一种用于远距离无线传输的电力设备监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种用于远距离无线传输的电力设备监测系统，将多个二次电气设备按照区域进行划分，系统包括与各个划分区域一一对应的LoRa节点模块、LoRa中继器、LoRa网关模块和远程服务器，LoRa节点模块包括GD32最小系统电路1、485通讯电路、LoRa无线通讯电路1和电源电路1，LoRa中继器包括GD32最小系统电路2、LoRa无线通讯电路2、LoRa无线通讯电路3和电源电路2，LoRa网关模块包含控制器、LoRa无线通讯电路4、4G通讯电路和电源电路3。使用LoRa技术可解决工厂或楼宇中二次电气设备位置分散、距离较远和墙壁较厚不方便数据传输的问题，能满足现场的需求，大大减少丢包率。大大减少丢包率。大大减少丢包率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于远距离无线传输的电力设备监测系统


[0001]本技术属于智能物联网设备领域，特别涉及一种用于远距离无线传输的电力设备监测系统。

技术介绍

[0002]电力系统中的电力设备很多，根据它们在运行中所起的作用不同，通常将它们分为电气一次设备和电气二次设备。直接参与生产、变换、传输、分配和消耗电能的设备称为电气一次设备，主要有发电机、电动机、变压器、断路器和电力电缆等设备。为了保护保证电气一次设备的正常运行，对其运行状态进行测量、监视、控制和调节等的设备称为电气二次设备，主要有各种测量表计、各种继电保护及自动装置、直流电源设备等。在这样的情况下，各式各样的电力设备监测系统也应运而生。
[0003]电力设备状态监测系统的主要目的是采取有效的监测、分析和诊断技术，及时、准确的掌握设备运行的各种状态，从而保证电力设备的正常运行。监测的主要目的是及时发现设备可能出现故障的各种问题，从而在设备出现故障或设备功能下降影响正常工作之前，及时维修、更换设施，以避免各种危机生命财产安全的事故的发生。然而，由于一次电气设备大多分布在工厂和楼宇的各个角落中，对它们进行监测的二次电气设备也因此位置较为分散，所以，在现有的一些电力设备监测系统中会使用一些无线技术来采集二次电气设备中的数据，然而即使现有的一些无线技术如LoRa已经有了很长的传输距离和很强的穿墙技能，但依旧满足不了很多环境恶劣的现场。针对某些特殊的应用场景，如一些4G信号较差的地下室，需要将LoRa模块安装在较远的地面上，这时，即使LoRa技术能将数据传输很远的距离，也可能无法满足现场的需求，会有很高的丢包率。因此，目前急需一套传输距离更远和穿墙能力更强的监测方式来解决上述技术问题。

技术实现思路

[0004]本技术针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的用于远距离无线传输的电力设备监测系统。
[0005]本技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
[0006]本技术提供一种用于远距离无线传输的电力设备监测系统，将多个二次电气设备按照区域进行划分，所述系统包括与各个划分区域一一对应的LoRa节点模块、LoRa中继器、LoRa网关模块和远程服务器，所述LoRa节点模块包括GD32最小系统电路1、485通讯电路、LoRa无线通讯电路1和电源电路1，所述LoRa中继器包括GD32最小系统电路2、LoRa无线通讯电路2、LoRa无线通讯电路3和电源电路2，所述LoRa网关模块包含控制器、LoRa无线通讯电路4、4G通讯电路和电源电路3。
[0007]所述485通讯电路与对应划分区域的各个二次电气设备电连接，所述485通讯电路和LoRa无线通讯电路1均与GD32最小系统电路1电连接，所述GD32最小系统电路1、485通讯电路和LoRa无线通讯电路1均与电源电路1电连接，所述LoRa无线通讯电路2与LoRa无线通
讯电路1电连接，所述LoRa无线通讯电路2和LoRa无线通讯电路3均与GD32最小系统电路2电连接，所述GD32最小系统电路2、LoRa无线通讯电路2与LoRa无线通讯电路3均与电源电路2电连接，所述LoRa无线通讯电路4与LoRa无线通讯电路3电连接，所述4G通讯电路、LoRa无线通讯电路均与控制器电连接，所述4G通讯电路、LoRa无线通讯电路和控制器均与电源电路3电连接。
[0008]本技术的积极进步效果在于：
[0009]本技术使用LoRa技术可解决工厂或楼宇中二次电气设备位置分散、距离较远和墙壁较厚不方便数据传输的问题，能够满足现场的需求，大大减少丢包率。本技术具有传输距离远、低功耗和高穿透等优点。
附图说明
[0010]图1为本技术的用于远距离无线传输的电力设备监测系统结构示意图。
[0011]图2为本技术中LoRa节点模块的GD32最小系统电路1原理图。
[0012]图3为本技术中LoRa节点模块的LoRa无线通讯电路1原理图。
[0013]图4为本技术中LoRa节点模块的485通讯电路原理图。
[0014]图5为本技术中LoRa节点模块的电源电路1原理图。
[0015]图6为本技术中LoRa网关模块的控制器原理图。
[0016]图7为本技术中LoRa网关模块的4G通讯电路原理图。
[0017]图8为本技术中LoRa网关模块的LoRa无线通讯电路4原理图。
[0018]图9为本技术中LoRa网关模块的电源电路3原理图。
具体实施方式
[0019]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0020]如图1所示，本实施例提供一种用于远距离无线传输的电力设备监测系统，将多个二次电气设备按照区域进行划分，划分出N个区域，N为正整数，所述系统包括与划分区域1一一对应的LoRa节点模块1、LoRa中继器1、LoRa网关模块1、
……
、与划分区域N一一对应的LoRa节点模块N、LoRa中继器N、LoRa网关模块N和远程服务器(如云服务器)。
[0021]其中，每个LoRa节点模块包括GD32最小系统电路1、485通讯电路、LoRa无线通讯电路1和电源电路1，485通讯电路与对应划分区域的各个二次电气设备电连接，485通讯电路和LoRa无线通讯电路1均与GD32最小系统电路1电连接，GD32最小系统电路1、485通讯电路和LoRa无线通讯电路1均与电源电路1电连接。
[0022]每个LoRa中继器包括GD32最小系统电路2、LoRa无线通讯电路2、LoRa无线通讯电路3和电源电路2，LoRa无线通讯电路2与LoRa无线通讯电路1电连接，LoRa无线通讯电路2和LoRa无线通讯电路3均与GD32最小系统电路2电连接，GD32最小系统电路2、LoRa无线通讯电路2与LoRa无线通讯电路3均与电源电路2电连接。
[0023]每个LoRa网关模块包含控制器、LoRa无线通讯电路4、4G通讯电路和电源电路3，LoRa无线通讯电路4与LoRa无线通讯电路3电连接，4G通讯电路和LoRa无线通讯电路均与控制器电连接，4G通讯电路、LoRa无线通讯电路和控制器均与电源电路3电连接。
[0024]如图2所示为GD32最小系统电路1的电路图：采用GD32F130G8U6作为GD32控制芯片，GD32控制芯片的引脚19、引脚25、引脚10、引脚13、引脚11和引脚12分别与电阻R14、电阻R16、电阻R17、电阻R19、电阻R20和电阻R21的一端电连接，电阻R14、电阻R16、电阻R17、电阻R19、电阻R20和电阻R21的另一端接入LoRa无线通讯电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于远距离无线传输的电力设备监测系统，其特征在于，将多个二次电气设备按照区域进行划分，所述系统包括与各个划分区域一一对应的LoRa节点模块、LoRa中继器、LoRa网关模块和远程服务器，所述LoRa节点模块包括GD32最小系统电路1、485通讯电路、LoRa无线通讯电路1和电源电路1，所述LoRa中继器包括GD32最小系统电路2、LoRa无线通讯电路2、LoRa无线通讯电路3和电源电路2，所述LoRa网关模块包含控制器、LoRa无线通讯电路4、4G通讯电路和电源电路3；所述485通讯电路与对应划分区域的各个二次电气设备电连接，所述485通讯电路和LoRa无线通讯电路1均与GD32最小系统电路1电连接，所述GD32最小系统电路1、485通讯电路和LoRa无线通讯电路1均与电源电路1电连接，所述LoRa无线通讯电路2与LoRa无线通讯电路1电连接，所述LoRa无线通讯电路2和LoRa无线通讯电路3均与GD32最小系统电路2电连接，所述GD32最小系统电路2、LoRa无线通讯电路2与LoRa无线通讯电路3均与电源电路2电连接，所述LoRa无线通讯电路4与LoRa无线通讯电路3电连接，所述4G通讯电路、LoRa无线通讯电路均与控制器电连接，所述4G通讯电路、LoRa无线通讯电路和控制器均与电源电路3电连接。2.如权利要求1所述的用于远距离无线传输的电力设备监测系统，其特征在于，所述GD32最小系统电路1采用GD32F130G8U6作为GD32控制芯片，所述GD32控制芯片的引脚19、引脚25、引脚10、引脚13、引脚11和引脚12分别与电阻R14、电阻R16、电阻R17、电阻R19、电阻R20和电阻R21的一端电连接，所述电阻R14、电阻R16、电阻R17、电阻R19、电阻R20和电阻R21的另一端接入LoRa无线通讯电路1，所述GD32控制芯片的引脚8、引脚9和引脚18均与485通讯电路电连接，所述GD32控制芯片的引脚2分别与晶振X1的一端和电容C22的一端电连接、引脚3分别与晶振X1的另一端和电容C23的一端电连接，所述电容C22的另一端和电容C23的另一端均接地，所述GD32控制芯片的引脚14与电阻R18的一端电连接，所述电阻R18的另一端与三极管Q1的基极电连接，所述三极管Q1的集电极与发光二极管LD1的阴极电连接、发射极接地，所述发光二极管LD1的阳极接电阻R15，所述电阻R15的另一端接入+3.3V。3.如权利要求2所述的用于远距离无线传输的电力设备监测系统，其特征在于，所述LoRa无线通讯电路1采用VC1SX
‑
1278A芯片作为LoRa通讯芯片，所述LoRa通讯芯片与GD32控制芯片之间通过SPI总线通讯，所述LoRa通讯芯片的RST引脚连接上拉电阻R12保持高电平、同时RST引脚与电阻R14另一端电连接，所述LoRa通讯芯片的SCK引脚与电阻R20的另一端电连接，所述SCK引脚作为LoRa通讯芯片的时钟引脚，所述LoRa通讯芯片的MISO引脚与电阻R21的另一端电连接，所述LoRa通讯芯片通过MISO引脚向GD32控制芯片输出数据、同时MISO引脚接电容C15的一端，所述电容C15的另一端接地，所述LoRa通讯芯片的MOSI引脚与电阻R19的另一端电连接，所述LoRa通讯芯片通过MOSI引脚接收GD32控制芯片输出的数据、同时MOSI引脚接电容C16的一端，所述电容C16的另一端接地，所述LoRa通讯芯片的NSS引脚连接上拉电阻R11保持高电平、同时NSS引脚与电阻R17的另一端电连接，所述NSS引脚作为LoRa通讯芯片的片选引脚，所述LoRa通讯芯片的DIO0引脚连接上拉电阻R3保持高电平、同时DIO0引脚与电阻R16的另一端电连接，所述DIO0引脚作为LoRa通讯芯片的中断输出引脚，所述LoRa通讯芯片的ANT引脚接入一个LoRa天线以增强信号，所述LoRa通讯芯片的V3.3引脚和GND引脚之间并联有电容C17和C18。4.如权利要求3所述的用于远距离无线传输的电力设备监测系统，其特征在于，所述
485通讯电路采用AZRS485E芯片实现UART信号与485差分信号的相互转换，同时为了做到交直流隔离，所述AZRS485E芯片与GD32控制芯片之间使用EL357N光耦进行隔离，所述AZRS485E芯片的引脚1接入限流电阻R5的一端，所述限流电阻R5的另一端接入EL357N光耦N1的管脚2，所述EL357N光耦N1的管脚1接入+5V、管脚3接地、管脚4通过上拉电阻R2接入+3.3V同时与GD32控制芯片的引脚9电连接，用于向GD32控制芯片发送数据；所述AZRS485E芯片的引脚4通过上拉电阻R9接入AC_+5V、同时接入EL357N光耦N3的管脚4，所述EL357N光耦N3的管脚1接入+3.3V、管脚3接地、管脚2接限流电阻R10的一端，所述限流电阻R10的另一端接GD32控制芯片的引脚8，用于接收GD32控制芯片发来的数据；所述AZRS485E芯片的引脚2与引脚3并联接下拉电阻R6后接地、同时接入EL357N光耦N2的管脚3，EL357N光耦N2的管脚1接入+3.3V、管脚2接限流电阻R8的一端，所述限流电阻R8的另一端接GD32控制芯片的引脚18，用于控制AZRS485E芯片处于接收还是发送模式；所述AZRS485E芯片的引脚6通过上拉电阻R7接入AC_+5V、引脚7接下拉电阻R4后接地，共同实现了485差分信号的输入和输出，同时引脚6和引脚7并联接入TVS二极管VD1，用于保护电路，所述AZRS485E芯片的引脚6和引脚7接入端口J1，所述端口J1用于与对应划分区域的各个二次电气设备电连接。5.如权利要求4所述的用于远距离无线传输的电力设备监测系统，其特征在于，所述电源电路1用于将220V交流电压分别转换为交流侧的+5V电压即AC_+5V、直流侧的直流+5V即DC_+5V和直流+3.3V即DC_+3.3V并对其他电路进行供电；所述L...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾永盛，范贤军，陆晓成，许文专，张凤雏，
申请(专利权)人：江苏斯菲尔电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：