一种基于窄带物联的电压监测仪制造技术

一种基于窄带物联的电压监测仪,包括MCU以及和MCU连接的数据安全认证模块、时钟模块、AD采集模块；通讯单元、电源转换模块；电压互感器一端与待采集电压的接线端子相连，另一端连接AD采集模块的滤波电路的输入端；滤波电路的输出端与AD采集芯片的输入端相连；AD采集芯片将输入的电压信号根据预设的输入电压的电压档位对应的增益将信号进行放大处理，输出处理后的电压信号经过AD转换后通过SPI接口送至MCU。所述通讯单元为NB‑IOT模块；所述NB‑IOT模块与MCU相连；所述NB‑IOT模块与天线相连。为了符合新标准的的要求，其通讯方式采用的是NB‑IOT模块的通讯方式。为了适应新标准监测电压范围变大的情况，本电压监测仪可以通过调整AD采集芯片的增益控制。

A Voltage Monitor Based on Narrow Band Material Linkage

【技术实现步骤摘要】
一种基于窄带物联的电压监测仪
本技术涉及一种对供电电压自动采集的电力设备，具体涉及种基于窄带物联的电压监测仪。
技术介绍
电压监测仪之前采用的行业标准规范为DL/T500-2009《电压监测使用技术条件》，国家能源局于2017年12月发布了最新的电压监测仪行业标准规范NB/T42125—2017《电压监测仪技术要求》，新规范跟之前2009版本主要区别如下：1)对通讯规约进行明确，确定了国家电网通讯规约和南方电网通讯规约；2)明确了采样测量时间窗口：对监测电压的有效值采样，基本测量时间窗口为10周波，并且每个测量时间窗口与紧邻的测量时间窗口连续无间隙而不重叠。3)电压测量范围变宽：100V/220V/380V测量范围原来均为0.8Un~1.2Un，变成220V/380V的测量范围为0.45Un~1.3Un，100V的测量范围为0.6Un~1.3Un。4)无线通信从GPRS变为可根据用户需求选择GPRS、CDMA等不同网络制式。然而现阶段，由于技术的更新，由于部分通信运营商（例如：中国联通）将逐步关闭2G的GPRS通讯支持，转而支持4G通讯或窄带物联网通讯。在关闭GPRS通讯的地区，现有的电压监测仪就不能用，通讯方式需要作出相应的调整。
技术实现思路
1、所要解决的技术问题：为了符合新的行业标准符合，本技术提供一种基于窄带物联的电压监测仪。本电压监测仪采用的远程通讯方式为NB-IOT（窄带物联网）通讯，并且根据采用的NB-IOT模块进行相应的电路调整，使本电压监测仪符合新的行业标准。2、技术方案：一种基于窄带物联的电压监测仪,包括MCU以及和MCU连接的数据安全认证模块、时钟模块、AD采集模块；通讯单元、电源转换模块。所述AD采集模块包括滤波电路、AD采集芯片；所述AD采集芯片为芯片RN8302B；电压互感器一端与待采集电压的接线端子相连，另一端连接AD采集模块的滤波电路的输入端；滤波电路的输出端与AD采集芯片的输入端相连；AD采集芯片将输入的电压信号根据预设的输入电压的电压档位对应的增益将信号进行放大处理，输出处理后的电压信号经过AD转换后通过SPI接口送至MCU。所述通讯单元为NB-IOT模块；所述NB-IOT模块与MCU相连；所述NB-IOT模块与天线相连；所述电源转换模块具体为：接线端子与输入电压相连输出电压为5V的电压；5V的电压输入电平移位器，所述电平移位器输出3.3V和4.0V的电压；所述3.3V的电压为MCU供电；所述4.0V的电压为NB-IOT模块供电。进一步地，所述MCU为STM32F103VE；所述NB-IOT模块为M5310模块；所述电平移位器为TXB0104PWR芯片。进一步地，还包括数据存储模块；所述数据存储模块中划分出独立的缓存空间，与所述NB-IOT模块通信连接，用于将与所述NB-IOT模块交互信息保存至缓存空间。进一步地，所述预设的输入电压的电压档位为三挡，分别为100V、220V与380V。在本技术中被测的电压信号经过AD采集模块进行采集并将电压信号转换，然后由电压监测仪的MCU来读取，MCU对读取的值进行计算、分析、统计，存储。为了符合新标准的的要求，其通讯方式采用的是NB-IOT模块的通讯方式。为了适应新标准监测电压范围变大的情况，本电压监测仪可以通过调整AD采集芯片的增益控制。由于MCU的供电为3.3V，NB-IOT模块的电源电压4.0V，为了解决两者电平不匹配问题，本技术在MCU和NB-IOT模块之间使用了TXB0104PWR芯片进行电平转换。附图说明图1为本技术的整体结构框图；图2为本技术中AD采集模块的结构框图；图3为本技术中远程通讯结构框图。具体实施方式下面结合附图对本技术进行具体的说明。如附图1所示，一种基于窄带物联的电压监测仪,包括MCU以及和MCU连接的数据安全认证模块、时钟模块、AD采集模块；通讯单元、电源转换模块。如附图2所示所述AD采集模块包括滤波电路、AD采集芯片；所述AD采集芯片为芯片RN8302B；电压互感器一端与待采集电压的接线端子相连，另一端连接AD采集模块的滤波电路的输入端；滤波电路的输出端与AD采集芯片的输入端相连；AD采集芯片将输入的电压信号根据预设的输入电压的电压档位对应的增益将信号进行放大处理，输出处理后的电压信号经过AD转换后通过SPI接口送至MCU。在实际操作中，不同档位的交流电压经过电流型电压互感器，将强交流电压信号转换成弱交流电压信号，弱交流电压信号经过滤波后进入AD采集芯片，最后MCU通过SPI接口读取AD转换结果。AD采集芯片通常配置成为同步采样模式，在40~70Hz范围，每个周波采样128个点，每10个周波启动一次转换，确保采样时间窗无间隙或重叠的情况。并且，由于57.7/100/220/380档位不同，为了控制AD采集芯片的有效电平在合理范围内，保证各档位的电压测量精度。在切换电压档位的同时，MCU发送控制信号来控制AD采集芯片增益，从而改变各档位电压放大倍数，满足电压测量要求。如附图3所示，所述通讯模块为NB-IOT模块；所述NB-IOT模块与MCU相连；所述NB-IOT模块与天线相连。在实际操作中，主控MCU通用IO口控制NB-IOT（窄带物联网）模块的电源启动、复位及监测是否开机等，同时通过UART串口通讯，用AT指令去控制模块，从而实现了模块的启动、停机、复位、初始化、数据流的收发、短信收发等工作。由于主控MCU和NB-IOT模块的电平不一致，在本款电压监测仪中使用了专用的电平芯片来实现电平切换。接线端子与输入电压相连输出电压为5V的电压；5V的直流电经过电平移位器输出3.3V和4.0V的电压；其中3.3V的电压为MCU供电；所述4.0V的电压为NB-IOT模块供电。所述MCU为STM32F103VE；所述NB-IOT模块为M5310模块；所述电平移位器为TXB0104PWR芯片。所述预设的输入电压的电压档位为四挡，分别为57.7V、100V、220V和380V。虽然本专利技术已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本专利技术的，任何熟习此技艺者，在不脱离本专利技术之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本专利技术的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于窄带物联的电压监测仪,包括MCU以及和MCU连接的数据安全认证模块、时钟模块、AD采集模块；通讯单元、电源转换模块；其特征在于：所述AD采集模块包括滤波电路、AD采集芯片；所述AD采集芯片为芯片RN8302B；电压互感器一端与待采集电压的接线端子相连，另一端连接AD采集模块的滤波电路的输入端；滤波电路的输出端与AD采集芯片的输入端相连；AD采集芯片将输入的电压信号根据预设的输入电压的电压档位对应的增益将信号进行放大处理，输出处理后的电压信号经过AD转换后通过SPI接口送至MCU；所述通讯单元为NB‑IOT模块；所述NB‑IOT模块与MCU相连；所述NB‑IOT模块与天线相连；所述电源转换模块具体为：接线端子与输入电压相连输出电压为5V的电压；5V的电压输入电平移位器，所述电平移位器输出3.3V和4.0V的电压；所述3.3V的电压为MCU供电；所述4.0V的电压为NB‑IOT模块供电。

【技术特征摘要】
1.一种基于窄带物联的电压监测仪,包括MCU以及和MCU连接的数据安全认证模块、时钟模块、AD采集模块；通讯单元、电源转换模块；其特征在于：所述AD采集模块包括滤波电路、AD采集芯片；所述AD采集芯片为芯片RN8302B；电压互感器一端与待采集电压的接线端子相连，另一端连接AD采集模块的滤波电路的输入端；滤波电路的输出端与AD采集芯片的输入端相连；AD采集芯片将输入的电压信号根据预设的输入电压的电压档位对应的增益将信号进行放大处理，输出处理后的电压信号经过AD转换后通过SPI接口送至MCU；所述通讯单元为NB-IOT模块；所述NB-IOT模块与MCU相连；所述NB-IOT模块与天线相连；所述电源转换模块具体为：接线端子与输入电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄家锋，庄泽润，叶志忠，吴小彬，康友灵，
申请(专利权)人：厦门亿力天龙科技有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35