基于zigbee的智能配電無(wú)線采集模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于ZIGBEE的智能配電無(wú)線采集模塊，至少包括信號(hào)輸入子模塊、信號(hào)處理子模塊、信號(hào)輸出子模塊；所述信號(hào)輸入子模塊用于接收模擬、開(kāi)關(guān)和溫度信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后輸送到所述信號(hào)處理子模塊；所述信號(hào)處理子模塊用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理；所述信號(hào)輸出子模塊用于將處理好的信號(hào)通過(guò)ZIGBEE無(wú)線網(wǎng)傳輸給上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程采集。本實(shí)用新型采集模塊功能全面，能實(shí)現(xiàn)智能配電多類型數(shù)據(jù)的采集，造價(jià)比較低。另外，通訊方式都是以無(wú)線的方式為主，在采集設(shè)備比較多的情況下，組網(wǎng)簡(jiǎn)單，工程和成本造價(jià)相對(duì)較低，一但發(fā)生通訊故障，查找問(wèn)題容易，不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)問(wèn)題影響整個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)。
【專利說(shuō)明】基于ZIGBEE的智能配電無(wú)線采集模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種智能配電設(shè)備，具體為一種基于ZIGBEE的智能配電無(wú)線采集模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]智能型配電革命性地改變了傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜的概念；具有多功能、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、結(jié)構(gòu)緊湊、易于維護(hù)等特點(diǎn)，它可以滿足電力工業(yè)未來(lái)的需求，具有預(yù)防、避免事故發(fā)生、強(qiáng)化企業(yè)內(nèi)部能源考核、減少設(shè)備維護(hù)和檢修時(shí)間、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享等諸多優(yōu)點(diǎn)，為企事業(yè)單位的現(xiàn)代化管理提供了堅(jiān)實(shí)、可靠的基礎(chǔ)，“一次投資，終身受益”，真正保證用戶的投資利益不受損害。
[0003]然而實(shí)現(xiàn)這些功能都需要現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元對(duì)配電室的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，包括:三相電壓、三相電流、功率、功率因數(shù)、頻率、電度、溫度等參數(shù)，同時(shí)對(duì)每一回路的斷路器狀態(tài)等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并上傳，執(zhí)行上位系統(tǒng)下達(dá)的命令，包括報(bào)警設(shè)置、修改參數(shù)等。監(jiān)控單元采集的數(shù)據(jù)及信息都通過(guò)通訊口實(shí)時(shí)傳送給主機(jī)。各監(jiān)控單元采用RS485現(xiàn)場(chǎng)總線方式與監(jiān)控中心主機(jī)相連。
[0004]目前的智能配電主要是以多功能的網(wǎng)絡(luò)電力儀表為底層采集單元，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和后臺(tái)的上位機(jī)組態(tài)以及HMI界面實(shí)現(xiàn)的。但是多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表所能采集的電力參數(shù)還是有限的，對(duì)于開(kāi)關(guān)的分合閘狀態(tài)、主母線的溫度等主要參數(shù)是不能采集和監(jiān)測(cè)的。現(xiàn)有的采集模塊功能都比較單一，要想實(shí)現(xiàn)智能配電多類型數(shù)據(jù)的采集，必須得選擇多種不同類型和功能的模塊，這樣造價(jià)就比較高。另外，目前采集所用的電力儀表和采集模塊的通訊方式都是以有線的方式為主，在采集設(shè)備比較多的情況下，組網(wǎng)比較復(fù)雜，布線比較繁瑣，工程和成本造價(jià)相對(duì)較高，一但發(fā)生通訊故障，查找問(wèn)題困難，有可能因?yàn)橐粋€(gè)問(wèn)題影響整個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種具備無(wú)線通訊功能并且集成采集功能的采集單元來(lái)補(bǔ)充和實(shí)現(xiàn)完整的智能配電設(shè)備。
[0006]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供基于ZIGBEE的智能配電無(wú)線采集模塊，至少包括信號(hào)輸入子模塊、信號(hào)處理子模塊、信號(hào)輸出子模塊；所述信號(hào)輸入子模塊用于接收模擬、開(kāi)關(guān)和溫度信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后輸送到所述信號(hào)處理子模塊；所述信號(hào)處理子模塊用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理；所述信號(hào)輸出子模塊用于將處理好的信號(hào)通過(guò)ZIGBEE無(wú)線網(wǎng)傳輸給上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程采集。
[0007]進(jìn)一步，所述信號(hào)輸出子模塊包括ZIGBEE接口電路，用于通過(guò)ZIGBEE無(wú)線網(wǎng)與上位機(jī)通信進(jìn)行遠(yuǎn)程采集。
[0008]進(jìn)一步，所述信號(hào)輸出子模塊還包括RS-485接口電路，用于通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的本地采集。[0009]進(jìn)一步，所述信號(hào)輸出子模塊還包括輔助電路，用于控制繼電器，實(shí)現(xiàn)故障的聲光報(bào)警，及對(duì)外圍設(shè)備的控制。
[0010]進(jìn)一步，所述信號(hào)輸入子模塊包括信號(hào)處理電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、i/o接口電路；所述信號(hào)處理電路用于接收模擬、開(kāi)關(guān)和溫度信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后輸送到模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；再通過(guò)I/o接口電路與所述信號(hào)處理子模塊通信。
[0011]進(jìn)一步，所述信號(hào)處理子模塊包括中央處理單元，用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0013]采集模塊功能全面，能實(shí)現(xiàn)智能配電多類型數(shù)據(jù)的采集，造價(jià)比較低。另外，通訊方式都是以無(wú)線的方式為主，在采集設(shè)備比較多的情況下，組網(wǎng)簡(jiǎn)單，工程和成本造價(jià)相對(duì)較低，一但發(fā)生通訊故障，查找問(wèn)題容易，不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)問(wèn)題影響整個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的原理圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型的電流采集原理圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型的電壓采集原理圖。
[0017]圖4為本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)量采集示意圖
[0018]圖5為本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)量采集原理圖。
[0019]圖6為本實(shí)用新型的繼電器輸出示意圖。
[0020]圖7為本實(shí)用新型的繼電器輸出原理圖。
[0021]圖8為本實(shí)用新型的基于ZIGBEE的一種網(wǎng)絡(luò)通訊示意圖。
[0022]圖9為本實(shí)用新型的基于ZIGBEE的另一種網(wǎng)絡(luò)通訊不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下文中將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。
[0024]本實(shí)用新型提供了如附圖1所示的基于ZIGBEE的智能配電無(wú)線采集模塊，至少包括信號(hào)輸入子模塊、信號(hào)處理子模塊、信號(hào)輸出子模塊；信號(hào)輸入子模塊用于接收模擬、開(kāi)關(guān)和溫度信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后輸送到信號(hào)處理子模塊；信號(hào)處理子模塊用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理；信號(hào)輸出子模塊用于將處理好的信號(hào)通過(guò)ZIGBEE無(wú)線網(wǎng)傳輸給上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程米集。
[0025]信號(hào)輸出子模塊包括ZIGBEE接口電路，用于通過(guò)ZIGBEE無(wú)線網(wǎng)與上位機(jī)通信進(jìn)行遠(yuǎn)程米集。
[0026]信號(hào)輸出子模塊還包括RS-485接口電路，用于通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的本地采集。
[0027]信號(hào)輸出子模塊還包括輔助電路，用于控制繼電器，實(shí)現(xiàn)故障的聲光報(bào)警，及對(duì)外圍設(shè)備的控制。
[0028]信號(hào)輸入子模塊包括信號(hào)處理電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、I/O接口電路；信號(hào)處理電路用于接收模擬、開(kāi)關(guān)和溫度信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后輸送到模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；再通過(guò)I/o接口電路與信號(hào)處理子模塊通信。[0029]信號(hào)處理子模塊包括中央處理單元，用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。
[0030]要具備綜合的采集功能，同時(shí)還要具備傳統(tǒng)的有線通訊方式(RS-485)和基于ZIGBEE的無(wú)線通訊方式。真正做到集采集和數(shù)據(jù)傳輸為一體的多功能采集單元。
[0031]具體參數(shù):
[0032]輸入信號(hào):
[0033]輸入:模擬信號(hào)，開(kāi)關(guān)信號(hào)，溫度信號(hào)
[0034]信號(hào)處理:模擬量和開(kāi)關(guān)量采樣；采樣速率:3000次采樣/S。輸出真有效值。
[0035]測(cè)量周期:每通道0.1秒循環(huán)測(cè)量。
[0036]過(guò)載能力:1.2倍量程可正確測(cè)量；過(guò)載2倍量程輸入Is不損壞。
[0037]隔離:信號(hào)輸入與通訊接口輸出之間隔離，隔離電壓1000V DC。
[0038]繼電器輸出:具備輔助輸出節(jié)點(diǎn)。
[0039]通訊輸出:
[0040]接口:RS_485接口和ZIGBEE無(wú)線通訊接口。
[0041 ] 規(guī)約:標(biāo)準(zhǔn)M0DBUS-RTU通訊規(guī)約
[0042]速率:1200、2400、4800、9600、19200Bps，可軟件設(shè)定。
[0043]模塊地址:O?255可軟件設(shè)定。
[0044]測(cè)量精度:
[0045]0.2級(jí)或更高。
[0046]現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)顯示:
[0047]電壓、電流、溫度、開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
[0048]模擬量采集:
[0049]如圖2-3所示，模擬量的采集主要包括電壓和電流的采集，可以選擇4-20MA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸入或0-5V工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)輸入。
[0050]開(kāi)關(guān)量米集:
[0051]如圖4-5所示，為I/O采集的示意圖和原理圖，采集的I/O信號(hào)具備光耦隔離輸出。
[0052]溫度采集:
[0053]溫度采集主要是通過(guò)DS18B20數(shù)字溫度芯片來(lái)完成，全數(shù)字量的處理使運(yùn)算速度更快，精度更高，成本更低。
[0054]繼電器輸出:
[0055]如圖6-7所示，為繼電器輸出的示意圖和原理圖，繼電器輸出作為模塊的輔助電路可以實(shí)現(xiàn)故障的聲光報(bào)警，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍設(shè)備的控制。RS-485接口電路和ZIGBEE接口電路:
[0056]RS-485和ZIGBEE接口電路是采集模塊的核心部分，也是與其他采集模塊的不同之處。接口電路主要用來(lái)完成數(shù)據(jù)與上位機(jī)的通訊。
[0057]傳統(tǒng)的采集模塊只能通過(guò)有線的方式完成數(shù)據(jù)的采集和傳輸，這種方式布線比較麻煩，一但通訊線路過(guò)長(zhǎng)，會(huì)影響數(shù)據(jù)的采集和傳輸質(zhì)量，上位機(jī)顯示的數(shù)據(jù)就會(huì)不準(zhǔn)確。另外，如果通訊線纜出現(xiàn)故障，查找問(wèn)題原因就會(huì)很困難，浪費(fèi)大量的人力和物力。
[0058]如圖8所示為基于ZIGBEE的網(wǎng)絡(luò)通訊示意圖，此方式為有線和無(wú)線相結(jié)合的方法。數(shù)據(jù)的本地采集可以通過(guò)有線的方式完成，并且采集的通訊線纜被固定在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備范圍之內(nèi)，這樣就減少了通訊線纜的縛設(shè)，和故障點(diǎn)的數(shù)量，加快了采集和傳輸?shù)男省?br> [0059]如圖9所示為基于ZIGBEE的另一種網(wǎng)絡(luò)通訊示意圖，此方式為ZIGBEE獨(dú)立組網(wǎng)的方法，數(shù)據(jù)的采集通過(guò)ZIGBEE模塊完成，再通過(guò)ZIGBEE的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)由ZIGBEE接收模塊接收，上傳至上位機(jī)，完成整個(gè)智能配電數(shù)據(jù)的采集工作。采用此種方案可以省去通訊電纜的縛設(shè)，節(jié)省成本，也減少了故障點(diǎn)，使整個(gè)系統(tǒng)更高效，穩(wěn)定，準(zhǔn)確的工作。
[0060]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于ZIGBEE的智能配電無(wú)線采集模塊，其特征在于:至少包括信號(hào)輸入子模塊、信號(hào)處理子模塊、信號(hào)輸出子模塊；所述信號(hào)輸入子模塊用于接收模擬、開(kāi)關(guān)和溫度信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后輸送到所述信號(hào)處理子模塊；所述信號(hào)處理子模塊用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理；所述信號(hào)輸出子模塊用于將處理好的信號(hào)通過(guò)ZIGBEE無(wú)線網(wǎng)傳輸給上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程采集。
2.如權(quán)利要求1所述的基于ZIGBEE的智能配電無(wú)線采集模塊，其特征在于: 所述信號(hào)輸出子模塊包括ZIGBEE接口電路，用于通過(guò)ZIGBEE無(wú)線網(wǎng)與上位機(jī)通信進(jìn)行遠(yuǎn)程米集。
3.如權(quán)利要求2所述的基于ZIGBEE的智能配電無(wú)線采集模塊，其特征在于: 所述信號(hào)輸出子模塊還包括RS-485接口電路，用于通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的本地采集。
4.如權(quán)利要求3所述的基于ZIGBEE的智能配電無(wú)線采集模塊，其特征在于: 所述信號(hào)輸出子模塊還包括輔助電路，用于控制繼電器，實(shí)現(xiàn)故障的聲光報(bào)警，及對(duì)外圍設(shè)備的控制。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的基于ZIGBEE的智能配電無(wú)線采集模塊，其特征在于: 所述信號(hào)輸入子模塊包括信號(hào)處理電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、I/o接口電路；所述信號(hào)處理電路用于接收模擬、開(kāi)關(guān)和溫度信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后輸送到模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；再通過(guò)I/o接口電路與所述信號(hào)處理子模塊通信。
6.如權(quán)利要求5所述的基于ZIGBEE的智能配電無(wú)線采集模塊，其特征在于: 所述信號(hào)處理子模塊包括中央處理單元，用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK203630949SQ201420001601
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】尹曉亮, 陳巖, 劉航 申請(qǐng)人:北京能源通電氣技術(shù)有限公司