一种太阳能自供电的电力光缆接头盒监测终端制造技术

本发明专利技术公开了一种太阳能自供电的电力光缆接头盒监测终端，包括电力光缆接头盒，所述电力光缆接头盒内设置有微控制器主控单元、传感器数据采集单元、北斗三代定位及通信单元、电源管理单元和数据存储单元，所述微控制器主控单元的第一信号输出端与北斗三代定位及通信单元的信号输入端连接，所述微控制器主控单元的第二信号输出端与电源管理单元的信号输入端连接。本发明专利技术所述的太阳能自供电的电力光缆接头盒监测终端通过采用北斗三代定位及短报文通信技术、基于MEMS的加速度及陀螺仪的先进传感器技术、基于柔性太阳能组件及锂离子电池充放管理技术，通过硬件电量设计、软件程序开发，完美节解决了现有存在的问题。完美节解决了现有存在的问题。完美节解决了现有存在的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能自供电的电力光缆接头盒监测终端


[0001]本专利技术属于电力信息通信
，具体涉及太阳能自供电的电力光缆接头盒监测终端。

技术介绍

[0002]电力光缆接头盒是电力通信光纤复合地线(OPGW)中最薄弱的环节，由于其地理分布的特殊性，因此长期未得到有效的监控，目前主要的监控手段也是监测接头盒内部的温度、气压以及地理位置信息，采用外置太阳能面板供电，并且现有的监测手段仅在有公网覆盖的领域采用移动通信网络完成设备的状态信息传输。该种传输方式在无公网覆盖的区域使用，使得电力光缆接头盒的监测成为盲区、并一直成为困扰电力通信系统设备监测领域的一个长期痛点。对于电力光缆接头盒的监测、现有的解决方案是通过温度传感器以及气压传感器根据理查定理判断电力光缆接头盒的气密性是否良好，传输方案采用LoRa组网方案，最后通过末端组网节点或集成了移动通信网络的集中器完成接头盒状态数据的汇集及远传。该方案具有一定的成本优势但是其短板是只能监测电力光缆接头盒的气密性，实际对于电网企业而言，这些监测量还很难比较全面反应电力光缆接头盒的状态，以及缺少必要的监测量、积累历史状态信息结合机器学习等技术做到预测性维护等工作。此外对无公网区、风灾区，一方面是移动通信面临无信号等问题，另一方面如电力光缆接头盒的松动、倾斜、开盖、掉落等严重影响电力通信安全的问题无法及时有效的监测，最后是设备供电及电量自存储问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种太阳能自供电的电力光缆接头盒监测终端，用以解决现有技术中存在的上述问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种太阳能自供电的电力光缆接头盒监测终端，包括电力光缆接头盒，所述电力光缆接头盒内设置有微控制器主控单元、传感器数据采集单元、北斗三代定位及通信单元、电源管理单元和数据存储单元，所述微控制器主控单元的第一信号输出端与北斗三代定位及通信单元的信号输入端连接，所述微控制器主控单元的第二信号输出端与电源管理单元的信号输入端连接，所述微控制器主控单元的第三信号输出端与数据存储单元的信号输入端连接，所述微控制器主控单元的第一信号输入端与传感器数据采集单元的信号输出端连接，所述微控制器主控单元的第二信号输入端与电源管理单元的信号输出端连接，所述微控制器主控单元的第三信号输入端与数据存储单元的信号输出端连接；
[0006]所述电力光缆接头盒的表面嵌设有类圆柱型柔性太阳能电池板。
[0007]上述结构的工作过程及原理如下：
[0008]采用改进的柔性太阳能电池板直接嵌于电力光缆接头盒表面，其类圆柱型的结构减少了受风面积，在保障设备自供电的情况下，降低因增加外部组件而引入的新的故障隐
患点，北斗三代定位及通信单元采用模块化的设计，该模块引出两路串口，分别用于定位及短报文通信，定位遵循NMEA
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0183协议，短报文协议采用北斗三代短报文协议；微控制器主控单元通过串口读取/接收北斗信息；采用最新的北斗三代无源定位，有效的提高了电力光缆接头盒的定位精度；在监测数据回传方面采用北斗三代短报文技术、在降低功耗的同时，提高了数据回传的成功率；微控制器主控单元采用低功耗的模式，北斗卫星及地面站系统、北斗指挥机、监控中心是完成数据上传下发的必要设备，通过该功能流程，能够实现对电力光缆接头盒数据的采集、数据上传，远程监测及监控中心处的各类三维展示、统计、故障预警等丰富的功能；电源管理单元主要给出北斗部分电路供电设计，其包含使能引脚，自低功耗模式时可以通过外不控制引脚EN_5V实现该电路的关断，达到进一步降低功耗的目的。
[0009]进一步的，所述传感器数据采集单元包括振动监测单元、姿态监测单元、北斗定位单元、温度监测单元和气压监测单元，所述振动监测单元、姿态监测单元、北斗定位单元、温度监测单元和气压监测单元的信号输出端均与微控制器主控单元的信号输入端连接。
[0010]通过振动监测单元，可以通过外部串口设定振动阈值，完成超过振动阈值报警输出的功能；姿态监测单元主要应用其内部集成的3轴加速度计3轴角速度计，通过运动处理单元输出姿态角信息，包括横滚角、俯仰角、偏航角等姿态信息；北斗定位单元采用最新的北斗三代无源定位，有效的提高了电力光缆接头盒的定位精度；温度监测单元采用DS18B20，其工作温度宽，满足工业宽温需求，在该范围内测温精度达到0.5℃，保证温度采集的精度要求；气压监测单元为常规的气压监测电路，对周围的气压形成监测。
[0011]进一步的，所述北斗三代定位及通信单元包括北斗天线和北斗下属卡，所述北斗天线设置在电力光缆接头盒的外部，所述光接头盒内设置有用于插设北斗下属卡的卡槽，所述北斗下属卡设置在电力光缆接头盒内部的卡槽内。
[0012]进一步的，所述微控制器主控单元连接有开盖监测电路。
[0013]微控制器主控单元通过监测高低电平可以反应电力光缆接头盒是否处于打开状态，在合盖状态下，电平为低，当盖处于打开状态时此时电平状态为高。
[0014]进一步的，所述姿态监测单元包括MEMS加速度传感器和陀螺仪，所述MEMS加速度传感器和陀螺仪的信号输出端均与微控制器主控单元的信号输入端连接。
[0015]采用MEMS加速度传感器、陀螺仪以及振动监测上述的故障信息，如出现倾斜、松动的故障状态，有效的解决了监测短板问题。
[0016]有益效果：本专利技术解决了长期困扰企业电力光缆接头盒无法有效监测的问题，采用北斗三代短报文通信方式、有效降低了对发射功率的的要求，并实现了无公网区域数据正常回传的问题，具备在山区、荒漠、隔壁等野外环境下应用的要求，不受传统公网覆盖区域不足的限制。本装置解决了设备自身长期自供电的问题，从软硬件的角度做了优化创新。在硬件设计方面，使用相较于北斗二代更先进的北斗三代技术，从定位精度、传输频次、报文长度、发射功率、待机功耗等做了全面的优化升级，其硬件模组尺寸也进一步减小；感知层面，应用低功耗的MCU、传感器、电源管理芯片等进一步降低功耗；供电采用新型柔性太阳能电池板，以及锂电池充放管理解决设备长期供电。软件设计方面从初始化、数据采集、数据传输、低功耗休眠等角度分功能结合环境进行流程化处理，处理完数据采集传输业务后进入在低功耗模式下，当电力光缆接头盒振动超阈值后会主动唤醒，完成新一轮数据的采集传输。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的系统功能结构图；
[0018]图2为本专利技术的电力光缆接头盒监测终端嵌入式功能框图；
[0019]图3为本专利技术中电力光缆接头盒监测终端嵌入式软件的工作导图；
[0020]图4为本专利技术中微控制器主控单元的核心电路图；
[0021]图5为本专利技术中数据存储单元的电路图；
[0022]图6为本专利技术中温度监测单元的电路图；
[0023]图7为本专利技术中开盖监测单元的电路图；
[0024]图8为本专利技术中姿态监测单元的电路图；
[0025]图9为本专利技术中北斗三代定位及通信单元的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能自供电的电力光缆接头盒监测终端，其特征在于，包括电力光缆接头盒，所述电力光缆接头盒内设置有微控制器主控单元、传感器数据采集单元、北斗三代定位及通信单元、电源管理单元和数据存储单元，所述微控制器主控单元的第一信号输出端与北斗三代定位及通信单元的信号输入端连接，所述微控制器主控单元的第二信号输出端与电源管理单元的信号输入端连接，所述微控制器主控单元的第三信号输出端与数据存储单元的信号输入端连接，所述微控制器主控单元的第一信号输入端与传感器数据采集单元的信号输出端连接，所述微控制器主控单元的第二信号输入端与电源管理单元的信号输出端连接，所述微控制器主控单元的第三信号输入端与数据存储单元的信号输出端连接；所述电力光缆接头盒的表面嵌设有类圆柱型柔性太阳能电池板。2.根据权利要求1所述的太阳能自供电的电力光缆接头盒监测终端，其特征在于，所述传感器数据采集单元包括振动监...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，张志军，解鹏，郭庆瑞，郭学让，李峰，何玲，杨慧婷，黎玉娥，滕玲，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：