基于物联网关的智能开关柜制造技术

本发明专利技术公开了一种基于物联网关的智能开关柜，包括数据采集模块、数据汇总处理模块、信号收发模块、云平台；数据采集模块各类传感器采集相关状态信息；数据汇总处理模块将接收的采集信号进行预处理，并按照环境数据类、负荷数据类、信号数据类、事件数据类和控制数据类进行分类打包上传；信号收发模块包括数据采集模块与数据汇总处理模块之间的Lora通信以及数据汇总处理模块与云平台之间的4G通信；云平台通过4G网络连接管辖区域内的所有智能开关柜，存储来自智能开关柜的上行数据，并向智能开关柜发送下行数据。本发明专利技术提出的智能开关柜可增强网络互联安全性、实现消息联动、减少人力成本、增加及时响应速度和实现问题预测分析五大优点。五大优点。五大优点。

【技术实现步骤摘要】
基于物联网关的智能开关柜


[0001]专利技术涉及电力开关柜领域,尤其涉及一种基于物联网关的智能开关柜。

技术介绍

[0002]电力在新世纪以来有了智能化的概念。欧美等发达国家率先对智能电网进行了研究，建立智能电网，要求使用智能化电子设备。目前国外已经有许多企业都能够生产类型不同的智能化开关柜，还有不少企业甚至已经开发提出了运用现场总线技术的开关柜。从当前产品的功能以及发展特征看，智能化的开关柜以及智能化电力设备的设计主要满足“五遥”发展需求。
[0003]目前国内的配电柜还是采用传统的方式，采集设备还是机械表，远程信息化还没有普及，遇到突发问题，不能及时被发现和及时处理，对于设备的运维管理都是要到现场分析检测，不仅加大维护的人力成本，对设备安全也带来隐患，已经不适应社会信息化的发展现状。并且目前配电柜信息化发展还是比较缓慢，只是采集常用的电流电压功率等数据，主要还是针对用电负荷，没有形成配电柜本身的模型化，对配电柜本身的监控数据几乎没有，本专利技术旨在提出一种基于物联网关的智能开关柜，将传统开关柜的各类信息数据借助现场总线技术通过智能网关远程通信芯片上传云平台，实现开关柜的信息化、智能化、平台化。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在的缺点与不足,本专利技术提供一种基于物联网关的智能开关柜。
[0005]本专利技术所采用的技术方案包括以下步骤：
[0006]一种基于物联网关的智能开关柜，包括数据采集模块、数据汇总处理模块、信号收发模块、云平台；
[0007]所述数据采集模块使用温度传感器和湿度传感器采集开关柜内的温度和湿度信息、使用电流传感器采集开关柜内用电设备的电流负荷数据、使用电压传感器采集开关柜内用电设备的电压负荷数据、使用开关类传感器识别开关柜中的各类开关信号，所述传感器均安装于开关柜内对应的待检信号敏感位置；
[0008]所述数据汇总处理模块设置于机房内，与检测区域内的所有开关柜的数据采集模块通过Lora网络连接，接收到采集信号后进行预处理，并按照环境数据类、负荷数据类、信号数据类、事件数据类和控制数据类进行分类打包，打包数据按照数据汇总处理模块与云平台之间约定的通讯协议和通讯时间进行收发；
[0009]所述信号收发模块包括数据采集模块与数据汇总处理模块之间的Lora通信以及数据汇总处理模块与云平台之间的4G通信；所述Lora通信用于传输开关柜中的环境数据、用电负荷数据、开关信号以及控制信号；所述4G通信用于连接数据汇总处理模块与云平台，数据汇总处理模块将采集得到的数据进行预处理和转换后，按照数据类型上传至云平台中存储；
[0010]所述云平台通过4G网络连接管辖区域内的所有智能开关柜，存储来自智能开关柜的上行数据，并向智能开关柜发送下行数据；云平台中的数据存储空间划分方法为：按照智能开关柜的安装地点进行一级划分，按照存储的数据类型进行二级划分，按照数据的产生时间进行三级划分；管理用户通过人机交互设备连接云平台，并调用所需数据。
[0011]在一种优选的实施例中，所述Lora通信采用星型网络拓扑结构，智能开关柜中的各类传感器均为Lora子节点，并在机房内设置Lora网关服务器，在任意时间段内有且只有一组Lora子节点与Lora网关服务器通信，其通讯流程如下：Lora网关服务器接收到Lora子节点发来的入网请求时，对该子节点的ID和地址进行注册，并返回ACK响应，连接成功；在上一子节点断开连接前，Lora网关不会接收新子节点的入网请求，但新子节点会重复向Lora网关发起组网请求，循环反复。
[0012]在一种优选的实施例中，所述Lora通信过程中由数据采集模块对传输信号进行加密，加密方法如下：
[0013]S1：对于待传输信号令其为x
i
，加密后的信号为y
i
，加密过程中系统随机产生两个不相等的质数a和b，系统随机产生一个整数c,加密算法如下：
[0014][0015]n＝a
·
b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0016]其中，k为加密迭代次数，为n的欧拉函数，modn表示对n取模，c的取值范围为
[0017]S2：对式1中的幂指运算使用加法迭代运算替代，公式如下：
[0018][0019]如公式3所示，在加密操作过程中，仅需在第一次迭代计算y1时执行幂指运算，在后续操作中执行加法迭代运算，减少了数据加密时的操作复杂度和操作时间。
[0020]在一种优选的实施例中，所述Lora通信过程中由数据汇总处理模块对传输信号进行解密，解密方法如下：
[0021]S1：对于待传输信号令其为x
i
，解密过程中系统随机产生两个不相等的质数a和b，系统随机产生一个整数c,加密算法如下：
[0022][0023]n＝a
·
b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0024]其中，k为加密迭代次数，为n的欧拉函数，modn表示对n取模，c的取值范围为d表示c对于的模反参数；
[0025]S2：解密时将对n值进行分解，分解为a和b，而d又与a和b相关，则将解密过程分步骤进行，如公式6所示：
[0026][0027]其中，C1＝x1moda，C2＝x1modb，d1＝dmod(a
‑
1)，d2＝dmod(b
‑
1)，运算时，使用d1和d2代替d，运算量减少了一半，提高了运算速度。
[0028]在一种优选的实施例中，所述智能开关柜采用模块化配置方案，包括挂墙式智能
开关柜和落地式智能开关柜，对于不同功能和外观尺寸的智能开关柜，使用一组或多组标准尺寸的模块采用积木式搭建的方法组成，模块尺寸细分为小模块、中模块、大模块、超大模块四类；挂墙式智能开关柜的走线和电缆端子设置于靠墙一侧，落地式智能开关柜配套使用底座进行安装，走线和电缆端子设置于底座中。
[0029]在一种优选的实施例中，所述数据汇总处理模块中使用一种基于快速傅里叶变换的电能质量分析方法，其实现步骤如下：
[0030]S1：根据数据采集模块中的电压传感器和电流传感器输入的信号波形，假设信号分量的频率分别为f1,f2,f3,......,f
n
，其中最大的信号分量频率为f
max
，则选取f
max
的两倍以上为采样频率f
caiyang
，即f
caiyang
≥2
·
f
max
；
[0031]S2：将采样数据点进行倒位序排列，并将排列好的数据点按照傅里叶变换中的蝶形计算方法进行运算，得到幅值
‑
频率关系图和相位
‑
频率关系图，则每点采样值表示为A+Bi，A为实部，B为虚部；
[0032]S3：计算每点的幅值为相位为则每个信号分量为：
[0033]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网关的智能开关柜，其特征在于，包括数据采集模块、数据汇总处理模块、信号收发模块、云平台；所述数据采集模块使用温度传感器和湿度传感器采集开关柜内的温度和湿度信息、使用电流传感器采集开关柜内用电设备的电流负荷数据、使用电压传感器采集开关柜内用电设备的电压负荷数据、使用开关类传感器识别开关柜中的各类开关信号，所述传感器均安装于开关柜内对应的待检信号敏感位置；所述数据汇总处理模块设置于机房内，与检测区域内的所有开关柜的数据采集模块通过Lora网络连接，接收到采集信号后进行预处理，并按照环境数据类、负荷数据类、信号数据类、事件数据类和控制数据类进行分类打包，打包数据按照数据汇总处理模块与云平台之间约定的通讯协议和通讯时间进行收发；所述信号收发模块包括数据采集模块与数据汇总处理模块之间的Lora通信以及数据汇总处理模块与云平台之间的4G通信；所述Lora通信用于传输开关柜中的环境数据、用电负荷数据、开关信号以及控制信号；所述4G通信用于连接数据汇总处理模块与云平台，数据汇总处理模块将采集得到的数据进行预处理和转换后，按照数据类型上传至云平台中存储；所述云平台通过4G网络连接管辖区域内的所有智能开关柜，存储来自智能开关柜的上行数据，并向智能开关柜发送下行数据；云平台中的数据存储空间划分方法为：按照智能开关柜的安装地点进行一级划分，按照存储的数据类型进行二级划分，按照数据的产生时间进行三级划分；管理用户通过人机交互设备连接云平台，并调用所需数据。2.如权利要求1所述的一种基于物联网关的智能开关柜，其特征在于，所述Lora通信采用星型网络拓扑结构，智能开关柜中的各类传感器均为Lora子节点，并在机房内设置Lora网关服务器，在任意时间段内有且只有一组Lora子节点与Lora网关服务器通信，其通讯流程如下：Lora网关服务器接收到Lora子节点发来的入网请求时，对该子节点的ID和地址进行注册，并返回ACK响应，连接成功；在上一子节点断开连接前，Lora网关不会接收新子节点的入网请求，但新子节点会重复向Lora网关发起组网请求，循环反复。3.如权利要求1所述的一种基于物联网关的智能开关柜，其特征在于，所述Lora通信过程中由数据采集模块对传输信号进行加密，加密方法如下：S1：对于待传输信号令其为x
i
，加密后的信号为y
i
，加密过程中系统随机产生两个不相等的质数a和b，系统随机产生一个整数c,加密算法如下：n＝a
·
b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，k为加密迭代次数，为n的欧拉函数，modn表示对n取模，c的取值范围为S2：对式1中的幂指运算使用加法迭代运算替代，公式如下：如公式3所示，在加密操作过程中，仅需在第一次迭代计算y1时执行幂指运算，在后续操作中执行加法迭代运算，减少了数据加密时的操作复杂度和操作时间。
4.如权利要求1所述的一种基于物联网关的智能开关柜，其特征在于，所述Lora通信过程中由数据汇总处理模块对传输信号进行解密，解密方法如下：S1：对于待传输信号令其为x
i
，解密过程中系统随机产生两个不相等的质数a和b，系统随机产生一个整数c,加密算法如下：n＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙孝龙，刘玉胜，
申请(专利权)人：博联昌信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：