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CN107948311A - 一种基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统 - Google Patents

一种基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统 Download PDF

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CN107948311A
CN107948311A CN201711373917.6A CN201711373917A CN107948311A CN 107948311 A CN107948311 A CN 107948311A CN 201711373917 A CN201711373917 A CN 201711373917A CN 107948311 A CN107948311 A CN 107948311A
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郑崇剑
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Guangzhou Waxapple Technology Co Ltd
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Guangzhou Waxapple Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统，包括：多个节点，用于采集母线槽的温度信息并将采集到的温度信息传送给网关；子节点，用于采集母线槽的温度信息并将采集到的温度信息通过电力线载波传送给子网关；子网关，用于将多个子节点所采集到的温度信息汇集发送至网关；网关，用于分别将节点发送的温度信息和子网关发送的温度信息上报至云平台；云平台，用于存储网关所发送的温度信息数据并实现集中监控功能；终端，用于连接云平台实现温度超限报警、数据显示、历史数据查询和上传拓扑信息。本发明采用混合组网技术，既可以解决信号屏蔽较大，信号需要穿墙时通信不稳定、效果不好等问题，又可以解决投入成本高的问题。

Description

一种基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统
技术领域
本发明涉及智能母线槽监测技术领域，更具体地说，特别涉及一种基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统。
背景技术
随着现代化工程设施和装备的涌现，各行各业的用电量迅增，尤其是众多的高层建筑和大型厂房车间的出现，作为输电导线的传统电缆在大电流输送系统中已不能满足要求，多路电缆的并联使用给现场安装施工连接带来了诸多不便。插接式母线槽作为一种新型配电导线应运而生，与传统的电缆相比，在大电流输送时充分体现出它的优越性。
但是，由于母线槽输送的电流一般都上千安，如果接头处由于安装不当，或超负荷使用，容易造成温升过大，从而产生安全隐患，甚至导致安全事故，造成不可估量的损失，所以对母线槽的温度监测就显得极为重要。
目前常用的温度检测手段有：
1、在母线槽接插头的位置安装温度检测模块，并带有数码管显示实时温度，需要人工进行巡检，巡检比较浪费人力物力，并且无法做到实时告警。
2、在母线槽接插头位置安装温度检测模块，利用RS485总线等连接到机房，通过处理器分析，并显示及做相关的告警处理，这种方式无法远距离传输，而且工程实施布线难度较大。
3、测温模块采集到的温度利用无线传输技术传输到一个分区中心，在分区中心利用有线方式传输到机房，通过处理器分析，并显示及做相关的告警处理。这种方式在一定程度上比第二种布线方便一些，但是，从分区中心到机房还是需要布线，对于工程现场不具备有线布线条件的场合，无法使用，另外通过无线传输技术传输温度到分区中心，在信号屏蔽较大，信号需要穿墙的场合下会出现通信不稳定，效果不好等问题。
4、测温模块采集到的温度利用电力线载波技术传输到网关，再通过有线或无线网络传输到终端，由于通过电力线载波技术传输不能跨越电表，所以采用这种方式每个网关下面能够连接的测温模块少，需要较多的网关才能完成项目的部署，投入成本高。
以上手段都是每个机房单独离线监控，这样母线槽厂家就无法知道自己的产品使用的情况，无法给客户提供比较好的增值服务。为此，有必要开发一种基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统，以解决现有技术中所存在的问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统，包括：
多个节点，用于采集母线槽的温度信息并将采集到的温度信息传送给网关；
子节点，用于采集母线槽的温度信息并将采集到的温度信息通过电力线载波传送给子网关；
子网关，用于将多个子节点所采集到的温度信息汇集发送至网关；
网关，用于分别将节点发送的温度信息和子网关发送的温度信息上报至云平台；
云平台，用于存储网关所发送的温度信息数据并实现集中监控功能；
终端，用于连接云平台实现温度超限报警、数据显示、历史数据查询和上传拓扑信息；
节点与网关连接，多个子节点与子网关连接，子网关与网关连接，多个网关通过云平台与终端连接。
进一步地，所述云平台包括：
WEB服务器，用于实现用户权限管理、实时监控、温度报警和数据显示功能；
数据库，用于持久化网关所上报的数据；
应用服务器，用于将网关上报的数据持久化存入数据库，判断是否超过设置门限值，如果超过门限值，则产生报警事件，通过WEB服务器将警报事件通知给终端；
所述WEB服务器与数据库连接，所述数据库与应用服务器连接，所述应用服务器与网关连接，所述WEB服务器与终端连接。
进一步地，所述终端采用电脑或手机。
进一步地，所述节点具有路由功能，多个节点和子网关通过ZigBee自组网网络，将采集到的温度信息传送给网关。
进一步地，所述节点包括相互连接的第一热敏电阻模块和第一微控制器。
进一步地，所述子节点包括相互连接的第二热敏电阻模块和第二微控制器，以及与第二微控制器连接的第一电力线载波模块。
进一步地，所述子网关包括第三热敏电阻模块、第三微控制器、第四微控制器和第二电力线载波模块，所述第三热敏电阻模块与第三微控制器连接，所述第三微控制器与第四微控制器连接，所述第二电力线载波模块与第三微控制器连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明采用混合组网技术，相对于仅采用无线传输技术的方案，可以解决信号屏蔽较大，信号需要穿墙时通信不稳定、效果不好等问题，相对于仅采用电力线载波技术的方案，可以解决投入成本高的问题；
2、本发明采用云平台远程集中监控模式，所有采集数据汇集到云平台，在告警发生时，可以实时推送告警信息到维护人员的终端，有助于快速做好检修准备，高效的解决故障，最大限度减少由于故障造成的损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统的原理图。
图2是本发明中节点的原理图。
图3是本发明中节点内第一热敏电阻模块的电路图。
图4是本发明中节点内第一微控制器的电路图。
图5是本发明中子节点的原理图。
图6是本发明中子节点内第二热敏电阻模块的电路图。
图7是本发明中子节点内第二微控制器的电路图。
图8是本发明中子节点内第一电力线载波通信模块的电路图。
图9是本发明中子网关的原理图。
图10是本发明中子网关内第三热敏电阻模块的电路图。
图11是本发明中子网关内第三微控制器的电路图。
图12是本发明中子网关内第四微控制器的电路图。
图13是本发明中子网关内第二电力线载波通信模块的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图1所示，本发明提供一种基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统，该监测系统是运用无线自组网技术和电力线载波技术混合组网进行数据采集，并通过无线移动通信信号和有线以太网与云端进行通信的。
本发明的基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统，包括以下模块：
多个节点106，用于采集母线槽的温度信息并将采集到的温度信息传送给网关105。具体为：所有的节点106具备路由功能，利用ZigBee(包括但不限于)等自组网网络，将采集到的温度信息以最短路径传送给网关105。
子节点108，用于采集母线槽的温度信息并将采集到的温度信息通过电力线载波传送给子网关107。
子网关107，用于将多个子节点108所采集到的温度信息汇集发送至网关105。具体为：子网关107负责通过电力线载波汇集子节点的温度信息，并通过ZigBee(包括但不限于)自组网网络，把汇集到的温度信息传送给网关105。
网关105，用于分别将节点106发送的温度信息和子网关107发送的温度信息上报至云平台。具体为：网关105在系统上电时，负责建立ZigBee(包括但不限于)自组网网络，保存路由表信息，网络建立之后，通过该网络，将底层节点采集到的数据，通过GPRS(包括但不限于)等移动通信网络或有线以太网上传到云平台。
云平台，用于存储网关105所发送的温度信息数据并实现集中监控功能。
终端101，用于连接云平台实现温度超限报警、数据显示、历史数据查询和上传拓扑信息。
节点106与网关105连接，多个子节点108与子网关107连接，子网关107与网关105连接，多个网关105通过云平台与终端101连接。
所述云平台包括：
WEB服务器102，用于实现用户权限管理、实时监控、温度报警和数据显示功能。
数据库103，用于持久化网关105所上报的数据。
应用服务器104，主要完成网络信息的接收，解析，转发等操作，用于将网关105上报的数据持久化存入数据库103，判断是否超过设置门限值，如果超过门限值，则产生报警事件，通过WEB服务器102将警报事件通知给终端101。
所述WEB服务器102与数据库103连接，所述数据库103与应用服务器104连接，所述应用服务器104与网关105连接，所述WEB服务器102与终端101连接。
参阅图2-图4所示，为节点106的原理图，所述节点包括相互连接的第一热敏电阻模块和第一微控制器。其采集原理：通过第一热敏电阻模块把温度转换成电压，第一微控制器(采用TI的CC2530F256RHAT，内置射频单元)通过内置的ADC采样电压，计算出对应的温度值，然后通过基于微控制器自带的射频单元实现的ZigBee自组网网络把采集到的温度信息发送给网关105。
参阅图5-图8所示，为子节点108的原理图，所述子节点包括相互连接的第二热敏电阻模块和第二微控制器，以及与第二微控制器连接的第一电力线载波模块。采集原理：通过第二热敏电阻模块把温度转换成电压，第二微控制器(采用NXP的LPC824M201JHI33E)通过内置的ADC采样电压，计算出对应的温度值，然后通过第一电力线载波模块把采集到的温度信息发送给子网关107。
参阅图9-图13所示，为子网关107的原理图，所述子网关包括第三热敏电阻模块、第三微控制器、第四微控制器和第二电力线载波模块，所述第三热敏电阻模块与第三微控制器连接，所述第三微控制器与第四微控制器连接，所述第二电力线载波模块与第三微控制器连接。其原理为：子网关107除了可以采集母线的温度数据之外(即通过第三热敏电阻模块采集)，还具备电力线载波通信功能和ZigBee自组网网络通信功能，可以接收子节点108采集到的，通过电力线载波通信传送过来的温度数据，然后通过ZigBee自组网网络传送给网关105。
本发明的实现原理为：
节点106负责采集母线的温度数据，通过ZigBee自组网网络传送给网关105，网关105通过内置的GPRS模块或以太网通信模块将这些数据发送到应用服务器104，应用服务器104将这些数据存入数据库103中，当终端101向WEB服务器102请求数据时，WEB服务器102读取数据库103中的数据，回应给终端101，这种方式在信号屏蔽较少，适合无线通信的场合比较合适。
子节点108负责采集母线的温度数据，通过电力线载波传送到子网关107，子网关107通过ZigBee自组网网络传送给网关105，网关105通过内置的GPRS模块或以太网通信模块将这些数据发送到应用服务器104，应用服务器104将这些数据存入数据库103中，当终端101向WEB服务器102请求数据时，WEB服务器102读取数据库103中的数据，回应给终端101，这种方式在信号屏蔽较大，不适合无线通信的场合比较合适。
虽然节点106和子节点108都采集母线的温度数据，但是节点106采集的温度数据通过ZigBee自组网网络传送给网关105，子节点106采集的温度数据通过电力线载波通信传送给子网关107，子网关107连接电力线载波通信网络和ZigBee自组网网络。
所述终端101采用电脑或手机或其他智能手持设备，这些终端通过浏览器访问WEB服务器102，用管理员分配的账户登录系统，就可以实现以下功能：
温度超限报警，当回传的温度超过了设定的温度门限，系统通过终端提示用户温度超限警报，提示管理人员处理报警信息，用户可通过提示快速定位温度超限的位置，迅速处理警报信息，以减少损失。
数据显示功能，显示用户权限内的节点上报信息。包含节点位置信息，温度信息等。
历史数据查询功能，可回顾节点的历史温度信息，使用图形化显示。
上传拓扑信息功能，用户在新增监控区域的时候，上传新的拓扑信息，以便后续显示节点的位置信息。
通过本发明的实施，其优点表现在以下几点：
1、对应信号屏蔽较少，适合无线通信的场合，采用无线方式通信，避免工程安装时单独布置通信总线，这样可以减少工程安装难度及时间，节约施工成本。
2、对应信号屏蔽较大，不适合无线通信的场合，采用电力线载波通信技术，避免工程安装时单独布置通信总线，这样可以减少工程安装难度及时间，同时解决无线通信在这种场合下通信不稳定的问题。
3、网关和云平台通信兼容无线移动通信和有线以太网，应用范围广。
4、云平台可以使信息高度汇总，有利于母线槽厂家做大数据分析，并在此基础上做好售后服务及各种增值服务，提高用户粘度，为厂家创造价值。
5、云平台可以在任何有网络的地方登陆账号，实现异地监控，方便管理人员随时随地监控母线槽运行状态。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统，其特征在于，包括：
多个节点，用于采集母线槽的温度信息并将采集到的温度信息传送给网关；
子节点，用于采集母线槽的温度信息并将采集到的温度信息通过电力线载波传送给子网关；
子网关，用于将多个子节点所采集到的温度信息汇集发送至网关；
网关，用于分别将节点发送的温度信息和子网关发送的温度信息上报至云平台；
云平台，用于存储网关所发送的温度信息数据并实现集中监控功能；
终端，用于连接云平台实现温度超限报警、数据显示、历史数据查询和上传拓扑信息；
节点与网关连接，多个子节点与子网关连接，子网关与网关连接，多个网关通过云平台与终端连接。
2.根据权利要求1所述的基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统，其特征在于，所述云平台包括：
WEB服务器，用于实现用户权限管理、实时监控、温度报警和数据显示功能；
数据库，用于持久化网关所上报的数据；
应用服务器，用于将网关上报的数据持久化存入数据库，判断是否超过设置门限值，如果超过门限值，则产生报警事件，通过WEB服务器将警报事件通知给终端；
所述WEB服务器与数据库连接，所述数据库与应用服务器连接，所述应用服务器与网关连接，所述WEB服务器与终端连接。
3.根据权利要求1所述的基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统，其特征在于，所述终端采用电脑或手机。
4.根据权利要求1所述的基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统，其特征在于，所述节点具有路由功能，多个节点和子网关通过ZigBee自组网网络，将采集到的温度信息传送给网关。
5.根据权利要求1所述的基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统，其特征在于，所述节点包括相互连接的第一热敏电阻模块和第一微控制器。
6.根据权利要求1所述的基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统，其特征在于，所述子节点包括相互连接的第二热敏电阻模块和第二微控制器，以及与第二微控制器连接的第一电力线载波模块。
7.根据权利要求1所述的基于混合组网技术的智能母线槽在线监测系统，其特征在于，所述子网关包括第三热敏电阻模块、第三微控制器、第四微控制器和第二电力线载波模块，所述第三热敏电阻模块与第三微控制器连接，所述第三微控制器与第四微控制器连接，所述第二电力线载波模块与第三微控制器连接。
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