了三个基本功能：第一，电流、功率、温度、光照的实时监测与显示；第二，在时间和空间维度上对电气设备使用电量的统计分析；第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气设备监测系统，其特征在于，包括用于采集电气设备运行状态信息的第一传感器节点、用于采集电气设备运行环境信息的第二传感器节点、安装在每个房间的汇聚节点以及安装在监控中心的网关节点和管理层节点；所述第一传感器节点嵌入或集成到电气设备电源分配单元，所述第二传感器节点安装在电气设备附近，所述第一传感器节点与第二传感器节点均通过无线连接所述汇聚节点；所述汇聚节点通过无线自主网络连接所述网关节点；所述网关节点通过无线连接所述管理层节点。

【技术特征摘要】
1.一种电气设备监测系统，其特征在于，包括用于采集电气设备运行状态信息的第一传感器节点、用于采集电气设备运行环境信息的第二传感器节点、安装在每个房间的汇聚节点以及安装在监控中心的网关节点和管理层节点；所述第一传感器节点嵌入或集成到电气设备电源分配单元，所述第二传感器节点安装在电气设备附近，所述第一传感器节点与第二传感器节点均通过无线连接所述汇聚节点；所述汇聚节点通过无线自主网络连接所述网关节点；所述网关节点通过无线连接所述管理层节点。2.根据权利要求1所述的电气设备监测系统，其特征在于，所述汇聚节点的无线自主网络采用二级星型拓扑结构，由第一传感器节点、第二传感器节点、汇聚节点、网关节点及自定义通信协议组成，汇聚节点与第一传感器节点、第二传感器节点的无线通信采用主流的2.4GHz频段，汇聚节点与网关节点的无线通信采用433MHz频段。3.根据权利要求1所述的电气设备监测系统，其特征在于，所述第一传感器节点与第二传感器节点均包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块和电源模块，所述电源模块分别连接所述数据采集模块、数据处理模块和数据传输模；所述数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙翔，张俊，曾佳俊，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，孙翔，
类型：新型
国别省市：四川,51