变电站抗强电磁场干扰的参数监控系统和监控方法技术方案

本发明专利技术公开了变电站抗强电磁干扰的参数监控监控方法，涉及互联网应用技术领域。系统由从机、主机、云端存储平台和上位机组成。从机通过工业级SI4432无线通信模块将采集数据上传给主机，主机收到数据,通过NB‑IoT无线通信技术送到云端存储平台，主机也可以通过RS485串口与监控中心上位机实现数据互传。监控中心上位机通过HTTP协议从云端存储平台取出数据。NB‑IoT和SI4432无线通信避开了变电站中电磁干扰频带，提高了数据传输的安全性和可靠性；从机和主机的CPU控制模块均选用速度快、低功耗的STM32L431，能够降低功耗，提高数据传输速率；系统中采用云端存储大量数据，为系统的再次开发提供了便利。

Parameter Monitoring System and Monitoring Method for Substation Resistance to Strong Electromagnetic Field Interference

The invention discloses a parameter monitoring and monitoring method for resisting strong electromagnetic interference in substations, and relates to the technical field of Internet application. The system is composed of slave computer, host computer, cloud storage platform and upper computer. The slave computer uploads the collected data to the host computer through the industrial SI4432 wireless communication module. The host receives the data and sends it to the cloud storage platform through the NB_IoT wireless communication technology. The host computer can also realize the data transmission with the host computer of the monitoring center through the RS485 serial port. The upper computer of the monitoring center retrieves data from the cloud storage platform through HTTP protocol. NB_IoT and SI4432 wireless communication avoid the electromagnetic interference frequency band in substation, improve the security and reliability of data transmission; Slave and host CPU control modules are selected with high speed and low power consumption STM32L431, which can reduce power consumption and improve data transmission rate; the system uses cloud to store a large amount of data, which provides convenience for the re-development of the system.

【技术实现步骤摘要】
变电站抗强电磁场干扰的参数监控系统和监控方法
本专利技术涉及互联网技术应用领域，是为处于强电磁场环境下的变电站提供一种参数监控方法，具体涉及一种变电站抗强电磁场干扰的参数监控方法。
技术介绍
随着我国电力事业的高速发展，我国已建成世界电压等级最高的巨型复杂电网。由于电力系统本身电磁环境的复杂性和特殊性，无线通信技术在变电站环境中使用度更高。但是，变电站所产生的典型电磁干扰在2.4GHz～2.485GHz频带内，在间隙击穿电压为15kv左右时电磁强度达到-40dBmW，变电站现场的击穿电压可能会更强，对无线通信有很大的影响。目前变电站采用的无线通信接入技术方式普遍包括：蓝牙、WiFi、Zigbee。现有技术存在的问题体现在以下几个方面：1.它们的工作频段与变电站电磁干扰频段重合，导致无线通信性能易受影响；2.自身抗干扰技术效果差；3.将数据存放在硬件设备中，容量小，管理不方便，数据还会因设备损坏而丢失。
技术实现思路
本专利技术要提供一种变电站抗强电磁场干扰的参数监控方法，以克服现有技术存在的无线通信性能易受影响，自身抗干扰技术效果差，同时数据容量小、管理不方便且数据易丢失的问题。为实现本专利技术的目的，本方法所提出的解决技术方案是：变电站抗强电磁场干扰的参数监控方法，所述方法的应用系统由N个从机、一个主机、机房监控中心和云端存储平台组成，机房监控中心内设置有上位机，N个从机分别与主机连接，主机、上位机和云端存储平台均相接设置；所述N个从机分别使用温湿度检测模块采集机构箱内数据，分别通过工业级SI4432无线通信模块将全部数据上传到主机，主机再将全部数据通过NB-IoT上传到云端存储平台；所述主机将需要的数据挑选出来通过RS485上传到监控中心内的上位机，若要取出历史数据，此时上位机通过HTTP协议从云端存储平台取出历史数据;所属系统中每个从机均由第二CPU模块、SI4432无线通信模块、温湿度检测模块、电流检测模块和拨码开关组成。SI4432无线通信模块、温湿度模块、电流检测模块和拨码开关均与第二CPU模块相接，所述第二CPU模块的核心芯片型号为STM32L431，温湿度检测模块选取SHTI5传感器，电流检测模块采用LZZBJ9-10电流互感器；主机由第一CPU模块、SI4432无线通信模块、RS485通信模块、NB-IoT无线通信模块、LCD显示模块、声光报警模块、外部时钟、存储模块和键盘模块组成，SI4432无线通信模块、RS485通讯模块、LCD显示模块、声光报警模块、外部时钟、存储模块和键盘模块均分别与第一CPU模块相接，所述第一CPU模块的核心芯片型号为STM32L431，RS485通信模块采用STM32内部集成的全双工UART2串行接口，外扩MAX485芯片，构成标准的RS485通信接口，LCD显示模块的核心芯片型号为LCD1602，声光报警模块由发光二极管和蜂鸣器构成。进一步的，当云端存储平台接收到与主机地址相一致的指令时，将所有数据通过NB-IOT发送给云端；上位机通过HTTP协议将数据从云端取出，访问方式为GET，通过GET方法从云端获取数据。进一步的，所述系统主机和从机中的SI4432无线通信模块,其工作频段为:240～960MHz；主机中的NB-IoT模块芯片型号为BC95，其工作频段为：800～900MHz。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1、通过选用NB-IoT和SI4432作为无线通信接入技术避开了电磁干扰频带，并将具有安全加密功能的STM32L431作为CPU模块的核心，能够极大克服变电站强电磁场强电磁干扰，将数据实时稳定上传给主机，减少数据丢失率，缩短了传输时间，提高了安全性和抗干扰性。2、NB-Iot的较宽带宽提高了数据传输速率，STM32L431低功耗、运行速率方面的突出优势也提高了数据处理速度，提高了整个系统的传输速率。3、云端存储平台可为数据提供超大存储空间，若本地存储数据的设备损坏，还会提供立即恢复服务。4、本专利技术具有抗强电磁干扰、传输速度快、实时性强、存储容量大、低功耗的特点，特别适用于处于强电磁场环境下的变电站使用。附图说明图1为系统工作原理图。图2为系统整体框图。图3为硬件框图。图4为温湿度采集模块电路图。图5为电流采集模块电路图。图6为SI4432无线通信模块电路图。图7为RS485通信模块电路图。图8为LCD显示模块电路图。图9为数据存储模块电路图。图10为声光报警模块电路图。图11为主函数流程图。图12为从机软件流程图。图13为主机软件流程图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。参照图1～图3，一种变电站抗强电磁场干扰的参数监控方法，所述方法的应用系统由N个从机、一个主机、机房监控中心和云端存储平台组成，机房监控中心内设置有上位机，N个从机分别与主机连接，主机、上位机和云端存储平台均相接设置；上位机存放在机房监控中心，方便操作者进行数据管理。实现了变电站监测数据的采集、传输、显示、存储。所述N个从机分别使用温湿度检测模块采集机构箱内数据，分别通过工业级SI4432无线通信模块将全部数据上传到主机，主机再将全部数据通过NB-IoT上传到云端存储平台；所述主机将需要的数据挑选出来通过RS485上传到监控中心内的上位机，若要取出历史数据，此时上位机通过HTTP协议从云端存储平台取出历史数据；所属系统中每个从机均由第二CPU模块、SI4432无线通信模块、温湿度检测模块、电流检测模块和拨码开关组成。SI4432无线通信模块、温湿度模块、电流检测模块和拨码开关均与第二CPU模块相接，所述第二CPU模块的核心芯片型号为STM32L431，温湿度检测模块选取SHTI5传感器，电流检测模块采用LZZBJ9-10电流互感器；主机由第一CPU模块、SI4432无线通信模块、RS485通信模块、NB-IoT无线通信模块、LCD显示模块、声光报警模块、外部时钟、存储模块和键盘模块组成，SI4432无线通信模块、RS485通讯模块、LCD显示模块、声光报警模块、外部时钟、存储模块和键盘模块均分别与第一CPU模块相接，所述第一CPU模块的核心芯片型号为STM32L431，RS485通信模块采用STM32内部集成的全双工UART2串行接口，外扩MAX485芯片，构成标准的RS485通信接口，LCD显示模块的核心芯片型号为LCD1602，声光报警模块由发光二极管和蜂鸣器构成。当云端存储平台接收到与主机地址相一致的指令时，将所有数据通过NB-IOT发送给云端；上位机通过HTTP协议将数据从云端取出，访问方式为GET，通过GET方法从云端获取数据。所述系统主机和从机中的SI4432无线通信模块,其工作频段为:240～960MHz,避开了变电站强电磁干扰所在频段。该模块通过软件设置通信的地址，使用外接天线，通信距离可达到2km。主控制芯片通过SPI接口对射频芯片内部寄存器进行初始化配置，并且发送控制指令和读写数据信息。当从机接收到与本从机地址相一致的指令时，将温湿度、母线电流通过SI4432发送给主控机房的主机。主机中的NB-IoT模块芯片型号为BC95，其工作频段为:800～900MHz,避开了变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.变电站抗强电磁场干扰的参数监控方法，其特征在于：所述方法的应用系统由N个从机、一个主机、机房监控中心和云端存储平台组成，机房监控中心内设置有上位机，N个从机分别与主机连接，主机、上位机和云端存储平台均相接设置；所述N个从机分别使用温湿度检测模块采集机构箱内数据，分别通过工业级SI4432无线通信模块将全部数据上传到主机，主机再将全部数据通过NB‑IoT上传到云端存储平台；所述主机将需要的数据挑选出来通过RS485上传到监控中心内的上位机，若要取出历史数据，此时上位机通过HTTP协议从云端存储平台取出历史数据；所述系统中每个从机均由第二CPU模块、SI4432无线通信模块、温湿度检测模块、电流检测模块和拨码开关组成；SI4432无线通信模块、温湿度模块、电流检测模块和拨码开关均与第二CPU模块相接，所述第二CPU模块的核心芯片型号为STM32L431，温湿度检测模块选取SHTI5传感器，电流检测模块采用LZZBJ9‑10电流互感器；主机由第一CPU模块、SI4432无线通信模块、RS485通信模块、NB‑IoT无线通信模块、LCD显示模块、声光报警模块、外部时钟、存储模块和键盘模块组成，SI4432无线通信模块、RS485通讯模块、LCD显示模块、声光报警模块、外部时钟、存储模块和键盘模块均分别与第一CPU模块相接，所述第一CPU模块的核心芯片型号为STM32L431，RS485通信模块采用STM32内部集成的全双工UART2串行接口，外扩MAX485芯片，构成标准的RS485通信接口，LCD显示模块的核心芯片型号为LCD1602，声光报警模块由发光二极管和蜂鸣器构成。...

【技术特征摘要】
1.变电站抗强电磁场干扰的参数监控方法，其特征在于：所述方法的应用系统由N个从机、一个主机、机房监控中心和云端存储平台组成，机房监控中心内设置有上位机，N个从机分别与主机连接，主机、上位机和云端存储平台均相接设置；所述N个从机分别使用温湿度检测模块采集机构箱内数据，分别通过工业级SI4432无线通信模块将全部数据上传到主机，主机再将全部数据通过NB-IoT上传到云端存储平台；所述主机将需要的数据挑选出来通过RS485上传到监控中心内的上位机，若要取出历史数据，此时上位机通过HTTP协议从云端存储平台取出历史数据；所述系统中每个从机均由第二CPU模块、SI4432无线通信模块、温湿度检测模块、电流检测模块和拨码开关组成；SI4432无线通信模块、温湿度模块、电流检测模块和拨码开关均与第二CPU模块相接，所述第二CPU模块的核心芯片型号为STM32L431，温湿度检测模块选取SHTI5传感器，电流检测模块采用LZZBJ9-10电流互感器；主机由第一CPU模块、SI4432无线通信模块、RS485通信模块、NB-IoT无线通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕志刚，许韫韬，李晓艳，杨永侠，陈昱含，吴娇，张应，孙梦宇，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61